Nach 3 Jahren im Orbit und vollständig eigen entwickelter Full-Stack-Technologie hat der Anbieter von weltraumtauglichen Wärmesteuerungslösungen "Ruilai Thermal Control" eine Finanzierung in Höhe von mehreren zehn Millionen in der A+ Runde erhalten | Exklusive Erstmeldung von 36Kr

Das Wärmemanagement entwickelt sich von einem unterstützenden Teilsystem des Satelliten zu einer Kernvariable, die die skalierte und kommerzielle Umsetzung von Satellitenkonstellationen einschränkt.

Wie 36Kr erfahren hat, hat Ruilai Thermal Control Technology (Beijing) Co., Ltd. (im Folgenden als „Ruilai Thermal Control“ bezeichnet) kürzlich eine Finanzierungsrunde in Höhe von mehreren zehn Millionen Yuan der Serie A+ abgeschlossen. Diese Runde wurde gemeinsam von Inno Angel Fund, Fangguang Capital, Jicui Huacai und Xiangjiang Xincheng investiert, wobei der alte Investor Jinyu Maowu weiterhin Unterstützung leistet. Die Mittel werden hauptsächlich für die Forschung und Entwicklung der aktiven Flüssigkühlung im Luft- und Raumfahrtbereich, die Erweiterung der Produktionslinie für passives Wärmemanagement sowie die erweiterte Anordnung der oberen und unteren Bereiche der Industriekette verwendet.

Ruilai Thermal Control ist eines der wenigen privaten Unternehmen in China, das den vollständigen Technologiestapel des aktiven Wärmemanagements beherrscht. Das Kernteam der Gründer hat einen Hintergrund bei der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und dem Fünften Forschungsinstitut der Chinesischen Nationalen Raumfahrtbehörde, war tief an wichtigen nationalen Großprojekten wie der bemannten Raumfahrt, der Raumstation und dem Mondforschungsprogramm beteiligt und verfügt über Erfahrung im gesamten Prozess von der Nutzlastgestaltung über die Integration des gesamten Satelliten bis zur Inbetriebnahme im Orbit und dem Projektmanagement.

Laut Chen Jiangping, Mitbegründer und CTO, beträgt der Marktanteil des Flüssigkühlungs-Satellitensystems von Ruilai Thermal Control im Inland bereits 90 %. Die meisten pumpengetriebenen Flüssigkühlungslösungen und Produkte, die beim Bau der wichtigsten inländischen Rechenkonstellationen eingesetzt werden, werden von Ruilai Thermal Control bereitgestellt.

Darüber hinaus läuft der Satellit Yinhe Lingxi 03, der mit seinem einphasigen Fluidkreislauf ausgestattet ist, seit 3 Jahren stabil im Orbit. Im Juli und August dieses Jahres liefen die Flüssigkühlungs-Fluidkreisläufe, die auf den Satelliten Chenguang Yihao und Lanjiang Hongqing Honghu 03 installiert sind, nacheinander reibungslos im Orbit. Es wird erwartet, dass bis Ende 2026 5 leistungsstarke Weltraum-Rechensatelliten im Orbit im Einsatz sein werden, die mit dem aktiven Wärmesteuerungssystem von Ruilai ausgestattet sind.

Leistungssteigerung von Satelliten: Aktive Flüssigkühlung wird zur Pflichtoption

Die 20 Starlink-V3-Satelliten, die SpaceX vor kurzem gestartet hat, haben einen Leistungsverbrauch von etwa 50 kW pro Satellit; die neuesten KI1-Rechensatelliten haben einen Leistungsverbrauch von 120 kW bis 150 kW pro Satellit und schreiben derzeit den Leistungsverbrauchsstandard für kommerzielle Raumfahrtsatelliten neu.

Von einer Kommunikationsbandbreite von mehr als zehn Gbps bei der V1-Version über 100 Gbps bei der V2-Version bis hin zu 1 Tbps heute hat sich die Verarbeitungsleistung pro Starlink-Satellit in nur wenigen Jahren um zwei Größenordnungen verbessert. Der damit einhergehende stark ansteigende Energieverbrauch stellt jedoch die Grenzen der „Körpertemperatur“ von Satelliten auf die Probe.

