2015年　全球航天器發(fā)射統(tǒng)計(jì)分析

徐映霞 （北京空間科技信息研究所）

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2015年全球航天器發(fā)射統(tǒng)計(jì)分析

2015 Year in Review：Global Space Launches

徐映霞 （北京空間科技信息研究所）

編者按：

與2014年相比，2015年航天發(fā)射活動(dòng)有所下降，全球共完成86次發(fā)射任務(wù)，全年發(fā)射航天器259個(gè)。這一年，載人航天相繼迎來“人類首次艙外活動(dòng)50周年”和“‘國際空間站’連續(xù)有人駐留15周年”。美國仍保持航天器發(fā)射數(shù)量和研制技術(shù)全球領(lǐng)先地位；俄羅斯仍然保持發(fā)射次數(shù)領(lǐng)先，但事故頻發(fā)，航天器發(fā)射數(shù)量居全球第三；中國成功將本國首顆天文衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空，并把世界空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衛(wèi)星高分-4送入軌道；歐洲成功發(fā)射“激光干涉儀空間天線探路者”探測器，開啟了空間引力波探測先河，并成功部署新一代軍用通信衛(wèi)星，進(jìn)一步提升其在軌能力；日本“拂曉”金星探測器成功“復(fù)活”，使日本成為世界上第4個(gè)成功實(shí)現(xiàn)金星探測的國家。此外，對世界三大航天防務(wù)公司2015年的發(fā)射及航天防務(wù)領(lǐng)域的開發(fā)與拓展情況作了整體分析。

借此契機(jī)，本刊特推出2015年航天活動(dòng)回顧專題，以便廣大讀者對2015年全球航天活動(dòng)有一個(gè)整體的了解。

隨著中國高分－4地球同步軌道遙感衛(wèi)星的成功發(fā)射，2015年全球航天器發(fā)射活動(dòng)落下帷幕。本年度受到上半年美俄兩國發(fā)射失敗的影響，全球航天器發(fā)射數(shù)量比2014年有所下降，發(fā)射的航天器數(shù)量也有所減少。但與其他年度相比，由于近2年微納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量的大幅增加，所以發(fā)射的航天器數(shù)量仍然處在高位。

2015年，全球共完成86次發(fā)射任務(wù)1有些統(tǒng)計(jì)將阿里安航天公司的1次亞軌道試驗(yàn)計(jì)入，因而次數(shù)為87次，本文未計(jì)。（其中81次發(fā)射成功，3次發(fā)射失敗，2次發(fā)射部分成功2發(fā)射失敗指衛(wèi)星未能入軌；發(fā)射部分成功指衛(wèi)星發(fā)射入軌，但未入預(yù)定軌道或未能完成預(yù)定任務(wù)。），全年發(fā)射航天器259個(gè)（入軌航天器236個(gè)，因發(fā)射故障導(dǎo)致23個(gè)航天器損毀）。

1 按發(fā)射所屬國家的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2015年86次發(fā)射中，俄羅斯發(fā)射29次3從庫魯發(fā)射的“聯(lián)盟”火箭計(jì)入俄羅斯分類中。（其中1次發(fā)射失敗，2次發(fā)射部分成功），搭載航天器38個(gè)；美國發(fā)射20次（其中2次發(fā)射失敗），搭載航天器119個(gè)；中國發(fā)射19次，搭載航天器45個(gè)；歐洲發(fā)射8次，搭載航天器14個(gè)；印度發(fā)射5次，搭載航天器20個(gè)；日本發(fā)射4次，搭載航天器22個(gè)；伊朗發(fā)射1次，搭載航天器1個(gè)。

2015年全球發(fā)射航天器數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況（按發(fā)射國家）

