畢俊凱 肖武平 何慧東（北京空間科技信息研究所）

2023 年是世界航天發(fā)展歷史上創(chuàng)造新紀(jì)錄的一年。在美國、中國航天的帶動(dòng)下，全球航天活動(dòng)高位高速推進(jìn)，全年共完成223 次航天發(fā)射，合計(jì)發(fā)射航天器2945 個(gè)，創(chuàng)造了運(yùn)載火箭發(fā)射次數(shù)和航天器年度發(fā)射數(shù)量的歷史新高。

1 世界航天發(fā)射活動(dòng)總體態(tài)勢

全球航天發(fā)射活動(dòng)連年增長，進(jìn)入新的發(fā)射高峰期

2023 年，世界航天發(fā)射活動(dòng)高度活躍，發(fā)射次數(shù)、發(fā)射質(zhì)量、航天器數(shù)量等多項(xiàng)指標(biāo)刷新歷史紀(jì)錄，達(dá)到航天發(fā)展史上的最高值，全球進(jìn)入和利用空間能力變革展現(xiàn)端倪。截至2023 年底，全球累計(jì)實(shí)施6572次發(fā)射任務(wù)。歷年全球航天發(fā)射次數(shù)如圖1 所示。在冷戰(zhàn)時(shí)期第一個(gè)發(fā)射高峰后，全球航天發(fā)射自2018年以來進(jìn)入新的高峰期，發(fā)射次數(shù)連續(xù)創(chuàng)造新的紀(jì)錄。2023 年，全球運(yùn)載火箭發(fā)射次數(shù)大幅躍升，首次突破200 次大關(guān)，達(dá)到223 次，較上年增長19.9%；發(fā)射質(zhì)量達(dá)到1490t，超越1985 年的1439t；發(fā)射次數(shù)、發(fā)射質(zhì)量均為1957 年人類首次實(shí)施航天發(fā)射以來的最高值。

圖1 歷年全球航天發(fā)射次數(shù)

“獵鷹”火箭表現(xiàn)搶眼，呈現(xiàn)單極快速增長態(tài)勢

“獵鷹”（Falcon）系列、“長征”（CZ）系列、“聯(lián)盟”（Soyuz）系列等運(yùn)載火箭近十年高頻發(fā)射，2023 年發(fā)射次數(shù)已占全球70%以上，是美、中、俄的主力運(yùn)載火箭（圖2）。其中，“獵鷹”系列運(yùn)載火箭憑借重復(fù)使用技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)入空間能力的跨越式突破，發(fā)射次數(shù)從2013 年的3 次提升到2023 年的96 次，十年增長31 倍，并創(chuàng)造了年度單一型號的發(fā)射次數(shù)紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)對美國“宇宙神”（Atlas）、“德爾他”（Delta）等運(yùn)載火箭的超越?！伴L征”系列運(yùn)載火箭發(fā)射次數(shù)連續(xù)三年達(dá)到約50 次量級，十年增長約3.3 倍?！奥?lián)盟”系列運(yùn)載火箭近十年發(fā)射次數(shù)整體平穩(wěn)，保持在15～20 次量級。

航天器發(fā)射數(shù)量逐年上臺階，新興星座成主要驅(qū)動(dòng)力

全球航天器研制發(fā)射數(shù)量實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，從十年前的215 顆增長至2023 年的2945 顆，增長13倍（圖3）。隨著小衛(wèi)星業(yè)務(wù)化應(yīng)用能力不斷提升，全球掀起一輪“軌道革命”。2013 年小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量首次突破100 顆，隨后快速增長。近十年內(nèi)，“星鏈”（Starlink）星座累計(jì)部署數(shù)量超過5000 顆，“一網(wǎng)”（OneWeb）、“鴿群”（Flock）星座累計(jì)部署超過500 顆，吉林一號、“太空蜜蜂”（SpaceBEE）星座累計(jì)部署超過100 顆，近三年這些星座衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量占比已達(dá)當(dāng)年的75%以上。此外，“狐猴”（Lemur）、“冰眼”（ICEYE）、“開普勒”（Kepler）、“阿斯特羅宇航”（Astrocast）等多個(gè)星座部署數(shù)量也達(dá)到數(shù)十顆，更多低軌遙感星座、低軌互聯(lián)網(wǎng)巨型星座、低軌物聯(lián)網(wǎng)星座正在啟動(dòng)大規(guī)模部署，推動(dòng)全球航天器發(fā)射數(shù)量持續(xù)攀升。

