从尖端装备到商业航空航天:超材料赋能加速新经济产业变革

财经观察GC
08-02

7月30日下午中央就推进现代边海空防建设进行了第十六次集体学习,总书记在主持学习时发表重要讲话,并特别提到低空经济。他强调,要做好国家空中交通管理工作,促进低空经济健康发展。低空经济作为近年来备受关注的新兴产业领域,显示出其在我国经济发展战略布局中的重要地位。

 低空经济涉及航空设备、航空运输、航空通讯等多个方面的应用。其技术的复杂度和实现平稳运行的难度,并不亚于传统的航空航天产业。专家预测,超材料作为一种能够实现对电磁波精确控制的新型材料,已经在我国尖端装备领域取得了大规模应用,并在航空航天领域展现出无与伦比的独特优势,在推动低空经济发展中也有望大放异彩。

 超材料显著提升尖端装备性能

 所谓“超材料”(Metamaterial),是21世纪以来出现的特种复合材料或结构,通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计,使其获得常规材料不具备的超常物理性质。超材料涉及众多学科领域,如物理、化学、光电子学、材料科学、半导体科学以及装备制造等,是全球最前沿、最具有战略性意义的研究课题。被《科学》杂志列入本世纪前10年的10项重要科学进展之一,同时《Materials Today》杂志也称其为材料科学50年中的10项重要突破之一。

 由于超材料具有“按需定制”的特点,因此其设计的灵活度极大,应用范围也极其广阔,在新型物理器件、天线系统、隐身材料、通讯等领域具有巨大的潜在应用价值。在我国超材料企业取得产业化突破后,目前超材料技术已经广泛应用于我国海陆空各类型尖端装备领域,并已经取实战检验。

 除了能够显著降低飞行器的雷达反射截面积以提升隐身性能,超材料赋能航空航天装备后,在诸多方面为尖端装备的实战性能带来了指数级的提升。比如,传统意义上的各类型专用飞机,原本就是纯粹的机械结构。加入超材料技术后,不仅能实现减重,而且还可以在飞机体表材料中增加很多如通信、传感等航电功能,并可实现各类功能的定制,让传统飞机升级为智能飞机。

 超材料在尖端装备及航空航天领域的大规模应用,不仅证实了其无与伦比的性能优势,更显示了其在未来商业航天航空领域的巨大应用潜力。特别是超材料在尖端装备领域积累的丰富经验和成熟技术方案,为其在商业航天航空领域的应用打下了坚实基础。随着技术的不断完善和应用场景的拓展,超材料完全可能在赋能商业航天航空领域的道路上大放异彩。

 目前业界普遍看好的方向是:低空经济和卫星互联网。

 超材料有望加速低空经济落地

 低空经济是我国重点布局的新兴产业,近年来受到广泛关注。随着政策的支持和技术的进步,低空飞行器如无人机、电动垂直起降飞行器(eVTOL)等的应用场景不断扩大,成为低空经济的重要组成部分。

 超材料作为一种新兴的功能性电磁材料,凭借其独特的信号调制和电磁兼容性等特性,在航空航天领域展现出巨大的应用潜力。

 通过精心设计的微结构,超材料能够实现对电磁波的精确控制,为相关装备提供了前所未有的性能提升。超材料技术也为低空飞行器提供了新的发展方向,例如融入超材料技术的传感器,可以使飞行器的感知能力得到质的飞跃。

 在信号调制方面,超材料能够优化天线设计,实现信号的高效传输和接收,提高通信质量。超材料还能改善电磁兼容性,减少信号干扰,确保飞行器在复杂电磁环境中的稳定运行。经过超材料技术赋能后,传统的商用飞行器可以借助超材料产业强大的仿真计算能力,实现整体设计优化,提高低空飞行器的感知系统效能,保障飞行安全。

 此外,超材料以其“按需定制”的特性,可以在集合多种功能的同时实现轻量化,降低飞行器的重量。

 这些特性为低空经济的落地实现提供了强有力的技术支撑,也预示着超材料在低空经济领域的广泛应用前景。

 超材料有望降低卫星互联网使用成本

 随着科技的不断发展,卫星互联网已成为全球通信的重要补充,对各国都具备极大的战略价值。特别是在中国,卫星互联网被视为下一代互联网发展的必然趋势,具有巨大的实用价值和军事用途。

 在我国自主打造的卫星互联网计划中,千帆星座备受瞩目。这一星座计划旨在构建一个覆盖全球的卫星互联网系统,为偏远地区提供高速互联网接入服务,缩小数字鸿沟,促进经济社会发展。千帆星座的部署不仅能够加强我国在全球通信领域的竞争力,还能为国家安全、灾害救援和应急通信提供有力支持。

 对于商业航天产业而言,千帆星座的建设标志着我国商业航天产业进入了一个新的发展阶段。它不仅能推动卫星制造、发射服务等相关产业链的发展,还将为商业航天公司提供了广阔的市场空间和发展机遇。

 千帆星座的实施还将带动相关技术的进步,如小型化卫星技术、高通量卫星技术、星座管理与控制技术等,这些技术的进步将进一步提升我国在商业航天领域的国际竞争力。此外,千帆星座还有助于推动卫星互联网标准的制定,为我国在全球卫星互联网领域的话语权提供支撑。

 超材料作为一种革命性的新材料,以其独特的物理性质有望在千帆星座项目乃至卫星互联网领域展现出巨大商业价值,并成为推动我国商业航天产业快速发展的重要力量。

 首先在信号传输方面,通过优化天线设计,超材料能够显著减少信号损失,提高通信效率,从而为卫星互联网系统的性能带来显著提升。具体来说,超材料能够实现天线的小型化和轻量化,这对于降低卫星发射成本、提高系统整体效率具有重要意义。

 其次,超材料还能够通过调节电磁波的传播路径,减少信号在传输过程中的衰减,确保卫星互联网系统在各种复杂环境下的稳定运行。这种特性对于提高卫星通信质量、实现全球无缝覆盖具有重要作用。通过超材料技术的应用,卫星互联网系统不仅能够实现更高效的数据传输,还能更好地适应未来通信网络的需求,为用户提供更高质量的服务。

 业内人士预测,超材料技术凭借其独特的性能优势,将在我国卫星互联网产业的崛起中扮演关键角色,为该产业提供更加高效、可靠的通信解决方案,加速卫星互联网基础设施的建设和完善,促进相关产业的快速发展。随着超材料技术的不断发展,其在卫星互联网领域的应用将更加广泛。

 综上所述,超材料技术凭借其在航空装备领域的广泛赋能,积累了丰富的经验和技术方案,也为其探索更多民用航空领域的应用场景打下了基础。超材料技术凭借其特有的技术优势,不仅能够显著提升商用航空航天产业的技术水平,也将为该产业的发展注入强劲动力。随着技术的不断进步和应用范围的不断扩展,超材料技术有望成为商业航天航空产业创新发展的关键底层技术,并在全球市场占据一席之地。

$光启技术(002625)$

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