2015年的5次發(fā)射故障中，有2次是到“國際空間站”的貨運(yùn)任務(wù)，1次通信衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，1次對地觀測衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)（部分成功），1次小型運(yùn)載火箭的首飛任務(wù)，涉及到的火箭分別是聯(lián)盟－2.1a （Soyuz－2.1a）、質(zhì)子－M/微風(fēng)－M（Proton－M/Briz－M）、獵鷹－9v1.1（Falcon－9v1.1）、“超級斯屆比”（Super Strypi）和聯(lián)盟－2.1v/“伏爾加”（Volga）火箭。

2 按航天器所屬國家的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在2015年發(fā)射的259個(gè)航天器中，按照航天器所屬國家或組織（用戶）統(tǒng)計(jì)，美國134個(gè)（其中21個(gè)發(fā)射失敗），中國44個(gè)，俄羅斯27個(gè)（其中2個(gè)發(fā)射部分成功），歐洲22個(gè)，日本4個(gè)，印度4個(gè)，其他國家或組織共24個(gè)（其中1個(gè)發(fā)射失敗）。

3 按航天器技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2015年發(fā)射最多的仍然是對地觀測衛(wèi)星，其次是空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、載人航天器和空間探測器。與2014年不同的是，2015年上半年俄羅斯和美國相繼出現(xiàn)發(fā)射失敗，涉及到俄羅斯的“聯(lián)盟”和“質(zhì)子”兩大火箭家族以及美國的“獵鷹”火箭，使2015年度的商業(yè)發(fā)射大受影響，通信衛(wèi)星的數(shù)量比2014年出現(xiàn)較大幅度減少。2015年有2次故障發(fā)射涉及載人任務(wù)，使2015年的貨運(yùn)航天器任務(wù)發(fā)射次數(shù)比2014年減少1次。

2015年全球發(fā)射航天器數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況（按所屬國家）

2015年全球發(fā)射航天器數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況（按技術(shù)領(lǐng)域）

2014年和2015年發(fā)射航天器數(shù)量統(tǒng)計(jì)對比（按技術(shù)領(lǐng)域）

在2015年發(fā)射的259個(gè)航天器中，對地觀測衛(wèi)星95顆（其中8顆失敗，1顆未能完成任務(wù)），空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星83顆（其中13顆失敗），通信衛(wèi)星53顆（其中1顆失敗），載人及貨運(yùn)航天器14個(gè)（其中1個(gè)失敗，1個(gè)未能完成任務(wù)），導(dǎo)航定位衛(wèi)星14顆。

4 按航天器運(yùn)行軌道的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

運(yùn)行軌道分布情況針對2015年發(fā)射入軌的236個(gè)航天器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。按照航天器運(yùn)行軌道劃分，運(yùn)行在低地球軌道（LEO）的航天器180個(gè)，地球靜止軌道（GEO）38個(gè)，中地球軌道（MEO）11個(gè)，大橢圓軌道（HEO）5個(gè)，運(yùn)行在非地球軌道的航天器2個(gè)。

5 按航天器質(zhì)量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在2015年發(fā)射的259個(gè)航天器中，按照航天器質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，質(zhì)量不大于10kg的航天器124個(gè)，占2015年發(fā)射總數(shù)的47.88%；質(zhì)量不大于500kg的航天器170個(gè)，占2015年發(fā)射總數(shù)的65.64%。雖然從數(shù)量上看，上面2個(gè)數(shù)量均不及2014年（分別為141個(gè)和191個(gè)），但從對全年的占比看，與2014年持平，可見微小衛(wèi)星一直處于平穩(wěn)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。2015年質(zhì)量大于5000kg的大型航天器33個(gè)，超過2014年的24個(gè)。

2015年全球發(fā)射航天器數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況（按運(yùn)行軌道）

