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        2021年全球航天發(fā)射統(tǒng)計分析

        2022-03-15 08:03:18付郁北京空間科技信息研究所
        國際太空 2022年2期
        關鍵詞:星鏈航天器星座

        付郁(北京空間科技信息研究所)

        1根據(jù)國際通用航天發(fā)射專業(yè)信息源,伊朗在2021年發(fā)射次數(shù)據(jù)推測有2次或3次兩種可能,本文結合多種信息渠道,采用伊朗發(fā)射3次的結論。

        2021年,世界航天活動克服疫情影響,呈現(xiàn)蓬勃開展、高位推進態(tài)勢,特別是在中國和美國的強勁帶動下,世界航天發(fā)展創(chuàng)造了新的紀錄。

        1 2021年世界航天活動再次創(chuàng)造“雙高”紀錄

        2021年,全球航天發(fā)射活動高度活躍,全球累計進行了146次航天活動,是1957年有航天發(fā)射活動以來的最高值;發(fā)射航天器共計1846個,繼2020年全球發(fā)射航天器數(shù)量首次破千后再創(chuàng)歷史新高,總質(zhì)量達到約778t,為2009年(該年總發(fā)射質(zhì)量為829.1t)以來的最大值。中國以全年55次發(fā)射居世界首位,全年發(fā)射載荷總質(zhì)量191.19t;美國開展51次航天發(fā)射,發(fā)射載荷總質(zhì)量403.3t。

        按火箭所屬國家或地區(qū)統(tǒng)計結果

        全年146次運載火箭發(fā)射中,中國發(fā)射次數(shù)達到55次,自2018、2019年后第三次獨占發(fā)射榜首,為本國及國際用戶發(fā)射航天器數(shù)量達115個,發(fā)射次數(shù)及發(fā)射航天器數(shù)量均實現(xiàn)增長,其中中國航天科技集團有限公司研制的“長征”系列運載火箭共完成48次發(fā)射,在全球宇航企業(yè)中排名第一。美國全年進行了51次發(fā)射活動,排名第二,但其發(fā)射的航天器數(shù)量達到1335個,單箭平均發(fā)射航天器數(shù)量為26.2個,運載能力突出。俄羅斯火箭發(fā)射次數(shù)為25次,發(fā)射航天器340個,發(fā)射次數(shù)和發(fā)射航天器數(shù)量均實現(xiàn)了增長;歐洲火箭發(fā)射6次,發(fā)射航天器19個,發(fā)射航天器數(shù)量相較上一年大幅下滑;日本火箭發(fā)射3次,發(fā)射11個航天器;印度火箭發(fā)射2次,發(fā)射20個航天器;伊朗火箭發(fā)射3次,都未能取得成功;韓國火箭發(fā)射1次,也以失敗告終。

        2021年各國/地區(qū)火箭發(fā)射次數(shù)及發(fā)射航天器數(shù)量統(tǒng)計表(含發(fā)射失?。?/p>

        從成功入軌的航天器總質(zhì)量統(tǒng)計來看,美國自2016年起連續(xù)六年排名全球第一,2021年發(fā)射入軌總質(zhì)量達到402.6t;中國以190.5t位列第二,俄羅斯、歐洲發(fā)射總質(zhì)量分列第三和第四位。

        按航天器所屬國家或地區(qū)統(tǒng)計結果

        按照成功入軌航天器所歸屬的國家或地區(qū)統(tǒng)計,美國航天器數(shù)量為1251個,繼續(xù)以絕對優(yōu)勢排名第一。美國航天器大幅增長的主要原因在于,美國太空探索技術公司(SpaceX)繼續(xù)推動“星鏈”(Starlink)星座部署,分19批次部署了989顆“星鏈”衛(wèi)星。屬于歐洲的航天器數(shù)量為355個,位居全球第二,其主要構成是“一網(wǎng)”(OneWeb)通信衛(wèi)星星座,分8個批次部署了284顆“一網(wǎng)”衛(wèi)星;屬于中國的航天器數(shù)量為113個,排名第三;日本航天器數(shù)量22個,排名第四;俄羅斯、印度位列其后。

