印度航天能力发展评估
2019-01-28何慧东北京空间科技信息研究所
何慧东(北京空间科技信息研究所)
2017年,印度航天能力评估总分为22.17分,位列全球第六,落后排名第五的日本7.25分,领先排名第七的加拿大3.87分。从评估维度得分上看,政府支持维度得分高于20国均值,而技术能力、保障能力、产业发展维度得分处于20国均值附近,创新发展维度得分落后于20国均值。此外,印度作为重要的经济体,国内GDP位居参评国家和地区的第五位,航天能力水平与经济发展水平大致相符。整体看,印度位居世界航天第二梯队第三的位置,是世界范围内重要的航天大国。
印度航天能力评估结果
1 最新发展情况
2017年,印度共完成5次发射,位居全球第六位,相较2016年减少了2次,其中成功4次,失败1次。按航天器所属国家统计,归属印度的航天器共计9个,位居全球第六位,相较2016年减少了3个。
截至2017年12月31日,印度在轨运行的航天器共计52个,位居全球第六位。按技术领域统计,通信15颗,导航7颗,对地观测21颗,科学与技术试验8颗,空间探测器1个;按航天器用途统计,军用11颗,民用41颗。
印度航天能力评估结果
印度在轨航天器按技术领域统计图(截至2017年底)
2 印度航天能力发展分析
航天投入快速增长,独立军事航天力量呼之欲出
印度航天活动继续在既有政策框架下开展,注重军事、民用、商业航天共同发展。印度航天计划体制转向长远规划模式,以适应不断变化的发展形势。2017年,印度“十二五”规划正式结束,国家层面不再制定“五年规划”,改组成立的国家改革研究院(NITI Aayog)对发展模式进行重要改革,通过制定15年愿景、7年战略、3年行动计划,转变传统计划思维,适应不断变化的发展形势。目前印度正式推出了《印度三年行动计划:从2017-2018到2019-2020》,从国家层面提出国民经济发展的指导思想,着眼国家宏观经济发展,指出当前科学技术发展遇到的问题,并提出了具体的资助和管理措施。同时,印度正在制定更为长期的7年战略和15年愿景。具体到航天领域,航天部也根据国家整体发展要求,正在制定相关计划,但尚未向社会公布。
为增加航天计划的效用和范围,印度已经出台了一系列政策和措施,涉及卫星通信、遥感数据分发、技术能力升级、鼓励工业界参与、商业化、国际合作、用户参与、人力资源发展等,这些政策框架对加速印度自主的空间科学与技术发展,支持技术溢出,促进社会经济发展发挥了重要作用。
印度政府将航天作为引领科技创新、提升国家声望的重要领域,高度重视航天能力建设,对航天活动进行大力投入,航天预算持续快速增长,预算增长速度大大超过经济增长速度。2018-2019财年,印度申请航天预算达到1078.342亿卢比(约合16.54亿美元),同比增长18.58%。根据推算,未来3个财年印度航天累计预算有望超过5000亿卢比,为航天系统建设提供有力的资金保障。
从资金投向和预算分布领域看,印度仍保持对航天运输系统的大幅投入,预算份额最大,占比接近三分之一;空间基础设施(通信、导航、对地观测等应用卫星,以及空间科学任务等)能力不断完备,是另一个发展重点;能力建设方面(各类设计、生产、测试设施等的建设、升级和维护)预算使用效率提升,侧面体现印度研制测试条件得到改善。
现阶段印度仍延续寓军于民、以民掩军的策略发展航天系统,印度空间研究组织(ISRO)负责各类卫星、运载火箭的研制;并通过国防部一体化航天机构(ISC)对军方、航天部和印度空间研究组织进行协调,开展航天系统运行。随着印度空间资产的不断增加,发展专用军事航天系统、保障太空安全成为其重要的发展方向。由于一体化航天机构层级过低,从属于国防部联合参谋部总部(HQ IDS),其在军事航天系统建设和作战支持作用上发挥的作用存在局限。世界主要航天国家为应对不断升级的太空和网络空间威胁,先后成立了独立的军事航天部门,目前印度政府正在权衡成立独立的航天司令部开展军事航天业务。
