付郁 劉思萌
(1北京空間科技信息研究所 2中國空間技術(shù)研究院衛(wèi)星應(yīng)用總體部)
2019年,世界航天發(fā)射活動繼續(xù)蓬勃開展,全年航天發(fā)射次數(shù)再次“破百”,102次航天發(fā)射是自20世紀(jì)90年代冷戰(zhàn)結(jié)束以來的第二高位水平。中國以34次航天發(fā)射蟬聯(lián)榜首位置,美國、俄羅斯分列第二和第三位,其后依次為歐洲、印度、日本和伊朗。2019年全球進(jìn)行的102次航天發(fā)射任務(wù)中,97次發(fā)射成功(包括1次部分成功),5次發(fā)射失敗。全年發(fā)射航天器492個,創(chuàng)造了航天器年度發(fā)射數(shù)量歷史新高。
在全年102次運載火箭發(fā)射中,中國憑借中國航天科技集團(tuán)有限公司27次發(fā)射的突出表現(xiàn),全年發(fā)射次數(shù)達(dá)到34次,發(fā)射航天器數(shù)量達(dá)81個,發(fā)射次數(shù)繼2016年與美國并列全球、2018年獨占榜首位置后,2019年第二次獨占榜首、第三次占據(jù)第一位置;美國發(fā)射次數(shù)為27次,位居全球次席,共發(fā)射航天器252個,發(fā)射航天器數(shù)量相較上一年顯著增長;俄羅斯發(fā)射次數(shù)為25次,發(fā)射航天器77個,發(fā)射次數(shù)和發(fā)射航天器數(shù)量相較上一年均實現(xiàn)增長;歐洲發(fā)射6次,發(fā)射航天器10個,兩方面表現(xiàn)均有所下滑;印度發(fā)射6次,繼續(xù)位居全球第五位,發(fā)射航天器59個,繼續(xù)保持“一箭多星”業(yè)務(wù)繁榮發(fā)展態(tài)勢;日本發(fā)射2次,發(fā)射航天器11個;伊朗發(fā)射2次(1次火箭在發(fā)射臺爆炸,未計入發(fā)射次數(shù)),發(fā)射航天器2個。
從單發(fā)火箭發(fā)射航天器平均數(shù)量看,印度憑借多次“一箭多星”發(fā)射繼續(xù)占據(jù)榜首位置,美國和日本分列第二和第三位。
2019年全球發(fā)射航天器數(shù)量按發(fā)射國家統(tǒng)計情況
2019年全球發(fā)射航天器數(shù)量按所屬國家統(tǒng)計情況
在2019年全年發(fā)射的492個航天器中,按照航天器所屬國家(用戶)統(tǒng)計,美國高達(dá)274個,相較2018年增加約32%,繼續(xù)以絕對優(yōu)勢繼續(xù)排名第一;中國航天器數(shù)量為82個,位居全球第二位;歐洲排名第三,與2018年數(shù)量基本持平;俄羅斯航天器數(shù)量相較上一年略有增長,排名延續(xù)全球第四名位置;日本、印度分列第五和第六位。
排除掉50kg以下航天器后,美國航天器數(shù)量為159個,仍然排名第一,這一數(shù)據(jù)相較2018年的58個增加了101個,這主要是美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)啟動了“星鏈”(Starlink)星座部署,分2批次部署了120顆“星鏈”業(yè)務(wù)衛(wèi)星,受這一因素影響,美國質(zhì)量不小于50kg的航天器數(shù)量占本國2019年航天器總數(shù)的比例達(dá)到55.69%,相比上一年接近翻番;中國航天器數(shù)量為62個,繼續(xù)保持規(guī)模較高、占比較大的態(tài)勢;俄羅斯、歐洲分別以26個、22個排名第三和第四位。