2015年全球發(fā)射航天器質(zhì)量分布情況

2014年和2015年發(fā)射航天器統(tǒng)計(jì)對比（按航天器質(zhì)量）

6 按航天器研制所屬國家的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

航天器研制所屬國均按主承包商的所屬國統(tǒng)計(jì)。在2015年發(fā)射的259個(gè)航天器中，承包商屬于美國的143個(gè)，中國45個(gè)，俄羅斯25個(gè)，歐洲24個(gè)，日本5個(gè)，印度4個(gè)，其他國家13個(gè)。50kg及以上的衛(wèi)星統(tǒng)計(jì)數(shù)量顯示，美國的研制數(shù)量僅占其總量的30%，中國的僅占其總量的51%。

2015年，較大型宇航公司的排名中包括4家美國公司、3家歐洲公司、2家俄羅斯公司和1家中國機(jī)構(gòu)。這個(gè)排名針對50kg及以上衛(wèi)星的研制情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且綜合考慮了航天器數(shù)量和質(zhì)量等指標(biāo)。

7 2015年度發(fā)射數(shù)據(jù)分析

從2015年發(fā)射航天器的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，全球航天活動(dòng)具有以下特點(diǎn)。

（1）受俄美發(fā)射失利影響，2015年發(fā)射次數(shù)和發(fā)射航天器數(shù)量有所減少

2015年全球發(fā)射的航天器統(tǒng)計(jì)情況（按研制所屬國家）

2015年全球各主承包商的航天器數(shù)量和質(zhì)量統(tǒng)計(jì)情況

2015年第二季度經(jīng)歷了3次發(fā)射失利，分別涉及俄羅斯的“聯(lián)盟”和“質(zhì)子”火箭，以及美國的“獵鷹”火箭。“聯(lián)盟”火箭2015年的發(fā)射次數(shù)從2014年的22次減為17次；“質(zhì)子”火箭在2014年也有一次發(fā)射失利，2014年和2015年發(fā)射次數(shù)持平。一些商業(yè)衛(wèi)星公司擔(dān)心衛(wèi)星受到火箭發(fā)射影響，紛紛推遲或取消了發(fā)射計(jì)劃，這對于俄羅斯后續(xù)的火箭發(fā)射任務(wù)也將產(chǎn)生影響。“獵鷹”火箭在2015年6月的故障之后，停滯了6個(gè)月，于12月底剛剛恢復(fù)發(fā)射，并推遲了2015年下半年的多項(xiàng)發(fā)射計(jì)劃。受到火箭發(fā)射次數(shù)減少的影響，2015年發(fā)射的航天器數(shù)量也低于2014年。

即使俄羅斯的兩大火箭家族均出現(xiàn)失利，俄羅斯2015年完成的發(fā)射任務(wù)次數(shù)依然保持領(lǐng)先地位，美國排在第二，僅比排在第三的中國多1次。在航天器研制數(shù)量和所屬國家數(shù)量方面，與2014年一樣，美國保持領(lǐng)先地位，遙遙領(lǐng)先于其他國家。

（2）運(yùn)載火箭及衛(wèi)星技術(shù)均取得突破，多項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)首飛

在火箭方面，2015年中國的火箭技術(shù)取得進(jìn)展，首先在第一季度成功實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)征－1上面級的首飛，之后在第三季度又成功實(shí)現(xiàn)了長征－6和長征－11兩種新型火箭的首飛，增強(qiáng)了中國的衛(wèi)星運(yùn)載能力。中國還通過長征－6新型火箭首度實(shí)現(xiàn)了“一箭二十星”的發(fā)射，為微納衛(wèi)星提供了低成本進(jìn)入空間的方法，也為衛(wèi)星的快速發(fā)射提供了有效途徑。

此外，美國太空探索技術(shù)公司在2015年6月發(fā)射失敗后，于12月的回歸發(fā)射中，首次成功進(jìn)行了獵鷹－9v1.2火箭第一級有動(dòng)力垂直回收，驗(yàn)證了軌道運(yùn)載火箭的回收技術(shù)，為未來實(shí)現(xiàn)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭發(fā)射、大大降低運(yùn)載火箭的發(fā)射成本奠定了基礎(chǔ)。