Auf dem Gebiet der Wärmesteuerung von Raumfahrzeugen basieren traditionelle Lösungen hauptsächlich auf passiver Wärmeabfuhr, die Wärme über Wärmerohre, Strahlplatten und Beschichtungen leitet und abführt. Wenn die Satellitenleistung jedoch Dutzende bis hundert kW erreicht, stößt die traditionelle passive Lösung an ihre physikalische Obergrenze. Dann muss eine aktive Flüssigkühlung eingeführt werden, bei der ein pumpengetriebenes Fluidmittel in Rohrleitungen zirkuliert, um Wärme von den wärmeerzeugenden Bauteilen zum Strahler zu transportieren und dann in den Weltraum abzugeben.

Die Flüssigkühlungstechnologie ist im Bereich ausländischer Internetsatelliten bereits zum Trend geworden. SpaceX hat bei den Starlink-V2-Satelliten eine pumpengetriebene Flüssigkühlungslösung eingesetzt, und die KI1-Rechensatelliten verwenden diese Lösung bereits ab der ersten Version; der Kuiper-Satellit von Amazon realisiert die bordseitige Edge-Rechenleistung durch Mikrokanal-Flüssigkühlung; die zweite Generation von OneWeb-Satelliten verwendet das Konzept „gesamte Flüssigkühlung + lokales Wärmerohr“, um die Effizienz des Wärmesteuerungssystems um 40 % zu steigern.

Gegenwärtig befindet sich die inländische Satellitenkonstellation für niedrigfliegende Internetkommunikation in einer kritischen Phase des Übergangs von „der Herstellung von Versuchssatelliten“ zu „der Herstellung von Dienstsatelliten“. Der Leistungsverbrauch pro Satellit der Rechensatellitenkonstellationen ist im Allgemeinen vergleichbar mit dem von KI1 und erreicht zu Beginn ein Niveau von fast 100 kW.

Wenn leistungsstarke Dienstsatelliten in den Weltraum aufsteigen, ist die aktive Flüssigkühlung nicht mehr nur eine optionale Funktion im Wärmemanagementsystem, sondern eine unverzichtbare Voraussetzung dafür, dass die Konstellation tatsächlich kommerziellen Wert erzeugen kann.

Drei Jahre im Orbit: Vakuumbewährung der Full-Stack-Fähigkeiten

„Zukünftige Satelliten werden definitiv in Richtung höherer Integrationsdichte und niedrigerer Kosten entwickelt, und die Flüssigkühlung ist die einzige Möglichkeit, den Leistungsengpass zu lösen.“ Auf dieser Grundlage hat Ruilai Thermal Control seit seiner Gründung die Anordnungsstrategie festgelegt, bei der „aktive Flüssigkühlung im Mittelpunkt steht und passive Wärmesteuerung als Ergänzung dient“.

Chen Jiangping erklärt, dass selbst in aktiven Flüssigkühlungssystemen die Beschichtung des Strahlers und einige Wärmerohre unverzichtbare Bestandteile der unterstützenden Wärmeabfuhr sind: „Die aktive Technologie ist zukunftsorientiert, die passive Technologie deckt den bestehenden Bestand ab. Beide stehen nicht in einem Ersatzverhältnis zueinander.“

Nach der Einführung verfügt Ruilai Thermal Control derzeit über die Fähigkeit zur eigenständigen Entwicklung und Massenproduktion aller aktiven und passiven Wärmesteuerungsprodukte, von Einlass- und Auslassventilen, Fluidkreislaufpumpen und Strahlern bis hin zu Wärmerohren, Aluminium-VC und Wärmesteuerungsbeschichtungen.

„Die Full-Stack-Fähigkeit, bei der alle Prozesse von der grundlegenden Materialtechnik bis zur Systemgestaltung auf der obersten Ebene vollständig selbst kontrolliert werden, sorgt dafür, dass wir bei der Systemintegrationsgenauigkeit um mehrere Größenordnungen vor den Konkurrenten liegen, und unsere Produkte können kleiner im Volumen und leichter im Gewicht sein“, sagte Chen Jiangping. Gleichzeitig hat das Team die Lieferketten und Verfahren für zivile Produkte innovativ in die Herstellung von luft- und raumfahrttauglichen Produkten eingeführt, was die redundanten Kosten weiter senkt.