2019年,“星鏈”、“一網(wǎng)”(OneWeb)等全球低軌寬帶星座啟動業(yè)務(wù)化部署,使得通信衛(wèi)星數(shù)量實現(xiàn)大幅提高,總數(shù)達(dá)到178顆,發(fā)射數(shù)量高居首位;科學(xué)與技術(shù)試驗衛(wèi)星繼續(xù)保持較高數(shù)量,以163顆位居第二位;受低地球軌道(LEO)商業(yè)遙感小衛(wèi)星星座部署放緩影響,對地觀測衛(wèi)星數(shù)量繼續(xù)下滑,從上一年的162顆降低至119顆,降幅約26.5%;其后依次為載人航天器15個、導(dǎo)航衛(wèi)星13顆、空間探測器4個。整體看,2019年,除通信衛(wèi)星和載人航天器外,其他技術(shù)領(lǐng)域的航天器發(fā)射數(shù)量相比2018年均有所減少。
2019年全球發(fā)射航天器數(shù)量按技術(shù)領(lǐng)域統(tǒng)計情況
按航天器設(shè)計運行軌道統(tǒng)計,LEO軌道航天器最多,達(dá)到447個,占全年發(fā)射總數(shù)的90.85%,創(chuàng)造歷史新高;從質(zhì)量不小于50kg的航天器數(shù)量看,LEO軌道衛(wèi)星數(shù)量為251個。
2019年全球發(fā)射航天器數(shù)量按運行軌道分布統(tǒng)計情況
發(fā)射質(zhì)量低于50kg的微納衛(wèi)星仍然保持較高的活躍度,但整體的發(fā)展熱度相較2018年有所降低,發(fā)射數(shù)量雖然仍以較大優(yōu)勢排名榜首,總數(shù)達(dá)到191顆,但占比下降到僅為38.82%;受低軌寬帶星座部署影響,發(fā)射質(zhì)量不小于50kg且小于200kg的衛(wèi)星數(shù)量,以及發(fā)射質(zhì)量不小于200kg且小于500kg的衛(wèi)星數(shù)量均實現(xiàn)大幅增長,其中后者總數(shù)從28顆躍升至137顆,增幅接近4倍。近年來,國外初創(chuàng)公司開始重點發(fā)展100千克級小衛(wèi)星平臺,這類平臺兼具較低成本、較好承載能力、易于“一箭多星”發(fā)射等特點,在構(gòu)建低軌寬帶星座、低軌高分辨率光學(xué)或合成孔徑雷達(dá)(SAR)遙感星座方面具有優(yōu)勢。
2019年全球發(fā)射航天器數(shù)量按質(zhì)量分布情況
航天器研制所屬國均按主承包商的所屬國統(tǒng)計。2019年,美國研制的航天器數(shù)量為270個,較2018年大幅增加,主要是美國初創(chuàng)公司開始發(fā)力,SpaceX公司等自行研制的低軌商業(yè)星座開始部署;中國研制數(shù)量達(dá)到86個,比2018年略微下滑,但仍領(lǐng)先歐洲,位居全球第二位;歐洲、俄羅斯、日本和印度分列第三、第四、第五和第六位。
從研制商角度,綜合考慮航天器數(shù)量和質(zhì)量指標(biāo),2019年,登上前10排名榜的有1家中國研制商、2家歐洲研制商、4家美國研制商、2家俄羅斯研制商和1家印度研制商。整體看,美國制造商表現(xiàn)高度活躍,并且與其他國家或地區(qū)不同,美國制造商形成了非常齊備的梯隊體系,特別是在近年商業(yè)航天高速發(fā)展的情況下,美國新興商業(yè)航天公司快速發(fā)展成長,按照業(yè)務(wù)垂直集成模式運行,即以運營服務(wù)為目標(biāo),同時為降低成本采取自行研制而非外部采購的方式建設(shè)衛(wèi)星系統(tǒng)。中國、歐洲、俄羅斯、印度等其他國家/地區(qū)仍以老牌制造商為主體。從發(fā)射質(zhì)量看,美國SpaceX公司研制發(fā)射的航天器總質(zhì)量排名第一,達(dá)到64.78t;中國空間技術(shù)研究院(CAST)、俄羅斯科羅廖夫能源火箭航天集團(tuán)(RKK Energia)分別排名第二和第三。
2019年全球發(fā)射的航天器數(shù)量按航天器研制所屬國家統(tǒng)計
從2019年全球航天器發(fā)射統(tǒng)計分析可以看出,世界航天活動具有如下特點和動向。
