參與過神舟7號、8號以及天宮1號、2號的航天元器件可靠性驗證工作后,這支來自中科院的創業團隊,夢想助力中國迎來自己的SpaceX……
瘋狂的埃隆•馬斯克被認為是本世紀最成功的天才。他一手打造的支付工具PayPal帶來了支付方式的變革、特斯拉汽車開辟了電動汽車的先河,而SpaceX則令人瞠目地實現了航天歷史的突破。
SpaceX最令人激動的創舉在于,這家私營公司多次成功實現了一級火箭的回收,完成了國家航天機構未曾完成的任務。
這支叫做“獵鷹9號”的火箭造價6000萬美元(已然低于行業平均成本),燃料成本20萬美元。理想狀態下——如果回收的火箭不需要全面保養翻新即可重新使用,便能節省80%的火箭發射成本;如果第二級火箭也能回收并重復使用,成本將降至目前的1%。
雖然僅限于理想狀態,這依然是一個讓人無法不心潮澎湃的數據。和來自全球的吃瓜群眾一起激動的,還有一位載人航天人——黨煒。
2015年12月,當獵鷹九號的一級火箭在天空中突然伶俐地調轉方向,然后優雅地垂直降落至預期地點時,剛從中科院出來創業的黨煒在電腦屏幕面前思緒紛飛。
盡管當時的創業項目——賽思庫——還不滿一歲,但他更加堅定地相信:未來一定大有可為。
這是一支年輕的創業團隊,核心骨干脫胎于中科院,曾經承擔過神舟七號、神舟八號、天宮一號、天宮二號的空間科學與應用元器件可靠性驗證任務;而黨煒本人,是中國科學院青年創新促進會成員,曾榮獲三部委共同頒發的“國家載人航天工程突出貢獻者獎章”。

航天任務“萬無一失”的極高要求讓這支團隊練就了“嚴縝細實”的工作態度,與此同時,中科院相對開放且鼓勵創新的環境卻又塑造了他們的創造性思維模式并培養了他們勇于變革、敢于嘗鮮的行動力。
一盞明燈在黨煒的腦海中升起,他決定向整個行業發起倡議,通過新的模式實現對航天元器件“低成本、高可靠”的極致追求,助力中國早日誕生自己的SpaceX,而且,不止一個!
從“五統一”到“兩個一”:成本濃縮,卻要更可靠!
在黨煒看來,SpaceX的成功之處,除了技術上的創新性突破,還在于火箭制造成本上的大幅降低。隨著中國商業航天的發展,對于成本越發重視,而SpaceX的經驗值得借鑒。
黨煒認為,對于中國商業航天業,降低成本有兩條思路:一是,早日實現關鍵核心元器件的國產化,讓成本能夠“折上折”,而其中首先要解決的是國產元器件“不好用”、“不敢用”、“用不好”的問題;二是,加大COTS元器件的使用量——COTS元器件的價格只有航天元器件的不到百分之一,然而,低價的代價是可靠性保障不足。
低成本和高可靠之間,似乎向來就存在對立關系。而黨煒,試圖找到一種方法,讓這種對立逐漸消融。
傳統上,中國航天人通過“五統一”來保證航天設備元器件的高可靠性。
所謂“五統一”指的是:統一選用標準、統一采購、統一監制與驗收、統一篩選、統一失效分析。也就是說,航天設備研制單位的質量把控需要滲透到元器件的整個生命周期,這也是其高成本的一個客觀原因。
黨煒告訴記者,“五統一”在過去的60年間,一直沒有出現太大變化。這是中國航天經驗與智慧的總結,并在航天事業安全可靠、任務成功方面做出了卓越貢獻。他認為,在涉及國家安全的航天領域,“五統一”依然會繼續發揮自身的巨大價值。
不過,在近年來迅速崛起的商業航天領域,市場出現了新的變化:一是對低成本有更加迫切的需求;另外,隨著市場繁榮以及工業技術的發展,大量民營產品閃亮登場,航天設備和衛星研制方有了新的選擇,也同時需要新形勢下的元器件可靠性驗證方法來幫助他們進行評估和驗證;第三,半導體元器件更新換代速度加快也對元器件可靠性驗證工作提出了新的要求。
傳統“五統一”相對閉塞的深度滲透與捆綁模式亟待變革。
不過,至關重要的是,傳統“五統一”被打破后,可靠性的保障不僅不受影響,甚至,如果可能的話,還能得到進一步提升。
“我們希望,通過現代化手段的運用,一方面能夠繼承傳統‘五統一’對于高可靠極致追求的精神,另一方面,能夠幫助整個行業濃縮成本。”黨煒說。
賽思庫的解決方案是:第一,通過信息化和大數據分析為閉塞的深度捆綁模式注入靈活基因,促進信息流動與數據共享,用數據幫助航天設備和衛星研制方優化元器件選擇;第二,通過真實的在軌飛行驗證讓缺乏太空飛行經歷的元器件拿到“入場券”。