        2021年各國/地區(qū)所屬航天器數(shù)量統(tǒng)計表

        按航天器研制國家或地區(qū)統(tǒng)計結果

        本節(jié)所謂“按航天器研制國家或地區(qū)統(tǒng)計”,指的是按照航天器研制機構所屬的國家或地區(qū)進行統(tǒng)計,既包括該研制機構為本國或地區(qū)研制的航天器,也包括其為國際用戶研制的航天器。

        按成功入軌航天器研制國家或地區(qū)統(tǒng)計,美國研制航天器數(shù)量與質(zhì)量均排名第一,中國均排名第二。從數(shù)量看,美國研制的航天器數(shù)量為1535個,較2020年增加約40%,占比全球入軌航天器總數(shù)的84%,主要原因是美國太空探索技術公司的“星鏈”衛(wèi)星和歐洲“一網(wǎng)”星座衛(wèi)星目前都在美國研制,這兩個星座的衛(wèi)星總數(shù)達1273顆,占比美國全年研制航天器總數(shù)的83%;中國研制的航天器數(shù)量為113個,比2020年增加約44%,仍大幅度領先歐洲,位居全球第二;歐洲研制航天器數(shù)量為72個,位居全球第三;日本研制航天器數(shù)量為25個,位居第四;俄羅斯研制航天器數(shù)量為18個,位居第五。

        從質(zhì)量看,美國研制航天器總質(zhì)量約447.5t,較2020年增長約29%;中國研制航天器總質(zhì)量達到190.5t,較2020年增長約84.2%,且大幅領先俄羅斯,穩(wěn)居全球第二,這主要得益于中國載人空間站開啟全面建設;俄羅斯研制航天器總質(zhì)量為95.5t,相較2020年實現(xiàn)增長,排名第三。

        2021年各國/地區(qū)研制航天器總數(shù)量和總質(zhì)量統(tǒng)計

        按航天器技術領域統(tǒng)計結果

        2021年,隨著“星鏈”“一網(wǎng)”等全球低軌互聯(lián)網(wǎng)星座繼續(xù)推進業(yè)務化部署,通信衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量繼續(xù)維持在高位,總數(shù)達到1405顆,相較2020年增加約38.9%;科學與技術試驗衛(wèi)星以199顆位居第二,相較2020年增加約1.1倍;低軌“鴿群”(Flock)光學遙感星座和“狐猴”(Lemur)商業(yè)氣象星座持續(xù)補網(wǎng)建設,同時低軌其他的光學成像星座、合成孔徑雷達成像星座、射頻定位星座持續(xù)推進建設,使得對地觀測衛(wèi)星數(shù)量小幅增長至188顆,位居第三;其后依次為載人航天器(含載人飛船和貨運飛船)21個,導航衛(wèi)星4顆,空間探測器4個。整體看,2021年,除導航衛(wèi)星和空間探測器外,其他技術領域的航天器發(fā)射數(shù)量相比2020年均實現(xiàn)增長。

        2021年全球發(fā)射入軌的航天器按技術領域分布情況

        按航天器發(fā)射質(zhì)量統(tǒng)計結果

        小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量實現(xiàn)跨越式增長。500kg以下小衛(wèi)星延續(xù)高度活躍態(tài)勢,該類小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量占全年發(fā)射航天器總數(shù)的比例超過94.6%,發(fā)射質(zhì)量占全年發(fā)射航天器總質(zhì)量的42%。100kg以下微納衛(wèi)星延續(xù)了2010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、中高分辨率光學遙感星座保持規(guī)?;渴稹Ec此同時,100~500kg的微小衛(wèi)星成為新增長極,原因主要在于美國及歐洲低軌寬帶星座開啟規(guī)?;渴穑靶擎湣薄耙痪W(wǎng)”等通信星座都屬于此類。其他質(zhì)量區(qū)間的航天器發(fā)射數(shù)量基本無變化。