在衛(wèi)星方面，2015年第一季度2顆全電推進(jìn)通信衛(wèi)星首度入軌，開啟全電推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用的先河。這2顆衛(wèi)星由波音公司為亞洲廣播衛(wèi)星公司和歐洲通信衛(wèi)星公司美洲公司研制，壽命均為15年，整星發(fā)射質(zhì)量僅為2000kg左右，大大提高了衛(wèi)星的有效載荷占比率。隨著全電推進(jìn)衛(wèi)星的應(yīng)用，發(fā)射成本將大幅降低，在軌壽命也不會受到衛(wèi)星攜帶推進(jìn)劑的數(shù)量影響。另外，3D打印技術(shù)也在2015年的多顆微納衛(wèi)星上得到應(yīng)用。

（3）微納衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量居高不下，已成為拉高全年航天器發(fā)射數(shù)量的新常態(tài)

2015年，全球微納衛(wèi)星的研制和應(yīng)用熱度不減，由于低成本的特點(diǎn)，參與微納衛(wèi)星研制的國家不斷增加。從發(fā)射數(shù)量上看，2015年微納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量占全年衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量的50%以上。從研制和所屬國或組織角度看，約80%的微納衛(wèi)星屬于美國，并由美國研制，進(jìn)行各種新技術(shù)的試驗(yàn)。可見，在微納衛(wèi)星的研制和應(yīng)用方面，美國處于絕對領(lǐng)先地位。

（4）利用外國技術(shù)，實(shí)現(xiàn)本國中大型通信衛(wèi)星零的突破

2015年，泰雷茲-阿萊尼亞航天公司和中國空間技術(shù)研究院分別為土庫曼斯坦和老撾研制了該國首顆中大型應(yīng)用業(yè)務(wù)衛(wèi)星，并協(xié)助其完成相關(guān)地面支持服務(wù)，并為這些新興航天國家培養(yǎng)航天技術(shù)人才。

8 2015年發(fā)射失利情況

發(fā)射失敗情況

（1）俄羅斯發(fā)射墨西哥通信衛(wèi)星失敗

北京時(shí)間2015年5月16日13：47：39，質(zhì)子－M/微風(fēng)－M火箭搭載墨西哥衛(wèi)星－1（Mexsat－1）從拜科努爾航天發(fā)射場發(fā)射升空。

發(fā)射最初階段一切正常，發(fā)射327s時(shí)，火箭第三級正常點(diǎn)火，按計(jì)劃應(yīng)在發(fā)射571s時(shí)關(guān)機(jī)。飛行480s時(shí)，地面監(jiān)測顯示“結(jié)構(gòu)參數(shù)正常”、“穩(wěn)定良好”、“飛行按計(jì)劃進(jìn)行”。然而，在發(fā)射497s、飛行高度161km時(shí)，地面運(yùn)行中心與火箭的遙測信號突然中斷。火箭未達(dá)到入軌速度，火箭第三級、微風(fēng)上面級以及墨西哥衛(wèi)星－1再入地球大氣層燒毀，殘骸隕落在外貝加爾邊疆地區(qū)。

據(jù)媒體報(bào)道，發(fā)射當(dāng)日俄羅斯召開了第一次緊急會議，對已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析。17日成立了調(diào)查委員會，分析導(dǎo)致“質(zhì)子”火箭再一次發(fā)射失敗的原因。據(jù)非官方的消息，故障調(diào)查從發(fā)射497s出現(xiàn)的故障開始，綜合考慮1988年（火箭第三級在發(fā)射540s時(shí)出現(xiàn)故障，當(dāng)時(shí)的原因歸結(jié)于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料管路的加工缺陷）和2014年（火箭在發(fā)射545s時(shí)出現(xiàn)故障，原因是連接第三級舵機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的接口損壞，喪失結(jié)構(gòu)整體性，使管路損壞）的“質(zhì)子”火箭第三級故障，徹底搞清故障原因，加以解決。

