2022 年全球航天发射统计分析
2023-03-18付郁张继荣
付郁 张继荣
(1 北京空间科技信息研究所 2 中国空间技术研究院)
1 2022 年世界航天活动总体特点
2022 年是世界航天发展历史上创造新纪录的一年。在美国、中国航天的强劲带动下,全球航天活动高位推进,全年共完成186 次航天发射,其中179 次发射成功,7 次发射失败,合计发射航天器2505 个,其中成功入轨航天器2482 个,创造了运载火箭发射次数和航天器年度发射数量的历史新高。
航天发射涨势突出,发射次数及航天器发射数量双创新高
2022 年,全球运载火箭发射次数大幅跃升,自2018 年以来连续5 年破百,相较上年增幅达到27%,全年累计进行了186 次航天发射活动,是1957 年有航天发射活动以来的最高值;美国、中国火箭发射次数均创本国新高,是近年来世界航天发射次数持续攀高的主要驱动力量。发射航天器共计2505 个,继2020年全球发射航天器数量首次破千、2021 年突破1800 后,再创历史新高,相较上年增幅达到34%。
主流火箭表现抢眼,新兴小型商业火箭发射失利仍然频发
2022 年,全球运载火箭发射成功率达到96%,其中除欧洲织女星-C(Vega-C)火箭外,其他现役主流火箭发射成功率达到100%。“长征”“猎鹰”(Falcon)系列火箭表现抢眼,“长征”系列火箭全年发射53 次,将其2021年创造的年度48次发射纪录进一步提升;“猎鹰”火箭全年发射61 次,创造了年度单一型号火箭的发射纪录。俄罗斯主流火箭发射可靠性持续提升,以“联盟”(Soyuz)、质子-M(Proton-M)火箭为代表的俄罗斯主流火箭已经实现连续4 年发射成功率100%。
与2020、2021 年10 次发射失败相比,2022 年发射失败次数有所回落,为7 次,包含6 次新兴商业火箭和1 次欧洲织女星-C 火箭。欧洲火箭发射可靠性近年整体不稳,2019、2020 和2022 年均有火箭发射失利。近年来各国商业小型运载火箭发展活跃,但航天发射高技术门槛、高风险属性仍然存在,加之商业初创公司在高可靠性和低成本之间的权衡考量,导致新兴火箭成功率不高。
航天器数量阶跃增长,底层驱动力为商业资本+小卫星技术
2022 年,全球发射航天器数量相较2021 年增幅达到36%,总数量为2505 个,其中300kg 以下小卫星占比高达93.6%。自2010 年以来,随着小卫星业务化应用能力不断提升,引得商业资本大量涌入航天领域,掀起一轮全球“轨道革命”。低轨商业遥感星座、低轨互联网巨型星座、低轨物联网星座相继启动大规模部署,基于3U 立方体卫星技术的“鸽群”(Flock)中分辨率光学遥感星座、“狐猴”(Lemur)气象数据采集星座和百公斤量级的“冰眼”(ICEYE)SAR星座等已经实现在轨业务化运行;以“星链”(Starlink)、“一网”(OneWeb)为代表的低轨互联网巨型星座,采用100 ~300kg 量级小卫星,保持高密度部署态势,持续革新卫星制造理念;“蜂群”(Swarm)、“阿斯特罗宇航”(Astrocast)等星座基于微纳卫星,实现大量部署,持续探索“机器到机器”(M2M)物联网通信技术。同时,小卫星技术加速了低成本、标准化、模块化、商业现货器件发展,使得更多中小国家进入新兴航天国家行列。
2 年度航天器数据统计与分析
中、美火箭发射各创纪录,继续领跑世界航天发射活动
全年186 次运载火箭发射中,中国年度发射次数首次突破60 大关,达到64 次,为本国及国际用户发射航天器数量达186 个,发射次数及发射航天器数量均实现增长,其中中国航天科技集团有限公司“长征”系列运载火箭完成53 次发射,发射成功率100%,已实现连续128 次发射成功。美国发射次数达到87 次,发射航天器数量2148 个,单箭平均发射航天器数量为24.7 个,运载能力突出。其中“猎鹰”系列火箭发射61 次,部署航天器2021 个,含“星链”星座卫星1722 个。俄罗斯火箭发射次数为22 次,发射航天器85 个,发射次数和发射航天器数量均较2021 年有所下降;欧洲火箭发射5 次,发射航天器15 个,发射情况与上一年度持平;日本火箭发射1 次,发射9 个航天器,但发射失败,本年度没有实现航天器入轨;印度火箭发射5 次,发射航天器54 个;此外,伊朗和韩国火箭均实现1 次成功发射。
