【高见】卫星产业“福特时刻”：星链工厂给全球同行一点震撼
解析星链工厂细节。星链设计不能按照传统卫星来理解，这首先是个生产线管理项目。
20XX年X月X日星期X，欢迎收看第XXX期高见。
今年8月与10月，V2版星舰完成最后两次试飞。SpaceX直播两次试飞时，都在火箭点火之前播放了先导资料片。其中8月资料片首次详细披露了星链工厂内部画面，10月资料片展示了星链V1到V3版模型对比。资料片隐含信息量非常大。
截至今年8月，星链全球用户已经超过700万。过去几年，星链的经济、军事价值已经得到了充分证明。此前网络上对星链的讨论，着重于用户端功能。现在有了新资料片，因此本期节目我将尝试换个视角，在卫星产业层面上对星链项目进行解析。
在解析星链资料片细节之前，我们先大致回顾一下星链项目的时间表。2014年10月，猎鹰9号距离首次成功回收还有一年多，火箭频繁在着陆阶段爆炸。有媒体发现，领英上有几个在西雅图的前微软工程师加入了SpaceX。这说明SpaceX在西雅图开设了办事处。2015年1月，马斯克正式宣布，在华盛顿州西雅图地区雷德蒙德设立办公室，准备招1000名员工造卫星。媒体追踪到，SpaceX这个办公室是在雷德蒙德商务园区，租了一栋不起眼的两层办公楼。几天后，马斯克在西雅图费舍尔展馆的私人活动中，介绍了西雅图办公室要做什么。马斯克说他准备花100亿美金，建设一个4000颗卫星组成的巨型通讯星座。不差钱的谷歌宣布准备投10亿美金让马斯克试试。当时全世界普遍认为，一星计划已经充分证明了商业通讯星座行不通，而且4000颗卫星这个数字太惊悚，接近人类航天史发射总规模。结论是，马斯克又在吹牛。这个负面评价一直延续了好几年。
2016年11月，在猎鹰9号成功回收一年后，SpaceX正式向FCC申请4425颗卫星星座的发射运营许可。2017年，SpaceX扩建了星链基地，在2018年2月发射了两颗星链验证星。一个月后，FCC正式下发星座许可，并在2018年11月进一步批准了7518颗星链组成的低轨星座计划。2019年5月，星链首批60颗卫星发射组网。这時候猎鹰9号已经成熟运营。舆论上不再质疑马斯克有没有能力发射几千颗卫星，但还是不太相信星链的商业可行性。到了2020年，星链工厂已经具备每月制造120颗卫星的产能，单星成本压缩到50万美元。2021年初，SpaceX租下了雷德蒙德园区再建厂房，用于扩大星链卫星的制造与测试规模。同年9月，具备星间激光链路的星链V1.5首批卫星入轨。同时星链基地还进一步迭代产线，形成了多厂房分工协作体系。之后半年，随着星链V1.5组网规模不断扩大，迅速在俄乌战争中发力。一方面用星间链路延伸战地服务范围，另一方面使俄军针对单星的传统干扰手段失效，最终促成了乌军秋季反攻。
2022年，SpaceX一边向FCC提交星座修改方案，另一方面启动了卫星直连手机项目。2023年2月，SpaceX开始组网星链V2 Mini。2024年初，开始组网直连手机的星链V2 D2C。今年8月星舰试飞，首次在轨分发了星链V3模拟器，公布了星链V2 Mini生产线。这意味着星链V2 Mini生产线已经进入淘汰倒计时。星链基地正在开发调试V3产线。截至目前，整个星链星座累计发射卫星超过1万颗，其中8821颗在轨运行。仅在今年前十个月，星链就完成了100次发射组网。这种碾压世界的卫星批量生产发射活动，必然在产品底层逻辑上就与传统卫星行业截然不同。SpaceX公布的星链工厂资料片，也进一步证实了这一点。接下来我们看资料片细节。
资料片是碎片化镜头拼凑的，前后镜头之间没有逻辑关系。从卫星布局特征看，资料片拍摄的是星链V2 Mini生产线。第一个关键镜头，也是整个资料片中最重要的镜头，出现在星链在轨分发场景之后。镜头从堆叠的星链卫星之间划过，光影关系上很容易让观众误以为这是在轨分发时的画面。但仔细看就能发现，这个镜头中的卫星没有折叠的太阳翼，画面是卫星装配过程中堆放在货架上的场景，光源是灯光。从画面细节也能看出，整个卫星主体结构使用的是铝合金型材和钣金件。