（2）美國發(fā)射第8艘“龍”飛船失敗

北京時(shí)間2015年6月28日22：21，獵鷹－9v1.1火箭搭載“龍”（Dragon）飛船從卡納維拉爾角航天發(fā)射場發(fā)射升空。

跟蹤錄像顯示，發(fā)射2min19s時(shí)，飛行高度45km，火箭上部出現(xiàn)推進(jìn)劑泄漏，迅速蔓延至整個(gè)火箭；發(fā)射2min22s，火箭開始解體，“龍”飛船與火箭分開；發(fā)射2min27s時(shí)，火箭爆炸，第一級損毀，損毀時(shí)仍處于點(diǎn)火狀態(tài)。爆炸未致飛船損壞，墜落大西洋前飛船遙測信號發(fā)送仍正常。

2015年6月28日，美國獵鷹－9火箭爆炸瞬間

初步分析表明，火箭第一級工作正常，異常出現(xiàn)在火箭第二級的液氧貯箱，經(jīng)過進(jìn)一步分析確定，造成液氧貯箱過壓的原因是火箭第二級液氧貯箱的支撐支架斷裂，使復(fù)合材料制成的氦氣瓶不能承受住壓力，因而導(dǎo)致了本次故障。

（3）美國 “超級斯屆比”火箭首發(fā)失敗

北京時(shí)間2015年11月3日11：45，美國“超級斯屆比”火箭搭載13顆小衛(wèi)星從夏威夷考愛島的美國海軍太平洋導(dǎo)彈靶場發(fā)射升空。按正常發(fā)射程序，火箭應(yīng)在發(fā)射13min后進(jìn)入413km×489km、傾角97.4°的預(yù)定軌道。

發(fā)射過程中，箭載遠(yuǎn)程相機(jī)一直跟蹤火箭上升過程。上升初始階段正常，火箭正常自旋，利用4個(gè)傾斜尾翼穩(wěn)定火箭，建立了2.5r/min的自旋速率。隨后火箭出現(xiàn)飛行不穩(wěn)定，開始搖擺且不可控，火箭穩(wěn)定系統(tǒng)無法使火箭擺脫圓錐運(yùn)動(dòng)。發(fā)射視頻被切斷的最后時(shí)刻，遙測顯示火箭劇烈翻滾。據(jù)業(yè)余觀測者的視頻，發(fā)射約58s時(shí)發(fā)生了能量事件，火箭結(jié)構(gòu)解體，但火箭解體原因不明。1h后，美國空軍發(fā)布信息，確認(rèn)發(fā)射失敗，但沒有提供任何細(xì)節(jié)。

“超級斯屆比”火箭首飛的道路十分漫長，在2013－2015年間遭遇多次推遲。在第一級LEO－46發(fā)動(dòng)機(jī)的地面試驗(yàn)過程中，曾發(fā)現(xiàn)了潛在的問題，即發(fā)動(dòng)機(jī)室的絕緣材料內(nèi)襯燃燒。雖然絕緣材料內(nèi)襯的燒穿不至于給發(fā)動(dòng)機(jī)室?guī)碇旅鼡p害，而且這個(gè)問題很容易通過改進(jìn)設(shè)計(jì)在未來的生產(chǎn)中避免，但此次首飛使用的火箭已經(jīng)采用之前的設(shè)計(jì)投產(chǎn)。在發(fā)射前進(jìn)行火箭的全面評審時(shí)，各方考慮到任務(wù)進(jìn)度的一再延遲，不得不接受這個(gè)現(xiàn)實(shí)，可見本次飛行在首飛的風(fēng)險(xiǎn)之上，附加了新的風(fēng)險(xiǎn)。