Die eigenständige Entwicklung des gesamten Technologiestapels bringt auch Vorteile bei der Lieferung. Angesichts der unterschiedlichen Anforderungen der Kunden kann die Produktionskapazität im Voraus geplant und flexibel angepasst werden, wodurch Unsicherheiten vermieden werden, die durch externe Lieferketten entstehen.

Für luft- und raumfahrttaugliche Wärmesteuerungssysteme können jedoch unabhängig von der Anzahl der berechneten Daten und Umgebungsimulationen keine die tatsächlichen Betriebsbedingungen im Weltraum ersetzen. Flüssigkühlungssysteme am Boden erlauben regelmäßige Wartung, Ergänzung des Kühlmittels und sogar den Austausch von Bauteilen. Sobald das Flüssigkühlungssystem eines Satelliten jedoch in den Orbit gestartet ist, ist die Möglichkeit einer physischen Wartung vollständig ausgeschlossen.

Die tatsächlichen Betriebserfahrungen im Orbit sind das ultimative Kriterium zur Prüfung der Full-Stack-Fähigkeiten.

Die erste Antwort von Ruilai Thermal Control war der Satellit Yinhe Lingxi 03. Nach Angaben des Unternehmens läuft das darin installierte aktive Flüssigkühlungssystem seit mehr als 3 Jahren ununterbrochen im Orbit, wobei alle Indikatoren währenddessen stabil sind. Auf der Grundlage der gemessenen Daten im Orbit und des Zuverlässigkeitsableitungsmodells geht Ruilai Thermal Control davon aus, dass sein Flüssigkühlungssystem eine Lebensdauer von mindestens 7 bis 10 Jahren im Orbit hat.

Es ist erwähnenswert, dass die luft- und raumfahrttaugliche Flüssigkühlung extrem strenge Anforderungen an die Auswahl des Kühlmittels stellt.

Ruilai Thermal Control verfolgt derzeit hauptsächlich die international üblichen Wege von Fluorkühlmitteln und Ammoniakkühlmitteln und fördert gleichzeitig die Forschung und Entwicklung der Anwendung von wasserbasierten Kühlmitteln in bestimmten Szenarien. Aus physikalisch-chemischer Sicht haben wasserbasierte Kühlmittel Vorteile bei der Wärmeabfuhreffizienz, es fehlen jedoch Daten zur Überprüfung der langfristigen Lebensdauer im Orbit, was extrem hohe Anforderungen an die Korrosionsschutz- und Dichtleistung der Systemstruktur stellt und spezielle Konstruktionen erfordert, um Risiken zu vermeiden.

„Bodenbeschleunigungstests + Rückführung von Daten aus dem Orbit + Ableitung des Zuverlässigkeitsmodells“ ist der allgemeine geschlossene Zyklus für die Überprüfung von luft- und raumfahrttauglichen Produkten.

Der Vorteil von Ruilai Thermal Control liegt darin, dass sich dieses Überprüfungsfenster in sichtbarer Geschwindigkeit öffnet – kürzlich sind die Satelliten Chenguang Yihao und Lanjiang Hongqing Honghu 03, die mit dem Flüssigkühlungssystem von Ruilai ausgestattet sind, nacheinander in den Orbit eingetreten. Bis Ende 2026 werden weitere 2 Satelliten in den Orbit gestartet. Diese nachverfolgbaren und reproduzierbaren Daten aus dem Orbit beseitigen das letzte Vertrauenshindernis für die bevorstehende Massenlieferung.

Standardisierungspfad und szenarienübergreifende Erweiterung

Die derzeit beliebte Vision der Weltraum-Rechenleistung ist zwar großartig, aber um einen echten geschlossenen Wertkreislauf zu erreichen, kommt es darauf an, ob die Fähigkeiten zur Massenlieferung und Industrialisierung auf Seiten der Lieferkette bereits vorhanden sind.

