美国对接空间站,中国空间站与美国空间站内部空间对边你们知道哪个是垃圾堆?
神舟十三号发射后6.5小时就对接空间站的事实震惊了世界,然而对接已经刚过去数天,但此事仍在发酵,因为中国独立建设的天宫空间站已经全方位的展现了给了全世界,有了对比就有了“伤害”!
火箭怎么实现对接呢?
火箭是不需要交会对接的,一般指飞船和航天器。目前,比较成熟的对接流程(以飞船对接空间站为例)如下所示:
1. 火箭发射10多分钟后将飞船送入太空,飞船的轨迹是近圆形,国际空间站也是一个近圆形,二者并不相交。可以想像,如果要求入轨立即对接就意味着二者轨迹需要完美相切。但这个难度太大,对火箭和航天器发动机工作时轨道控制精度要求太高,火箭发射窗口会被压缩到只有1秒,早1秒晚1秒都不行,且依然存在大量风险,因此实际情况是二者各自保持近圆轨道;
国际空间站位于400千米高,飞船在200千米高度左右,图自:NASA
2. 两条轨道的倾角和升交点一致,但轨道高度不同,这样二者的轨道周期不同。在此期间,位于下方的飞船有足够长的时间缓慢精细调整轨道,准备对接阶段,地面测控引导二者逼近到100千米距离;
3. 对接前,其实不是飞船追空间站,而是空间站追飞船。飞船先到国际空间站轨道稍高且靠前的区域,然后掉头,发动机换方向,减速+精细控制等待国际空间站“撞”上来。期间,飞船和空间站上近程引导器件会工作将二者初步瞄准,距离到数百米;
宇航员也参与引导二者进一步接近,图自:NASA
4. 距离到100米以内时,飞船和空间站并不严格在一个轨道飞行方向、但已经进入对接走廊、实现绕飞,此时各种光学和雷达器件引导、姿态控制轨道控制发动机引导二者进一步接近;
5. 真正逼近时,只有微推力轨控姿控发动机保持工作,在对接前关闭。二者的相对停靠速度差控制在15厘米/秒左右,从而实现交会对接过程,机械对接装置硬连接后,很快实现管线、电源、数据通路连接。
6. 以上方案,俄罗斯联盟飞船、美国航天飞机、中国神舟飞船都在这样用,载人任务一般都是发射后两天才能对接,这样效率低、宇航员/航天员比较痛苦、但是安全性最高。当然也有快速对接方案,俄罗斯在不断尝试6小时(4圈轨道)、甚至3小时(2圈轨道)对接,但风险略大,通常只有无人货运飞船会尝试。
一切都是安全第一,对接速度只能做此折衷。要知道飞船和空间站相对地球速度高达7.8千米/秒,是中国最快高铁速度的80倍以上,最终的对接精度要求在厘米甚至毫米级。这就好比是两个在不同轨道上行驶的高铁要逐渐接近到几乎为0的位置,在两辆高铁上的人共同完成把一根线穿过一个针的精度。航天器交会对接难度比这个例子还要大很多!
世界上能独立建造空间站的国家?
1、礼炮号系列空间站
礼炮系列空间站由前苏联建造,其中礼炮1号是人类的第一个空间站。这个系列的空间站在1971年到1985年间服役,期间一共发射了礼炮1号至礼炮7号共7个空间站。
2、天空实验室号空间站
天空实验室号是美国的空间站,1973年由两级的土星5号运载火箭发射入轨。
3、和平号空间站
和平号是前苏联设计建造的空间站,为上述礼炮计划的后继项目。
4、国际空间站
国际空间站是由美国国家航空航天局(NASA)、俄罗斯联邦航天局(RFSA)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、加拿大太空局(CSA)和欧洲空间局(ESA)等共同建造的空间站项目。
5、天宫1号目标飞行器
天宫2号空间实验室是中国第一个空间实验室,其规模比空间站要小,但可做一些为建造空间站服务的关键技术研究项目,如推进剂在轨加注技术。
美国有能力独立建空间站吗?
首先就是美国的航天科技虽然发达,但是在空间站的技术上却存在短板,1970年NASA就将下一步的技术发展方向转为航天飞机和深空探测技术。
天空实验室项目利的是阿波罗项目的剩余资源改装,本身是一次实验。随着保障天空实验室运行的飞船消耗殆尽,该项目自然无法维持。
而航天飞机的成功虽然给美国提供了一个类似空间站的科研平台,但是苏联解体后美国在相关领域的经验就已经远远落后于俄罗斯,这才使得美国只能和俄罗斯一起合作建造国际空间站。
因为国际空间站的核心舱是俄罗斯造的,美国航天员进去之前还得先学俄语。美国相当于只出钱买了俄罗斯一个核心舱,并没有掌握核心技术。
ASML果然硬刚了美国?
