付郁 劉思萌
(1北京空間科技信息研究所 2中國空間技術研究院衛星應用總體部)

2019年,世界航天發射活動繼續蓬勃開展,全年航天發射次數再次“破百”,102次航天發射是自20世紀90年代冷戰結束以來的第二高位水平。中國以34次航天發射蟬聯榜首位置,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年全球進行的102次航天發射任務中,97次發射成功(包括1次部分成功),5次發射失敗。全年發射航天器492個,創造了航天器年度發射數量歷史新高。
在全年102次運載火箭發射中,中國憑借中國航天科技集團有限公司27次發射的突出表現,全年發射次數達到34次,發射航天器數量達81個,發射次數繼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、第三次占據第一位置;美國發射次數為27次,位居全球次席,共發射航天器252個,發射航天器數量相較上一年顯著增長;俄羅斯發射次數為25次,發射航天器77個,發射次數和發射航天器數量相較上一年均實現增長;歐洲發射6次,發射航天器10個,兩方面表現均有所下滑;印度發射6次,繼續位居全球第五位,發射航天器59個,繼續保持“一箭多星”業務繁榮發展態勢;日本發射2次,發射航天器11個;伊朗發射2次(1次火箭在發射臺爆炸,未計入發射次數),發射航天器2個。
從單發火箭發射航天器平均數量看,印度憑借多次“一箭多星”發射繼續占據榜首位置,美國和日本分列第二和第三位。

2019年全球發射航天器數量按發射國家統計情況

2019年全球發射航天器數量按所屬國家統計情況
在2019年全年發射的492個航天器中,按照航天器所屬國家(用戶)統計,美國高達274個,相較2018年增加約32%,繼續以絕對優勢繼續排名第一;中國航天器數量為82個,位居全球第二位;歐洲排名第三,與2018年數量基本持平;俄羅斯航天器數量相較上一年略有增長,排名延續全球第四名位置;日本、印度分列第五和第六位。
排除掉50kg以下航天器后,美國航天器數量為159個,仍然排名第一,這一數據相較2018年的58個增加了101個,這主要是美國太空探索技術公司(SpaceX)啟動了“星鏈”(Starlink)星座部署,分2批次部署了120顆“星鏈”業務衛星,受這一因素影響,美國質量不小于50kg的航天器數量占本國2019年航天器總數的比例達到55.69%,相比上一年接近翻番;中國航天器數量為62個,繼續保持規模較高、占比較大的態勢;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”(OneWeb)等全球低軌寬帶星座啟動業務化部署,使得通信衛星數量實現大幅提高,總數達到178顆,發射數量高居首位;科學與技術試驗衛星繼續保持較高數量,以163顆位居第二位;受低地球軌道(LEO)商業遙感小衛星星座部署放緩影響,對地觀測衛星數量繼續下滑,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、導航衛星13顆、空間探測器4個。整體看,2019年,除通信衛星和載人航天器外,其他技術領域的航天器發射數量相比2018年均有所減少。

2019年全球發射航天器數量按技術領域統計情況
按航天器設計運行軌道統計,LEO軌道航天器最多,達到447個,占全年發射總數的90.85%,創造歷史新高;從質量不小于50kg的航天器數量看,LEO軌道衛星數量為251個。

2019年全球發射航天器數量按運行軌道分布統計情況
發射質量低于50kg的微納衛星仍然保持較高的活躍度,但整體的發展熱度相較2018年有所降低,發射數量雖然仍以較大優勢排名榜首,總數達到191顆,但占比下降到僅為38.82%;受低軌寬帶星座部署影響,發射質量不小于50kg且小于200kg的衛星數量,以及發射質量不小于200kg且小于500kg的衛星數量均實現大幅增長,其中后者總數從28顆躍升至137顆,增幅接近4倍。近年來,國外初創公司開始重點發展100千克級小衛星平臺,這類平臺兼具較低成本、較好承載能力、易于“一箭多星”發射等特點,在構建低軌寬帶星座、低軌高分辨率光學或合成孔徑雷達(SAR)遙感星座方面具有優勢。