圖3 近十年大型/巨型星座部署數(shù)量占比情況

航天器質(zhì)量分布持續(xù)變遷，百千克級衛(wèi)星爆發(fā)式發(fā)展

隨著利用空間需求的不斷變化、空間技術(shù)的快速發(fā)展，全球航天質(zhì)量圖譜持續(xù)變遷（圖4）。2010 年前，各質(zhì)量區(qū)間衛(wèi)星數(shù)量分布相對均衡。2013 年來，立方星大規(guī)模業(yè)務(wù)化應(yīng)用推動(dòng)1～10kg的衛(wèi)星占比大幅增加，一度占年發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量的50%。2019 年起，“星鏈”“一網(wǎng)”衛(wèi)星開啟大規(guī)模部署，推動(dòng)100～1000kg 的衛(wèi)星數(shù)量占比增長，2023 年已占部署數(shù)量的76%。百千克級衛(wèi)星在成本與性能上實(shí)現(xiàn)了較好的平衡，成為最具增長潛力的一類衛(wèi)星。

圖4 各質(zhì)量區(qū)間航天器數(shù)量占比變化情況

2 年度航天發(fā)射情況統(tǒng)計(jì)分析

中、美火箭發(fā)射各創(chuàng)紀(jì)錄，其他國家逐漸落后

2023 年，全球共實(shí)施223 次發(fā)射，發(fā)射載荷總質(zhì)量1490t（圖5）。美國運(yùn)載火箭共實(shí)施116 次發(fā)射，發(fā)射載荷1214t，發(fā)射次數(shù)、發(fā)射總質(zhì)量超過其他國家總和，牢牢占據(jù)全球首位，其中“獵鷹”系列運(yùn)載火箭共實(shí)施96 次發(fā)射，占全球的43%，占美國的83%，成為美國的主力運(yùn)載火箭。中國全年共實(shí)施67 次發(fā)射，創(chuàng)國內(nèi)新高，發(fā)射載荷153t，各項(xiàng)發(fā)射數(shù)據(jù)均居全球次席，其中“長征”系列運(yùn)載火箭完成47 次發(fā)射，發(fā)射載荷148t。俄羅斯、印度、歐洲、日本分列第三至第六位，在美、中兩國快速增長的態(tài)勢下，其他國家已逐漸落后。

圖5 2023 年各國發(fā)射次數(shù)和發(fā)射質(zhì)量

低軌星座大規(guī)模部署，大幅推升美歐航天器發(fā)射數(shù)量

2023 年，低軌大規(guī)模星座持續(xù)建設(shè)部署，對世界航天版圖產(chǎn)生了顯著影響，憑借“星鏈”“一網(wǎng)”星座的部署，美國、歐洲航天器數(shù)量分列前兩位。按航天器所屬國家或地區(qū)統(tǒng)計(jì)，美國共部署2248 個(gè)航天器（其中“星鏈”1984 顆），占全球的四分之三以上；歐洲部署277 個(gè)航天器（其中“一網(wǎng)”132 顆），躍居全球次席；中國共部署218 個(gè)航天器，數(shù)量居第三位（圖6）。

圖6 2023 年各國新增航天器數(shù)量

小衛(wèi)星制造商發(fā)展迅猛，占據(jù)衛(wèi)星研制數(shù)量榜單前列

新興宇航企業(yè)依靠宇航制造+運(yùn)營服務(wù)的上下游垂直一體化集成發(fā)展模式，帶動(dòng)了大規(guī)模星座部署，已占據(jù)航天器研制數(shù)量榜單優(yōu)勢位置。美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）、一網(wǎng)公司（OneWeb）、行星公司（Planet）、長光衛(wèi)星技術(shù)股份有限公司分別研制了“星鏈”“一網(wǎng)”“鴿群”、吉林一號星座衛(wèi)星，研制航天器數(shù)量居全球研制商前四位（圖7）。前十位中，僅有中國空間技術(shù)研究院、上海航天技術(shù)研究院這兩家傳統(tǒng)宇航制造商分居第五、第六位，其后的蜂群公司（Swarm）、螺旋公司（Spire）、約克空間公司（York Space）、加拿大多倫多大學(xué)、俄羅斯人造衛(wèi)星公司（SPUTNIX）等也為小衛(wèi)星制造商。