在国际合作方面,印度继续开展广泛而深入的航天合作。2017年,印度与日本、越南、孟加拉、亚美尼亚、荷兰等国签订空间领域的合作协议。同时,根据与美国地质调查局(USGS)此前签订的谅解备忘录,开展了陆地卫星-7/8(Landsat-7/8)与资源卫星-2(Resourcesat-2)的数据共享工作;与美国国家航空航天局(NASA)联合研制“NASA-ISRO合成孔径雷达”(NISAR)卫星,计划2021年完成卫星研制。
航天体系实现全面布局,系统能力稳步提升
印度航天体系布局基本完善,全面发展了航天器(通信、导航、对地观测、空间科学、深空探测)、运载火箭、发射场、测控、应用等航天大系统,载人航天以关键技术储备为重点,近期尚无发展载人航天系统的意愿。现阶段系统能力中规中矩,从长期航天计划看,印度正瞄准国际先进水平规划下一代的航天系统,服务国家战略和市场需求。
在应用卫星方面,印度注重发挥卫星的综合效能,不断提升系统性能。通信卫星领域,印度建设了庞大的通信卫星星座,截至2017年底有15颗“印度卫星”(INSAT)和“地球静止卫星”系列通信卫星在轨工作,具有超过200路转发器,覆盖Ku频段、C频段、扩展C频段等,同时还从国外卫星租用97路转发器,满足国内通信需求。目前在轨的军用通信卫星仅有海军的GSAT-7,空军也计划发展专用的通信卫星——地球静止卫星-7A,但目前频率申请遇到问题,部署进度已经拖延数年。同时,印度正大力发展高通量卫星、Q/V频段、光通信等先进通信关键技术,进一步提升未来的空间数据传输能力。导航卫星领域,印度已经建成了独立的区域导航卫星系统,后续计划逐步实现空间段和地面段全面国产化,并计划论证建设全球导航星座。对地观测领域,印度最早研制了“印度遥感卫星”(IRS)系列,随后逐步发展为“资源卫星”(ResourceSat)、“海洋卫星”(OceanSat)、“制图卫星”、“雷达成像卫星”(RISAT)等多个系列,同时通过国际合作、工程教育等方式发展新型对地观测系统。截至2017年底,印度共有21颗对地观测卫星在轨运行,能够提供空间分辨率从1km到0.65m,时间分辨率从22天到1天的多样化对地观测能力,覆盖可见光、红外、微波等多个电磁谱段,以及低轨、中轨、高轨等多个类型轨道;开展测绘、制图、侦察、陆地观测、海洋观测、气象探测等应用。尽管印度对外不承认卫星的军事用途,但从系统能力和应用来看,“制图卫星”和“雷达成像卫星”等系列能够应用于军事领域。目前,印度正在推进既有系列卫星建设,高分辨率星座加速部署,新一代卫星能力比现役卫星更为先进。同时印度计划推出新系列的卫星,开展了“地球静止轨道成像卫星”(GISAT)的研制工作,卫星能够每5min对选定的区域成像1次,也可每30min对印度整个国土范围成像1次,解决卫星成像在时间分辨率、空间分辨率、卫星规模之间的矛盾。
在空间科学和深空探测领域,印度目前开展了月船-1(Chandrayaan-1)月球探测器、曼加里安-1(Mangalyaan-1)火星探测器、天文卫星(AstroSat)等重要任务,完成对月球、火星的环绕探测,以及连续多波长天文观测,取得了一系列重要科学成果。后续,印度计划进一步开展月球、火星、金星探测,以及天文观测等任务,计划2019年发射月船-2探测器,开展月球软着陆和月面巡视任务,其中轨道器、着陆器和月球车全部实现国产化;2021年发射太阳神-L1(Aditya-L1)探测器,在日地拉格朗日L1点开展太阳观测;同年计划发射“X射线偏振卫星”(XPoSat),对天体X射线的偏振情况进行测量,填补此项研究空白。
在运载火箭领域,“极轨卫星运载火箭”和“地球同步轨道卫星运载火箭”担当主力,重型运载能力取得初步突破,未来将向业务化方向发展。同时,正在发展一系列技术领先、性能优异的推进系统和技术,包括大推力半低温发动机、超燃冲压发动机、可重复使用运载器等,为后续进一步发展进入空间能力奠定坚实基础。
任务支持能力建设升级,满足未来航天活动需求
印度瞄准未来航天需求发展任务支持能力,新建运载火箭总装厂和发射台,支持高频次和快速响应发射任务,建设统一的地面站网络,提升运载火箭发射保障和卫星测控服务能力。
