空间复合材料的革命：卫星材料的新时代

一种用于大量小型卫星结构的新方法采用低CTE、低成本的 CFRP 蜂窝芯、坚固的单层蒙皮和模块化面板系统，以缩短反射器、太阳能电池阵列等的交货时间、减少劳动力和成本。

面板采用Patz Materials and Technologies 的 Apex 芯材和 A&P Technology 的 HM63 QISO 织物表皮

先进复合材料与高速生产技术：重塑卫星制造的格局

传统卫星制造长期依赖昂贵的材料和劳动密集型工艺（如手工铺层），这仅适用于造价数十亿美元的大型航天器。然而，随着商业卫星市场（尤其是大型小型卫星星座）的迅猛扩张，行业亟需一场变革：更高的生产速度、更低的成本以及适用于大规模生产的高性能材料。

为应对这一挑战，三家经验丰富的复合材料供应商——Patz Materials and Technologies (PMT)、Rock West Composites (RWC) 和 A&P Technology——携手合作，开发出一种低成本、省工的轻质高模量 (HM) 碳纤维增强聚合物 (CFRP) 芯板制造方案。该方案旨在满足卫星光学平台、太阳能电池阵列基板、反射器和主结构模块化部件等应用需求。

合作背景：应对市场变革

PMT（材料专家）：意识到市场正从大型卫星转向卫星星座，需要以更低成本提供同等高性能的材料。

RWC（结构制造与集成）：以其敏捷性和工程深度，专注于将研发转化为规模化生产，提供符合航天要求（低释气、超低/零热膨胀系数、宽温域）的组件。

A&P Technology（编织技术领先者）：提供关键的 QISO 编织材料（0°、+/-60° 结构），赋予材料多向强度、良好悬垂性并提升生产效率。

核心技术突破

革命性芯材：Apex CFRP 蜂窝芯

材料基础： 采用 A&P 的 QISO 编织材料。

核心优势：

成本骤降： 成本仅为传统 HM 蜂窝芯的十分之一。

性能保持： 保持轻量化、超低热膨胀系数 (CTE) 等满足高精度光学和高性能结构的关键特性。

结构创新： 利用丝束铺展技术，材料本身形成开放式透气结构（无需像铝或 Nomex 蜂窝那样额外手工穿孔），防止发射时压力差造成的损伤。同时，材料用量减少约一半。

额外优势： 吸湿性更低，剪切性能更高，密度更低。

高效蒙皮：单层 QISO 面板

替代方案： 传统大型卫星使用八层准各向同性高模量碳纤维预浸料作为夹芯板蒙皮。

PMT 方案： 仅使用一层基于 Hexcel HM63 高模量碳纤维的 QISO 编织预浸料。

显著效益：

大幅减重： 蒙皮层纤维质量从约 800 克/平方米降至 310 克/平方米。

简化工艺： 极大减少铺层数量和制造复杂性。

降低成本： 材料用量和工时显著减少。

关键性能与可制造性优势

热稳定性 (趋近零 CTE)： 这对高分辨率成像系统至关重要。透镜在原子尺度（埃级）的位移都会影响分辨率。传统大型卫星使用极其昂贵的材料来控制 CTE，而此方案以低成本实现了类似的热稳定性性能。

成本控制：

材料用量减少（芯材和蒙皮均减半或更多）。

制造步骤简化（单层蒙皮代替八层，芯材无需额外穿孔）。

可使用标准压制固化工艺快速生产（“展开-压制-固化”）。

HM63 碳纤维为美国国产，规避关税、出口管制和审批延误，保障供应链。

高速生产与灵活性：

模块化设计： 适用于光具座、太阳能基板、反射器、可展开吊杆、主结构件等多种部件。

缩短周期： 从设计到制造的周期从“年”缩短到“周”。

库存管理优化： 公司可在设计完成前批量生产标准面板，需要时只需进行修整、加工和组装，极大提升响应速度。

已验证应用

RWC 已成功利用这些材料组装其Strato 系列夹层板、板材、管材，并特别针对太空太阳能电池阵列基板和射频 (RF) 通信反射器进行了测试，充分验证了其在下一代卫星制造中的可生产性和性能优势。

总结

PMT、RWC 和 A&P Technology 的合作，通过创新地应用 QISO 编织技术和丝束铺展工艺，开发出了低成本、易加工、高性能的 HM CFRP 芯材和单层蒙皮系统。这不仅显著降低了卫星（尤其是中小型卫星和星座）关键结构的材料和制造成本，更通过简化工艺、实现零 CTE 热稳定性和模块化设计，彻底改变了卫星结构的生产速度和方式，为蓬勃发展的商业航天市场提供了强大的解决方案。这项突破的核心在于：用更智能的材料设计和制造方法，以商业市场可接受的成本，实现了以往只有顶级航天项目才能负担的高性能。