整體看,隨著“一箭多星”技術(shù)不斷成熟并獲得廣泛應(yīng)用,以及大量新的小型運載火箭投入業(yè)務(wù)化應(yīng)用,進(jìn)入空間的成本門檻不斷降低。與此同時,微納衛(wèi)星的快速發(fā)展及應(yīng)用,推動了利用空間成本不斷降低,這使得大量發(fā)展中國家,以及大量初創(chuàng)企業(yè)具備了研制發(fā)射衛(wèi)星的能力,帶動了航天活動的繁榮與普及,整體上推動了世界航天活躍態(tài)勢。2019年,世界航天發(fā)展高度活躍,火箭發(fā)射次數(shù)居于20世紀(jì)90年代冷戰(zhàn)結(jié)束以來的第二高位,航天器發(fā)射數(shù)量再次創(chuàng)造新的記錄,延續(xù)了近些年逐年“上臺階”的發(fā)展趨勢。由于大量商業(yè)公司規(guī)劃并陸續(xù)啟動了LEO軌道大型星座計劃,未來航天活動將繼續(xù)保持這一高速發(fā)展態(tài)勢。
2019年各主承包商的航天器數(shù)量和質(zhì)量統(tǒng)計1)
商業(yè)航天推動世界航天發(fā)展的作用力更加強勁,已經(jīng)實現(xiàn)從傳統(tǒng)的通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星等應(yīng)用衛(wèi)星領(lǐng)域,拓展到載人航天、空間探測、在軌服務(wù)等領(lǐng)域。通信衛(wèi)星領(lǐng)域,低軌寬帶星座、基于立方體衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)星座是當(dāng)前發(fā)展熱點;遙感衛(wèi)星領(lǐng)域,應(yīng)用方向更加細(xì)分,光學(xué)遙感、雷達(dá)成像、射頻定位、高光譜成像、氣象觀測等細(xì)分領(lǐng)域均有商業(yè)遙感星座在建或處于規(guī)劃設(shè)計狀態(tài);導(dǎo)航衛(wèi)星領(lǐng)域,導(dǎo)航信號增強衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射并在軌驗證;載人航天領(lǐng)域,美國國家航空航天局(NASA)支持發(fā)展的LEO軌道商業(yè)載人飛船完成飛行驗證;空間探測領(lǐng)域,NASA意圖“復(fù)制”載人航天領(lǐng)域經(jīng)驗,開展商業(yè)月球探測計劃;此外,以色列發(fā)射了全球首個商業(yè)月球探測器“創(chuàng)世紀(jì)”(Beresheet);在軌服務(wù)領(lǐng)域,諾格公司(Northrop Grumman)成功發(fā)射全球首個商業(yè)“軌道延壽飛行器”(OLEV),面向用戶衛(wèi)星提供延壽服務(wù)。
小衛(wèi)星發(fā)展呈現(xiàn)出新的特點。50kg以下微納衛(wèi)星延續(xù)了2013年以來的高度活躍態(tài)勢,特別是基于立方體衛(wèi)星的商業(yè)物聯(lián)網(wǎng)星座、中分辨率光學(xué)遙感星座,以及基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號掩星技術(shù)的氣象星座等保持規(guī)?;渴?。與此同時,50~500kg的微小衛(wèi)星成為新的增長極,美國行星公司“天空衛(wèi)星”(Skysat)高分辨率光學(xué)遙感星座、歐洲冰眼公司(ICEYE)的“冰眼”雷達(dá)遙感星座,以及美國SpaceX公司的“星鏈”星座均屬于該類型。50~500kg的微小衛(wèi)星在保持衛(wèi)星技術(shù)能力和降低衛(wèi)星成本方面實現(xiàn)了較好的平衡,有望成為后續(xù)發(fā)展的重要方向。