近日,上海临港重装备产业区,上海鼎泰匠芯科技有限公司在此举行了洁净室交付、ASML光刻机搬入仪式,这是继2019年我们与ASML合作陷入僵局之后,后者首次向中企交付较高端光刻机。
随着光刻机的交付,泰匠芯科技成为国内首座车规级12英寸功率半导体芯片制造公司,未来可实现36万片12英寸功率器件的年产能。
交付现场在美方施压荷兰ASML禁止向我国出售14nm及以下工艺的DUV光刻机、禁止出售芯片制造主流技术,甚至要求禁止向我国出口部分旧款光刻机的背景下,ASML此举无异于“反水”。
那么ASML为何态度大转变,选择“硬杠”美方呢?向中企出售较为先进的光刻机究竟是出于何种考量呢?
依个人之见,ASML此次态度大转弯,既有被动的原因,也有主动的一面,原因无外乎以下几点:
其一,表明不放弃中国市场的态度,尤其是尼康前期宣布大力布局光刻机市场之后整个2021年,我们在芯片进口上的花费高达2.8万亿,比在石油进口上的花费还要多出1倍,我们是全球最大的芯片进口国,同时也是芯片主要消费国,市场广阔。
作为生产芯片的载体,我们对光刻机的需求当然也很大,但受限于起步较晚,加上受到美方的封锁、制裁,我们只能自产一些较为低端的DUV光刻机,尚没有能力实现EUV光刻机100%国产。
既然如此,那么就要依赖进口,尤其是在受到芯片制裁,陷入芯片焦虑之后。
而全球有能力制造先进光刻机的,只有ASML、日本的尼康和佳能这三家。同时,在对外出口上,这三家也处于绝对的垄断地位,2021年的市场份额占比分别为64.64%、6%和29.29%,累计高达99.93%。
对于先进光刻机的出口,美国在中间制裁,要求ASML不得向我们出售用于生产14nm以下芯片的EUV光刻机、浸没式ArF光源DUV光刻机两大门类。
至于荷兰的ASML公司为什么听命于美方,道理就很简单了,其实也是出于被动,毕竟ASML在关键原料和技术上都依赖于美国,而且大股东中有美资,除此之外就是ASML前几大客户是英特尔、三星、台积电这类美国企业,或者是主要收入、主要股份依赖美国市场或者被美资控股的公司。
所以,纵然此前纵然ASML不想失去中国这个光刻机大市场,但层层牵制于美国之下,也不得不低头,能出售何种光刻机、能出售给谁这类的决策权,牢牢掌握在美方手里。
此前在美方制裁下,ASML还是相对听话的,纵然对中企有光刻机出口,但仅限于不在禁售范围内的低端DUV光刻机。
然而,作为ASML的竞争对手,尼康在今年8月份率先“打破僵局”,从其披露的发展目标来看,未来几年将大力扩展新客户,以求在2026年3月份之前将出货量提高一倍,而所谓的“新客户”,除了日本本土市场,着重强调了中国市场。
倘若作为竞争对手,大家都不对华市场出售光刻机,那么大家心里都平衡,但既然尼康宣布为未来将大力布局中国光刻机市场了,ASML自然不敢落于人后。
此次ASML打破陈规向中企出售较高端光刻机,实际有表明不放弃中国市场的目的。
其二,EUV光刻机才是ASML公司的主要利润来源,为求生存,不得不卖上文说到,ASML、佳能、尼康在全球光刻机出口方面,三家独大。但如果细分,禁售的制裁其实对ASML的影响更大,从长期角度而言,这已经威胁到了ASML的生存。
为什么说禁售制裁对ASML的影响更大呢?很简单,三家企业虽然都对外出货,但ASML才是唯一具备高精尖EUV光刻机制造能力的公司,其利润主要来源,高度依赖于先进EUV光刻机的出货。
举个例子讲,用于生产7nm以下短制程芯片的光刻机,只有ASML才掌握,几乎是一家独大,尼康只有在不算太高端的ArFi光刻机方面才有一定的份额。
纵然2020年和2021年,ASML公司258台和287台的出货量比同年尼康和佳能加在一起的出货量还要多,但受制于高端光刻机禁售,这两三百台的出货量中,低端光刻机占多数。
越是高端的光刻机,利润才最大,低端光刻机带来的利润较为微薄。比如去年ASML出货的287台光刻机的总营收是136.53亿欧元,这其中42台先进EUV光刻机就贡献了63亿,占比高达42%,而其他245台DVU的光刻机才仅仅占比58%,利润率上更是无法与EUV光刻机相提并论。
况且我们已经实现了一些低端光刻机的国产,未来对低端光刻机的需求会越来越不强劲,这无疑会进一步压缩ASML公司的利润。
所以为了求生存,ASML公司不得不尝试打破禁售,如此才能求生存、求发展。
另外,这次ASML向鼎泰匠芯出售EUV光刻机可能只是“小试牛刀”,事实上在更早的时候,根据ASML公布的生产规划,未来2-3年将把EUV和DUV的产量提到90台和600台,与此同时在华员工的数量也增加了,显然产量的提升为的就是布局在华市场,也只有我们才能吃下这么多的光刻机。
其三,不要以为是在“示好”,只是为了攫取“最后一分钱”的利润而已顶着压力向我们出售较为先进的光刻机,这是在向我们示好吗?是出于对中国市场的重视吗?