黨煒告訴記者,雖然航天事業屬于尖端科技,不過,在行業信息化程度上,中國卻嚴重滯后。“你可能無法想象,即便在互聯網高度發達的今天,當科研人員要采購某種元器件時,并非像網上購物一樣只需動動鼠標即可。他們的方式極其傳統,首先確定要采用的元器件類型,然后在腦海里搜羅出售這些元器件的潛在廠商,之后再一一打電話索要元器件手冊,最后再比較、選用和采購。”
而讓元器件廠商頗為無奈的一點是,對于某種新研先進航天元器件,是否能真正有機會被航天研發人員選中,最基本的一點是:要讓研發人員“知道”;最關鍵的一點是:是否有航天飛行經歷。
“航天單位更傾向于選擇已經有了實際飛行經歷的元器件,而更多先進的新產品,由于缺乏在軌飛行經歷而被選擇的幾率非常渺茫。”
在這種背景下,新版“五統一”的路線圖也就越發明晰:一方面,全方位采集航天元器件的立體信息——包括元器件基本參數、使用手冊、質量可靠性特點等,并將之呈現給元器件需求方,也就是航天設備和衛星研制方;然后,基于大數據技術,分析哪些元器件自身很“皮實”,哪些有什么缺陷,就像中醫一樣,讓需方用好,讓供方得到“對癥下藥的方子”。另一方面,通過在軌飛行驗證解決元器件驗證的“最后一公里”問題。
由此,“五統一”被簡化為更為輕便的“兩個一”——“一個平臺+一次飛天”。
這無疑是顛覆性的。黨煒表示,顛覆的,只是方法論,對于可靠性的極致追求,依然是核心,也是整個團隊的初心。
記者發現,在賽思庫的團隊中,既有來自中科院的、數次參加過中國航天/載人航天工程的高精尖專家——他們是元器件可靠性驗證工作的“大腦”;另外還有來自華為等現代企業的技術專家——他們通過現代化的管理運作模式保障驗證方案系統地、嚴格地落實實施;還有來自騰訊等互聯網公司的成員,讓互聯網平臺有了一個高起點,并不斷優化。而在背后,這支團隊的最初孵化者——中科院,將繼續源源不斷地提供資源以及人才方面的助力。
天時、地利、人和。
在將數據進行了結構化以及標準化處理后,2016年底,定位為航天元器件第一搜索引擎的賽思庫平臺測試上線,如今已經積累了不小的用戶量,“訪問量是同類互聯網平臺的10倍以上”,黨煒告訴記者。而平臺在解決信息化問題的同時,還解決了信息不對稱問題,“許多民營的元器件創新性很先進,質量也很好,但由于信息通道狹窄往往不為人所知,而通過我們平臺,則有了被‘伯樂’識別出的機會。”
據悉,2017年初,在賽思庫平臺上,元器件的搜索命中率已經達到了80%,隨著數據量的增加,2017年底,這一數據將達到90%,而且,做到國內高端元器件廠商100%收錄。
與此同時 “在軌飛行”驗證計劃也在有條不紊地進行。
發衛星!直達可靠性驗證“最后一公里”
不比互聯網產品——可以先推出測試版試探市場反應,然后通過版本迭代逐步改進。鑒于其無比高昂的成本,航天產品幾乎不允許有試錯可能。
由此,可靠性驗證就尤為重要。
黨煒介紹稱,簡單而言,驗證分為地面驗證和在軌飛行驗證兩部分。地面驗證主要在實驗室和利用回旋加速器模擬。
其中,關于加速器模擬存在自己的問題:“一方面,由于全國只有兩臺回旋加速器,經常需要排隊預約,而且,分配的時長也很有限,往往得不到充分驗證;另一方面,地面驗證屬于模擬太空環境效應,無法真實模擬太空輻射環境,做不到百分百契合,難免有所疏漏;還有一個問題是,回旋加速器使用費用高昂。”
最佳驗證模式是真實的太空飛行經歷。
在這種背景下,賽思庫計劃推出“在軌飛行驗證計劃”,徹底解決航天元器件可靠性驗證的“最后一公里”問題。
黨煒介紹,在軌飛行驗證計劃主要通過兩種方式進行。
一種是,由賽思庫組織,聯合多家航天元器件生產商,共同研制并發射一顆衛星,通過真實的“現場作戰”做檢驗——“好比大家共同出資眾籌一顆衛星。”
如果因為某家廠商的元器件有問題而造成失敗怎么辦?面對記者的這一問題,黨煒笑答:“那賽思庫出資再發射一顆——當然,這種幾率是極小的,要知道,可靠性驗證和保障可是我們團隊的專業方向,我們會通過故障隔離等技術杜絕類似問題。”
除了發射自己的衛星,還有一種方式是將航天元器件搭載第三方公司的航天設備或衛星上天,在太空進行現場測試。“這相當于在太空搭建了一個實驗室”,黨煒說。