„Wir arbeiten derzeit an der modularen und systematischen Gestaltung, um die standardisierte Wiederverwendung von Wärmesteuerungslösungen zu fördern und die technische Grundlage für die Massenlieferung an Satellitenkonstellationen zu schaffen“, sagte Chen Jiangping.

Ähnlich wie bei der Wiederverwendung desselben Kerns des Wärmemanagementsystems in verschiedenen Modellen von Elektrofahrzeugen wird das luft- und raumfahrttaugliche Wärmesteuerungssystem auch dem Prinzip folgen „Standardisierung von Kernbauteilen, Modularisierung der Systemkonfiguration“ und entsprechend den Eigenschaften des Leistungsverbrauchs und der Anordnung verschiedener Satellitenplattformen angepasst werden.

In der Gesamtstrategie positioniert sich Ruilai Thermal Control als Wärmemanagementplattform mit szenarienübergreifenden systematischen Lösungskompetenzen, die das Luft- und Raumfahrtgeschäft als Grundpfeiler betrachtet. Neben dem Luft- und Raumfahrtgeschäft liefert das Unternehmen auch Wärmesteuerungsprodukte in Mengen für Szenarien wie Militärindustrie, Rechenzentren, Schienenverkehr und neue Energien.

Diese Anordnung kann als eine Art „bidirektionale Dimensionsreduktion“ verstanden werden.

Auf der einen Seite bestimmen die extremen Anforderungen der luft- und raumfahrttauglichen Flüssigkühlungssysteme in Bezug auf Gewicht, Leistung und Lebensdauer, dass ihre Schlüsselkomponenten im zivilen Markt über Leistungsreserven und Zuverlässigkeitsvorteile verfügen. Auf der anderen Seite kann die Einführung von Lieferketten und Verfahren für zivile Produkte die Kosten von luft- und raumfahrttauglichen Produkten effektiv senken, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.

Darüber hinaus verleihen das Qualitätskontrollsystem und die Lieferfähigkeit, die bei luft- und raumfahrttauglichen Projekten gesammelt wurden, dem Unternehmen eine höhere technische Kompetenz gegenüber traditionellen Anbietern von bodengebundenen Wärmesteuerungsprodukten, wenn es um zivile Kunden geht.

„Das Wärmemanagement ist immer noch eine aufstrebende Branche, die sich schnell weiterentwickelt, in der ständig neue Materialien, neue Technologien und neue Systemarchitekturen entstehen. Bei Gesprächen mit einigen großen Internetunternehmen haben wir viele neue Lösungen vorgeschlagen, die oft Richtungen sind, an die andere Anbieter auf dem Markt nicht gedacht haben“, fügte Chen Jiangping hinzu.

Die szenarienübergreifende Erweiterung steht jedoch auch vor Herausforderungen. Der Markt für bodengebundene Wärmesteuerung ist hart umkämpft und sehr kostenempfindlich. Ob die luft- und raumfahrttaugliche Referenz tatsächlich zu einem Preisaufschlag führen kann, muss in verschiedenen Szenarien nacheinander durch den Markt getestet werden.

Gegenwärtig beträgt das Verhältnis der Einnahmen aus dem Luft- und Raumfahrtgeschäft und dem zivilen Geschäft von Ruilai Thermal Control im Wesentlichen 1:1. In den letzten Jahren haben beide Geschäftssegmente eine jährliche Wachstumsrate von 100 % beibehalten.

Da die wiederverwendbare Raketentechnologie nach und nach konkrete Fortschritte erzielt und die Startkosten stufenweise sinken, wird der Aufbau des Netzwerks von leistungsstarken Dienstsatelliten zwangsläufig beschleunigt.

Für Anbieter von Wärmesteuerungsprodukten ist der inkrementelle Markt eindeutig. Dies ist jedoch kein Markt, der nur durch Wissensvorsprünge gewonnen werden kann. Zwischen der Fähigkeit, „die Chance zu erkennen“ und die Fähigkeit, „die Anforderungen zu erfüllen“, liegen noch viele Herausforderungen wie die Überprüfung der luft- und raumfahrttauglichen Zuverlässigkeit und die Geschwindigkeit des Ausbaus der Produktionskapazität.