圖7 2023 年主要宇航制造商研制發(fā)射航天器數(shù)量（單位：顆）

傳統(tǒng)制造商在大中型衛(wèi)星市場地位穩(wěn)固，發(fā)射質(zhì)量保持優(yōu)勢

按照研制發(fā)射航天器質(zhì)量排名，2023 年傳統(tǒng)宇航制造商在全球10 強(qiáng)中占據(jù)8 席，單星平均質(zhì)量2.7t；新興垂直一體化商業(yè)公司僅占2 席，單星平均質(zhì)量0.5t。美國SpaceX 公司盡管主要研制小衛(wèi)星，但由于部署數(shù)量大，年研制發(fā)射航天器質(zhì)量超過千噸，穩(wěn)居全球研制商第一（圖8）。中國空間技術(shù)研究院、科羅廖夫能源火箭航天集團(tuán)（RSC Energia）、上海航天技術(shù)研究院、空客防務(wù)與航天公司（ADS）分居全球前五。其后五位分別是麥克薩技術(shù)公司（MAXAR Technologies）、波音公司（Boeing）、諾格公司（NG）、一網(wǎng)公司和進(jìn)步國家航天火箭科研生產(chǎn)中心（TsSKB-Progress）。

圖8 2023 年主要宇航制造商研制航天器質(zhì)量（單位：t）

3 在軌航天器情況統(tǒng)計(jì)分析

在軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域占七成，美國在軌衛(wèi)星總數(shù)大幅領(lǐng)先

截至2023 年底，全球在軌工作航天器達(dá)到9850個(gè)（圖9）。其中，通信衛(wèi)星數(shù)量占71%，對地觀測衛(wèi)星占14%，應(yīng)用衛(wèi)星數(shù)量占各類航天器的絕對主導(dǎo)地位。按照航天器所屬國家統(tǒng)計(jì)，美國最多，達(dá)6736個(gè)，占全球的三分之二以上，歐洲以1275 個(gè)在軌航天器居世界第二，中國892 個(gè)，居世界第三，俄羅斯、日本、印度緊隨其后，其他國家和組織共計(jì)475 個(gè)。

圖9 2023 年底各國在軌航天器數(shù)量

“星鏈”“一網(wǎng)”快速部署，星座在軌規(guī)模超5000 顆

大規(guī)模星座快速部署，“星鏈”和“一網(wǎng)”兩個(gè)星座衛(wèi)星占全球發(fā)射衛(wèi)星總數(shù)的34.8%，在軌衛(wèi)星總數(shù)的59.5%。“星鏈”星座累計(jì)發(fā)射5650 顆，目前仍在軌工作5232 顆；“一網(wǎng)”星座累計(jì)發(fā)射636 顆，目前仍在軌工作632 顆（圖10）。

圖10 2023 年底“星鏈”“一網(wǎng)”星座發(fā)射和在軌情況

4 總結(jié)與展望

在美、中航天高速發(fā)展，尤其是以SpaceX 為代表的商業(yè)航天變革帶動(dòng)下，世界航天蓬勃推進(jìn)，運(yùn)載火箭發(fā)射次數(shù)逐年攀高，航天器發(fā)射數(shù)量階躍式增長，推動(dòng)2023 年成為世界航天創(chuàng)造新歷史的一年。展望2024 年，世界航天將延續(xù)活躍態(tài)勢，特別是隨著低軌巨型星座、重復(fù)使用運(yùn)載技術(shù)成熟應(yīng)用，“軌道革命”愈演愈烈，進(jìn)一步催生“發(fā)射革命”，火箭發(fā)射次數(shù)和航天器部署數(shù)量持續(xù)在高位增長，世界航天發(fā)展將更加值得期待。