對于在軌飛行驗證計劃,黨煒勢在必行。這一方面是賽思庫的雄心壯志,更是市場的緊迫需求。“已經有多家客戶希望參與我們的計劃”,黨煒告訴記者。
而為了充分保障計劃的順利執行,賽思庫還引入了一位重量級合作伙伴——歐洲空間局元器件與可靠性服務機構ALTERGROUP。作為一家專注從事航天元器件可靠性驗證的機構,ALTER GROUP已經積累了幾十年經驗,而通過雙方的戰略合作,將為賽思庫注入來自技術、市場、以及資源的多重力量。
ALTER GROUP CEO路易斯先生曾不無感慨地對黨煒說,此前,他們花費了6年在中國尋找可以信賴的合作伙伴卻無功而返,直到遇見賽思庫團隊。而在2016年1月份召開的一次研討會上,雙方吃驚的發現,彼此對于未來的規劃尤其是大數據層面,出奇地一致。
在雙方合作的帶動下,去年,賽思庫和德國Disrupt太空共同發起并主辦了首屆“中歐商業航天論壇”。來自中國和歐洲的50多位民營航天企業高管第一次齊聚一堂,共謀航天大計。黨煒表示,這將作為賽思庫的年度盛典一直延續主辦下去,為中國商業航天事業帶來全球視野與合作機會。
萬事俱備。
就在記者采訪時,大洋彼岸傳來的一個消息讓黨煒為之一振。
2月19日,SpaceX CRS-10貨運飛船成功發射進行第十次國際空間站商業貨運任務。該飛船上,搭載了一個ARM架構的微控制器,進行空間輻射效應實驗,驗證其耐極端環境抗輻射能力。
這無疑是賽思庫夢想的一次成功驗證。
只待出發。
讓普通芯片擁有航天級可靠性
前文提到,對于中國航天業,有一個問題急需解決:多數元器件嚴重依賴進口。
元器件的進口一則大幅增加了成本,二則由于國外元器件制造商和國內航天設備和衛星研制方之間的關系較為游離,在客戶需求響應速度以及溝通順暢程度上存在明顯不足。另外,再考慮到國家安全,航天元器件國產化已然是緊迫需求。
事實上,這不僅是航天行業的要求,也是國家層面對于國內半導體元器件行業的要求。
一種廣為流傳的說法是:我們對于半導體設備的進口依賴,甚至超過了石油。這并非空穴來風。2016年,中國大陸(不含臺灣)進口了2270億美元的半導體產品,超過了石油的進口額約1160億美元。
根據貝恩咨詢發布的數據,中國市場每年消費的半導體價值超過1000億美元,占全球出貨總量的1/3,是北美、歐洲、日本的半導體市場總和。但是,與之形成鮮明對比的是,中國大陸的半導體產值僅占全球的6%-7%。
在這種背景下,2014年國務院頒布了《國家集成電路產業發展推進綱要》,而在隨后的《中國制造2025》中,更是將半導體列為重點發展行業。麥肯錫預計,中國整體半導體產業有望得到超過1000億美元的來自國有企業以及其它機構的投資。
這讓黨煒看到了巨大的市場機會的同時,也有了更加深切的使命感。他意識到,賽思庫不僅會影響到中國商業航天業,更是將有機會把影響力輻射到整個半導體行業,在中國產業結構調整中發揮重要作用。
“可靠性是一項共性技術,如果能夠做好航天元器件的可靠性驗證,那么對于軍工領域以及消費科技領域,對于專業團隊來說,易如反掌,只需做些‘剪裁’即可。”
事實上,在消費半導體領域,隨著對于用戶體驗的重視,對于可靠性的要求也逐漸提升。如IC咖啡集團董事長胡運旺所言:“中國的IC需要航天的可靠性”。
賽思庫可謂生正逢時,航天行業的極高門檻賦予了它先天的競爭優勢。
一邊是市場需求,一邊是政策東風。
而且,政策東風不止一股。就在前不久,中共中央召開會議,決定設立中央軍民融合發展委員會,預示著軍民融合將向深度融合推進,同時也意味著,中國航天業尤其是商業航天將迎來蓬勃發展的春天。
值得一提的是,賽思庫的創新性、突破性實踐也得到了行業專家的高度認可。曾經為中國重大工程的元器件國產化工作做出了巨大貢獻的國家元器件自主可控專家組組長張德勝如此評價賽思庫:“賽思庫團隊出自于載人航天,有很強的航天基因,積累了大量的航天工程實踐經驗。團隊極具創新思維和務實精神,沖勁十足。行業內期盼在國產元器高端工程應用技術的變革中出現劃時代的創新。在這方面,我對賽思庫團隊充滿期待!”
黨煒用這樣一句話結束采訪:“大勢所趨,天時地利,術業專攻,當仁不讓。”