        2021年全球發(fā)射入軌的航天器質(zhì)量分布情況

        2 在軌航天器數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

        截至2021年底,全球在軌工作航天器達到5074個。

        按航天器所屬國家/地區(qū)統(tǒng)計結果

        按照航天器所歸屬的(用戶)國家統(tǒng)計,美國最多,達3047個,歐洲812個,俄羅斯178個,日本106個,印度67個,其他國家或組織共864個。

        按航天器技術領域的數(shù)據(jù)統(tǒng)計

        在軌運行的5074個航天器中,按照航天器技術領域統(tǒng)計,通信衛(wèi)星數(shù)量最多,達到3146顆,對地觀測衛(wèi)星1015顆,科學與技術試驗衛(wèi)星705顆,導航定位衛(wèi)星154顆,深空探測器45個,載人航天器9個(包括“國際空間站”、載人及貨運飛船)。從占比看,通信、對地觀測和導航構成的應用衛(wèi)星占比達到85.04%,占據(jù)絕對主導地位。

        按航天器運行軌道的數(shù)據(jù)統(tǒng)計

        在軌運行的5074個航天器中,運行在低地球軌道(LEO)的航天器數(shù)量最多,達4248個,占在軌航天器總數(shù)的80%以上;地球靜止軌道(GEO)587個,中地球軌道(MEO)142個,大橢圓軌道(HEO)52個,非地球軌道45個。

        截至2021年底的在軌航天器數(shù)量按所屬國家/地區(qū)統(tǒng)計

        在軌航天器數(shù)量按技術領域統(tǒng)計

        在軌航天器數(shù)量按運行軌道分布情況

        3 年度發(fā)展特點分析

        航天發(fā)射創(chuàng)造紀錄,發(fā)射次數(shù)及航天器發(fā)射數(shù)量雙創(chuàng)新高

        2021年,全球航天發(fā)射活動高度活躍,是1957年有航天發(fā)射活動以來的最高值;全球發(fā)射航天器數(shù)量繼2020年首次破千后再創(chuàng)歷史新高,發(fā)射總質(zhì)量為2009年以來的最大值。中國以全年55次發(fā)射量居世界首位。其中,中國航天科技集團有限公司“長征”系列運載火箭共計完成48次發(fā)射,發(fā)射成功率100%,發(fā)射次數(shù)居全球宇航企業(yè)第一。

        小型運載火箭密集試飛,導致全年發(fā)射失敗次數(shù)居高不下

        2021年,全球發(fā)生11次發(fā)射失敗事故,是自1971年全球發(fā)生14次火箭發(fā)射失敗以來的最高峰。一方面,印度地球同步衛(wèi)星運載火箭(GSLV)失利再次證明,航天活動高風險屬性始終存在,現(xiàn)役主力火箭需持續(xù)提高可靠性;另一方面,2021年共有4次全新型或改進型火箭首飛,且全部失敗。新技術的引入必然帶來更大技術挑戰(zhàn),特別是隨著近年來各國商業(yè)小型運載火箭發(fā)展活躍,商業(yè)初創(chuàng)公司在高可靠性和低成本之間的權衡考量,導致新型火箭首飛失敗率較高。

        低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座高速發(fā)展,演變成為新的大國競技場

        2021年,通信領域低軌巨型星座加速部署,美國“星鏈”星座全年部署989星,占美國全年部署航天器的74.8%;全球全年部署低軌互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星1017顆,占全球全年部署總數(shù)量的55.9%,創(chuàng)歷史新高,低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)演變成為新的大國競技場。同時,加拿大“光速”星座、歐洲自主低軌星座、俄羅斯“球體”星座、日本多軌集成網(wǎng)絡等項目密集推進,未來低軌互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座的競爭將進一步白熱化,對于頻率軌道資源的爭奪將進一步加劇。

        空間環(huán)境日益擁擠,航天器運行安全問題凸顯

        在軌航天器和空間碎片激增,致使空間環(huán)境日益擁擠,航天器運行安全問題嚴峻。2021年俄羅斯開展了反衛(wèi)試驗,該試驗產(chǎn)生了超過1500個可跟蹤空間碎片,另外還可能包括數(shù)十萬個微型空間碎片,對“國際空間站”(ISS)、中國空間站及其他國家衛(wèi)星安全運行構成威脅。2021年底,“星鏈”星座兩顆衛(wèi)星險些碰撞中國空間站,致使中國空間站進行了緊急規(guī)避。大量航天器及空間碎片致使空間環(huán)境不斷惡化,空間環(huán)境保護及航天器運行管理問題亟待解決。

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