“超級斯屆比”火箭任務(wù)屬于美國國防部“近地軌道納衛(wèi)星集成防御自主系統(tǒng)”（LEONIDAS）計(jì)劃。該計(jì)劃包括運(yùn)載火箭在內(nèi)的全套“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”（ORS）概念，其核心就是通過模塊化、流水線方式大批量生產(chǎn)質(zhì)量約300kg的小衛(wèi)星，并使其低成本、快速進(jìn)入LEO軌道，探尋降低軍事航天任務(wù)成本的新方式，同時(shí)縮短發(fā)射活動(dòng)的準(zhǔn)備時(shí)間。本次任務(wù)是該計(jì)劃的第4次任務(wù)，目標(biāo)是演示低成本的快速響應(yīng)運(yùn)載火箭技術(shù)。

發(fā)射部分成功情況

（1）俄羅斯發(fā)射“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船失利

北京時(shí)間2015年4月28日15：09，聯(lián)盟－2.1a運(yùn)載火箭搭載質(zhì)量7290kg的進(jìn)步 M－27M飛船從拜科努爾航天發(fā)射場發(fā)射升空。

按計(jì)劃飛船應(yīng)在發(fā)射8min48s后與火箭第三級分離，但飛船和火箭第三級的遙測信號在發(fā)射8min46.8s時(shí)，即分離前約1.5s中斷，未能覆蓋到分離過程，中斷之前的遙測信號顯示，在起飛8min44.97s時(shí)第三級關(guān)機(jī)。火箭和飛船的數(shù)據(jù)都消失的事實(shí)可能意味著兩者經(jīng)歷了使任務(wù)走向失敗的災(zāi)難性事件。（詳情請看本刊2015年第7期）

（2）俄羅斯發(fā)射“老人星”衛(wèi)星失利

北京時(shí)間2015年12月5日22：09，老人星－ST （Kanopus－ST）海洋監(jiān)視衛(wèi)星以及1個(gè)雷達(dá)標(biāo)定球搭乘聯(lián)盟－2.1v/“伏爾加”火箭從普列謝茨克航天發(fā)射場發(fā)射升空。發(fā)射過程按計(jì)劃進(jìn)行，未出現(xiàn)異常，俄羅斯官方宣布發(fā)射成功。然而24h后，俄羅斯宣布有1顆航天器未能與“伏爾加”上面級成功分離，北美防空聯(lián)合司令部的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，僅有1顆有效載荷在軌。

俄羅斯“老人星”

根據(jù)后來的報(bào)道，按照發(fā)射程序，上面級在發(fā)射約2h時(shí)發(fā)出分離指令，與攜帶的2個(gè)有效載荷分離，然而僅有質(zhì)量16kg的雷達(dá)標(biāo)定球成功分離，老人星－ST衛(wèi)星的1個(gè)火工分離裝置（共4個(gè)）未成功實(shí)施點(diǎn)火，因而未能與上面級成功分離。之后衛(wèi)星開始發(fā)送信號，地面控制站錯(cuò)誤地認(rèn)為接到的信號是衛(wèi)星狀態(tài)良好的確認(rèn)信號。直到12月6日上午，因在軌道上僅發(fā)現(xiàn)2個(gè)目標(biāo)（1個(gè)是上面級，1個(gè)是有效載荷），地面控制站才意識到衛(wèi)星仍與上面級相連，遂開始發(fā)指令使上面級進(jìn)行離軌點(diǎn)火，使其快速離軌。但由于上面級仍然與衛(wèi)星相連，質(zhì)量較大，剩余的推進(jìn)劑只能完成部分離軌機(jī)動(dòng)，之后兩者進(jìn)入113km×591km的軌道，預(yù)計(jì)2天后再入。北京時(shí)間12月8日凌晨，上面級與衛(wèi)星的組合體上分離出1個(gè)目標(biāo)，但根據(jù)兩者巨大的質(zhì)量差異判斷，衛(wèi)星可能仍未能與上面級分離，這個(gè)目標(biāo)可能是由于空氣動(dòng)力使組合體上的1個(gè)小部件分離。北京時(shí)間12月8日13：43，組合體在大西洋上空再入地球大氣層。