如果有这种想法,那就大错特错了,正所谓在商言商,ASML作为一家企业,不过是出于利益考量,而且如果不抓紧时间这么做,恐怕连最后一分钱都赚不到了:
道理很浅显,虽然我们在芯片制造和光刻机制造方面的起步较晚,但取得的成绩是突出的,一个重要的数据可以得以印证:芯片2019年自给率30%左右、2021年涨到36%,计划2025年达到70%。
芯片自给率提高意味着什么?意味着我们已经掌握了低端芯片的制造技术,且正在拥有短程芯片的制造能力,这一切都建立在光刻机国产化的基础上。
换一个角度想,我们的光刻机在国产化,如此持续下去,随着技术逐步被突破,我们对进口光刻机的依赖将越来越小,且未来对现金光刻机的依赖也会越来越小,到时候无论是ASML还是佳能、尼康,想出口给我们,我们也不要。
所以,看到我们在光刻机领域得以突破的背景下,ASML向我们出口其实是为了“赚最后一分钱”。如果晚了,连最后一分钱都赚不到了,有了国产的,谁还会高价进口。
不过从另一个角度想,既然目前我们依然把从ASML公司进口较为先进的光刻机视为“重大意义”、依然备受关注,也侧面说明我们在先进光刻机的国产化上,依然需要进一步的突破。
等哪一天我们将此事视为非常“稀松平常”的一件事了,才是国产光刻机真正实现大跨越的时候。
当然,绝对不能因为ASML向我们出口了先进光刻机,就停下研发和突破的角度、就依赖于进口,之前的很多事例都证明,外企是靠不住的,政策时常摇摆不定。
所以越是在这个时候,越要加快研发步伐,千万不要产生依赖心理,争取早日摆脱进口依赖才是终极目标。
上海微电国产光刻机最后,ASML向鼎泰匠芯交付光刻机,这是在“硬杠”美国?将其视为“硬杠”美国还为时尚早,关键在于目前并没有对此台光刻机具体型号的披露。
事实上虽然是“禁售”,但禁售是有范围的,禁售名单只限于较为先进的EUV光刻机以及特定的老款DUV光刻机,比如用于生产14nm以下制程的EUV光刻机和浸没式ArF光源DUV光刻机,而对于14nm以上EUV光刻机和干式ArF光源DVU光刻机则没有限制。
比如,倘若这台光刻机是用于生产16nm芯片的EUV,那么理论上是不在禁售范围之内的,也就谈不上“硬杠”。
事实上,此台EUV光刻机先进程度可能并没有我们想象的那么高,好像只是28nm成熟工艺的光刻机,不过这也只是猜测。
限于美方对ASML公司的“拿捏”,个人觉得“硬杠”的可能性不大,大概率是禁售范围之外的光刻机。
总之,在看待ASML交付中企光刻机这件事上,无需过度的兴奋,保持一颗平常心即可,从商业的角度来说,ASML公司更多的是出于利润和市场上的考量,完全不存在所谓“态度转变”的问题。
再就是所谓的“硬杠”,或者突破禁售限制,大概率是不存在的,ASML没有这么大的力度和决心,应该只是一台禁售范围外的光刻机而已。
对此,大家怎么看?欢迎留言交流;码字不易,给点个赞、点个关注吧。