印度主要通过萨迪什·达万航天中心(SDSC)提供运载火箭发射场服务,航天中心建设了2个发射台,分别发射“极轨卫星运载火箭”和“地球同步轨道卫星运载火箭”,还有一个独立的发射台发射探空火箭。中心能够进行固体推进剂处理、固体发动机静态测试、运载火箭集成和发射,并通过跟踪、遥测和遥控网络和任务控制中心进行火箭测控。目前,萨迪什·达万航天中心正在建设第二运载火箭组装厂(SVAB),能够为地球同步轨道卫星运载火箭-Mk3以及未来重型运载火箭提供成熟的集成设施,以满足更高的发射频率需求。中心的3号发射台正在审批当中,获批后发射场服务能力将进一步提升。
在测控网络方面,印度主要有跟踪、遥测和遥控网络(ISTRAC)和主控站(MCF)两大机构。印度空间研究组织跟踪、遥测和遥控网络位于班加罗尔,并在多地建设了地面站网络,负责为印度空间研究组织的所有运载火箭、遥感卫星和科学卫星任务提供跟踪支持。主控站负责监管和控制印度空间研究组织所有的地球同步轨道卫星。后续印度规划在北极等地区建立地面站,同时下一项重点工作是建立一个“国家地面站网”,管理全部在轨航天器,确保服务质量和国家安全。
卫星应用深入国计民生,发射服务站稳国际市场
印度高度重视航天应用和产业化发展。根据印度提出的《航天愿景2025》,印度逐步推进重型运载火箭、可重复使用运载器、二级火箭、通信和导航系统、对地观测系统、空间科学任务、行星探测任务、载人航天任务等计划发展,宗旨是通过开展航天活动服务本国发展需求。
印度开展了涵盖广泛、层次丰富的卫星应用活动,涉及卫星通信、导航、遥感、科学研究等多个领域。通过通信卫星,提供电视、新闻广播、无线电网络、电信、移动卫星服务、远程医疗、远程教育、卫星辅助搜救、标准时间和频率信号分发服务等多样化服务,直接提升国民生活质量。通过印度导航星座和GPS辅助静止轨道导航增强系统两大系统的应用,提供日常生活、军事作战、民航飞行等领域的导航服务,促进经济发展、提升军事作战效能、保障民航飞行安全。利用多样化对地观测能力,开展气象、灾害预警和管理、农林水利、土壤沙漠、地质、海洋等全面的应用,增强对生活环境的认识。同时,能够开展气候变化研究、屋顶太阳能利用潜能评估等重要应用,解答全球重大关切,开发创新应用直接提升经济驱动力。
此外,印度继续大力进军国际发射市场。2017年2月,通过一箭104星发射创造了一箭多星世界纪录。2017年进行了2次国际发射服务,共将130颗国外卫星发射进入轨道,成为国际发射服务市场上的重要力量。随着大规模微纳卫星星座计划的部署,印度可靠、便捷的发射能力有望得到用户的青睐,从而进一步拓展发射业务。
在任务支持服务领域,为国际客户提供遥测、遥控服务取得了重要进展。目前,Antrix公司已经成为全球最重要的任务支持服务提供商之一,具备强大的遥测、遥控支持能力,利用地面站网络满足重要国际客户的多样化任务需求。作为与国际客户长期框架协议的一部分,Antrix公司利用哈桑主控站为国际卫星提供Ka频段和Ku频段转移轨道支持服务(TOSS)。印度空间研究组织的跟踪、遥测和遥控网络为法国国家空间研究中心的一颗卫星提供了发射支持服务。此外,Antrix公司还为一家欧洲公司的卫星在轨重新定位操作提供支持。Antrix公司正在探索与国际客户的新型合作机会。
航天创新引领作用提升,开展学术合作提升创新潜力
印度总理莫迪上任后提出了“印度制造”战略,建设创新型国家,意图将印度打造成为全球制造大国。具体到航天领域,通过创新发展,提升系统自主研制能力,减少对外国的依赖,提升印度航天产品的国产化率,进一步向航天大国发展。在航天系统方面,印度近10年发射了11颗技术试验卫星,印度空间研究组织和8所大学主导了这些技术试验卫星的研制,开展了系统级、分系统级等多个层次的试验活动。
在学术合作、前沿创新方面,印度早年启动了赞助研究(RESPOND)计划,鼓励学术界参与各类航天活动,建立本国学术机构与航天的紧密联系,实施与航天计划相关的研究和开发项目。在赞助研究计划下,大学和学术机构参与了印度航天计划相关领域的项目。2015-2016年,赞助研究计划支持了50项新的项目和34项进行中的项目,此外,印度空间研究组织主办了110次会议和专题研讨。通过赞助研究计划,在完成项目过程中还发表了大量科学论文,促进研究人员与印度空间研究组织的专家进行了大量沟通交流,提升航天的科学创新引领作用。