2019年全球發射航天器數量按質量分布情況
航天器研制所屬國均按主承包商的所屬國統計。2019年,美國研制的航天器數量為270個,較2018年大幅增加,主要是美國初創公司開始發力,SpaceX公司等自行研制的低軌商業星座開始部署;中國研制數量達到86個,比2018年略微下滑,但仍領先歐洲,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,綜合考慮航天器數量和質量指標,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,美國制造商表現高度活躍,并且與其他國家或地區不同,美國制造商形成了非常齊備的梯隊體系,特別是在近年商業航天高速發展的情況下,美國新興商業航天公司快速發展成長,按照業務垂直集成模式運行,即以運營服務為目標,同時為降低成本采取自行研制而非外部采購的方式建設衛星系統。中國、歐洲、俄羅斯、印度等其他國家/地區仍以老牌制造商為主體。從發射質量看,美國SpaceX公司研制發射的航天器總質量排名第一,達到64.78t;中國空間技術研究院(CAST)、俄羅斯科羅廖夫能源火箭航天集團(RKK Energia)分別排名第二和第三。

2019年全球發射的航天器數量按航天器研制所屬國家統計
從2019年全球航天器發射統計分析可以看出,世界航天活動具有如下特點和動向。
整體看,隨著“一箭多星”技術不斷成熟并獲得廣泛應用,以及大量新的小型運載火箭投入業務化應用,進入空間的成本門檻不斷降低。與此同時,微納衛星的快速發展及應用,推動了利用空間成本不斷降低,這使得大量發展中國家,以及大量初創企業具備了研制發射衛星的能力,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勢。2019年,世界航天發展高度活躍,火箭發射次數居于20世紀90年代冷戰結束以來的第二高位,航天器發射數量再次創造新的記錄,延續了近些年逐年“上臺階”的發展趨勢。由于大量商業公司規劃并陸續啟動了LEO軌道大型星座計劃,未來航天活動將繼續保持這一高速發展態勢。

2019年各主承包商的航天器數量和質量統計1)
商業航天推動世界航天發展的作用力更加強勁,已經實現從傳統的通信衛星、導航衛星、遙感衛星等應用衛星領域,拓展到載人航天、空間探測、在軌服務等領域。通信衛星領域,低軌寬帶星座、基于立方體衛星的物聯網星座是當前發展熱點;遙感衛星領域,應用方向更加細分,光學遙感、雷達成像、射頻定位、高光譜成像、氣象觀測等細分領域均有商業遙感星座在建或處于規劃設計狀態;導航衛星領域,導航信號增強衛星陸續發射并在軌驗證;載人航天領域,美國國家航空航天局(NASA)支持發展的LEO軌道商業載人飛船完成飛行驗證;空間探測領域,NASA意圖“復制”載人航天領域經驗,開展商業月球探測計劃;此外,以色列發射了全球首個商業月球探測器“創世紀”(Beresheet);在軌服務領域,諾格公司(Northrop Grumman)成功發射全球首個商業“軌道延壽飛行器”(OLEV),面向用戶衛星提供延壽服務。
小衛星發展呈現出新的特點。50kg以下微納衛星延續了2013年以來的高度活躍態勢,特別是基于立方體衛星的商業物聯網星座、中分辨率光學遙感星座,以及基于全球導航衛星系統信號掩星技術的氣象星座等保持規模化部署。與此同時,50~500kg的微小衛星成為新的增長極,美國行星公司“天空衛星”(Skysat)高分辨率光學遙感星座、歐洲冰眼公司(ICEYE)的“冰眼”雷達遙感星座,以及美國SpaceX公司的“星鏈”星座均屬于該類型。50~500kg的微小衛星在保持衛星技術能力和降低衛星成本方面實現了較好的平衡,有望成為后續發展的重要方向。