热控方面，星链不仅没有装热管，连热敏电阻和加热带都没有贴，全靠被动散热。分系统方面，星链卫星没有独立的星载计算机、电源盒以及独立拆分的通讯单机，而是将计算、电源管理分散到不同模块，将通信整合称标准平板。这极大简化了卫星总装工艺流程。这些设计对传统卫星设计来说都是难以想象的。我不是说星链卫星的设计有多可靠，恰恰相反，这种设计相比较于传统卫星来说过于大胆，或者说过于潦草，完全是量产电子消费品的套路。
结构方面，如果把星链放到传统航天任务当中，卫星很可能在震动、力学测试环节就散架了。测试条件苛刻，很大程度上就是火箭发射服务商为了免责，对载荷端提出了冗余条件。SpaceX因为自身打通了全链条，所以不同部门能够在马斯克压力下挤出不必要的冗余。因此星链卫星才能用简洁结构工艺，大幅压缩结构件制造成本。
热控方面，传统卫星设计要高保障、高冗余，从而确保高成本载荷能够万无一失。在责任压力下，卫星设计管理必然出现部门墙。做热控时，恨不得把每个设备都配成独立调温能力，在卫星内部贴满电阻与加热片。卫星总装时，热控动不动就要扯出几百根线，而且只能手工操作。为了防止装错，通常要先贴装，之后再把线路一根根捋出来，然后再进行焊接。这就导致热控布线，几乎是传统卫星总装阶段成本最高、最耗时的环节。
然而低轨卫星绕飞周期一般在一个半小时到两个小时，每天要在光影区反复穿行十几次，热控条件并不苛刻。做热管理模拟时，完全可以穷举出卫星一年所有轨道的这条件，算出哪圈最热，哪圈最冷，依次作为热控设计的上下界限。在此基础上，星链卫星只需要计算出每个部件的发射功率，配套对应功率的散热面，就能将热控成本压低到极限。SpaceX能够打破部门墙，在卫星结构与热控设计上推倒重来，那自然也就能取消传统卫星的分系统概念，搞模块化拼装。
作为对照，国内此前也有公司做了刀片式卫星，但除了形状上跟星链相似，剩下的全都是传统设计套路。只是把传统T形卫星拍扁了，不仅使用高成本压铸工艺来实验复杂铝合金结构，还布置了热管主动对流，分系统也完全是按照传统卫星设计来做的。这样造出来的卫星，产品质量上实在是太好了，好到不可能做成巨型星座，生产成本与工艺节拍都令人感动。这说明国内卫星企业不仅无法对外让火箭公司妥协，甚至也没法对内让不同部门妥协。
我们继续看资料片。下一个镜头是星链基地建筑物，编号SE07，应该是星链测控与办公楼。再之后的几个镜头是星链KU天线背部的PCB板生产工艺。这里面有个细节，可以看到PCB板上有一些凸起的小柱，这是PCB板用来与星链结构板金件固定的卡扣式铆钉。这在前面的关键镜头中也能看到。传统卫星一般是手动拧螺栓固定，星链改成卡扣式固定，也是为了简化PCB板测试与总装流程。
之后是星链激光通信器特写。激光通信器在轨服务期间摇头，以及在车间货架上摆放的镜头。星链激光通信器使用了常见的两轴转台，但这里有个细节，激光器外部做了抛光处理，这是为了增加散热能力，而且其中一个面还贴了层薄膜，薄膜上打了密集的透气孔，防止卫星升空阶段因为减压造成内侧气泡膨胀，将薄膜胀破。星链为了增强散热能力，在结构上喷涂了白漆，而激光器在散热功率满足计算的情况下，为了节省成本连白漆都没有喷涂。
接下来是微波暗示中的星链KU天线。这是天线交付总装前，接电测试射频特性。之后的特写是总装阶段的KU天线。可以看到，天线朝向地球一侧的表面，有一片近似圆形的凸起，这才是天线阵子所在区域，而且能明显看到透气孔，说明阵子表面还贴了一层薄膜，同时满足透波散热功能并抑制静电积累。之所以没有在整个平板模块上铺满天线阵子，应该也是散热计算的结果。因为这部分天线背面是PCB板和卫星板金面，天线只能对地球散热，而地球的热辐射量比较大，这会增加天线散热难度，平均每平米散热功率不到400瓦。多出来的四个角，也是用来增强散热的。
下一个镜头是组装完天线的卫星。可以看到，KU天线模块在外侧有预留插槽，但没有接线。星链天线模块在两侧对称预留了同样的接线口，这是为了组装方便。因为卫星总线是从中间走的，会分别就近向两侧天线接线。如果天线模块只在单侧预留接口，就会导致天线模块变成两个镜向的规格，会降低卫星总装节拍。此外还能看到，星链卫星上一层会反射下一层的标志，其中有一个倒影标志就是Roster。这是指明电推进器件方向，防止器件安装时出现方向错误。
再之后是完成总装的星链卫星进行堆叠的画面。可以看到，整个卫星布局清晰而紧凑，各大器件接口清晰，在极限利用整流罩空间的同时，也没有给卫星总装工序增加负担。按照相关工程师介绍，星链V2 Mini的产能已经达到每周70颗，平均每天10颗。前面提到，五年前星链V1产能是每月120颗。星链V2 Mini的尺寸照V1翻倍，每月生产300颗，实际产能等效于V1阶段的五倍。
接下来是星链太阳翼电池片特写。从减反膜特徵来看，这应该是单晶硅电池。单晶硅电池不耐辐照，用到航天器上还要加上一两百微米厚的掺杂玻璃盖板，发电效率偏低，使用寿命也短。传统卫星太阳翼常用三结砷化镓电池，发电效率比单晶硅电池高出十个百分点，而且抗辐照性能好。缺点就是贵，每平米差不多要20万。换成单晶硅电池，成本能压缩到差不多2万一平。低轨卫星在轨寿命短，用耗材思路采用单晶硅电池，才能实现全群成本效益最优。
8月资料片的剩余镜头，值得说的细节不多了。10月资料片中关于星链卫星的画面很短，只是对比了一下三代星链卫星模型。V3卫星，不论是主体尺寸还是太阳翼面积，都差不多是V2的两倍，说明功能指标相当于两倍的V2。演示模型比较粗糙，但还是能看出些细节问题。V3尺寸、重量都照V2成倍放大，按理说应该配配更大的自控飞轮，但在模型上看不到。这说明V3有可能采用了控制力矩陀螺，原因很可能是飞轮体积太大，影响堆叠，影响星舰上面级的载荷舱空间利用率。
梳理完资料片细节，我们重新回到卫星产业视角，就能发现星链与传统航天系是完全不同的产品逻辑。星链卫星并没有在原理或技术上实现飞跃式进步，恰恰相反，从单星角度看，星链卫星充满了凑合。国内主要卫星制造商都能做出技术指标、安全性能大幅领先的卫星。然而问题也正出在这里。单一卫星项目不用太在乎某个工艺的成本与操作难度，所以愿意通过复杂设计与手工装配环节来提升卫星性能。而星链的每个过渡信号要生产几千颗，卫星设计的每一处调整影响都会放大几千倍。所以从一开始就要考虑流水线作业，要考虑经济效益，不能用传统卫星项目来理解。说白了，星链设计的不是卫星，而是生产线。在确保卫星基本功能与生存能力的情况下，一切都要优先服务于生产线指标，比如成本、工艺复杂度、节拍、质量控制。
这就好像一个多世纪前的福特T型车一样，但论汽车性能、美观程度，T型车比同时代的手工小批量生产的奢侈品汽车要差很多。而且T型车为了简化生产工艺，降低维护成本，将零部件普系化，实现零件通用互换，并开发了移动装配线。结果就是，T型车单车指标向后退了一步，产业效率向前进了十步，把汽车从工艺品变成了工业品。
最近几年，国内陆续落地了不少卫星产业园项目，宣称产能从年产一两百颗到1000颗不等。国内这些项目，此前还能找个理由解释一下，比如万一接下来两年国内火箭运力大幅增长，卫星产能容易跟不上，为此要提前准备好厂房设施。但现在星链仅用了一个园区，几座不大的厂房，就实现了碾压全世界的卫星产能。这说明厂房面积不代表产能，关键看生产节拍。恐怕未来某些产业园项目要变成景观工程了。
好，本期节目到此结束，感谢各位收看，我们下期再见。