从发射成功入轨的航天器总质量统计来看,美国火箭自2016 年起连续第七年排名全球第一,2022年发射入轨总质量达到734.27t;中国以197.21t位列第二,大幅度领先第三名俄罗斯及其他国家和地区。
2022 年各国/地区研制航天器总数量和总质量统计(仅统计成功入轨)
2022 年各国/地区所属航天器数量统计表
2022 年各国/地区火箭发射次数及发射航天器数量统计表(含发射失败)
续表
商业低轨星座大规模部署,持续巩固美欧航天器数量排名
按照2482 个成功入轨航天器所归属的国家或地区统计,美国航天器数量为1956 个,继续以绝对优势排名第一。美国航天器大幅领先的主要原因在于,美国太空探索技术公司(SpaceX)继续推动“星链”星座部署,分34 批次部署了1722 颗“星链”卫星;同时,美国78 颗对地观测卫星中,包含“鸽群”“狐猴”的8 个系列商业遥感星座70 颗卫星,政府军用和民用对地观测卫星仅有8 颗。属于欧洲的航天器数量为200 个,位居全球第二位,其主要构成是“一网”通信卫星星座,分3 个批次部署了110 颗“一网”卫星;属于中国的航天器数量为184 个,排名第三;俄罗斯航天器数量49 个,排名延续全球第四名。
美、中依次占据研制榜单前二,凸显强大航天工业基础
按成功入轨航天器研制国家或地区统计,美国研制航天器数量与质量均排名第一,中国均排名第二。
从数量看,美国研制的航天器数量为2061 个,较2021 年增加约34%,占全球入轨航天器总数的83%,主要原因是美国太空探索技术公司的“星链”卫星和欧洲“一网”星座卫星目前都在美国研制,这两个星座的卫星总数达1832 颗,占比美国全年研制总数的89%;中国研制的航天器数量为184 个,比2021 年增加约63%,仍大幅度领先欧洲,位居全球第二位;欧洲研制航天器数量为94 个,位居全球第三位;俄罗斯研制航天器数量为51 个,位居第四位;日本研制航天器数量为13 个,位居第五位。
从质量看,美国研制的航天器总质量达到716.3t,较2021 年增长约60%;中国研制航天器总质量达到197.1t,且大幅领先俄罗斯,稳居全球第二位;俄罗斯研制航天器总质量为64.7t,相较上一年有所下降,排名第三位。
新兴垂直一体化公司表现抢眼,主流制造商综合突出
按成功入轨航天器研制单位统计,能够清晰看出宇航领域的发展动向。
近年来,大量新兴商业公司采取宇航制造+运营服务的上下游垂直一体化集成发展模式,基于小卫星发展低轨大规模商业互联网星座或商业遥感星座。强烈的星座建设需求和高强密度建设节奏,使得这类公司研制发射的卫星数量快速攀升。但总体而言,这类公司的宇航制造能力重点聚焦于专业领域,具有较为成熟的小卫星规模化制造能力,以满足公司自身商业星座建设需求为主,一般不面向市场用户提供宇航制造服务。2022 年,按照研制发射航天器数量排名,美国太空探索技术公司和一网公司(OneWeb)分别以1727 颗、110 颗排名前二。在全球排名前十的宇航企业中,有6 家为垂直一体化集成的商业公司,整体表现抢眼;仅有中国空间技术研究院、上海航天技术研究院、中国科学院微小卫星创新研究院3 家传统的宇航制造商,以及专注于研制微纳卫星的加拿大多伦多大学航空航天研究所。
2022 年全球发射入轨的航天器按技术领域分布情况
2022 年研制发射航天器总质量排名前十的宇航企业或机构
2022 年研制发射航天器数量排名前十的宇航企业或机构
按照研制发射航天器总质量排名,传统宇航制造商在全球排名10 强中占据8 个席位,每家企业的平均单星质量均超过2t;新兴垂直一体化商业公司仅占有2 个席位,且2 家新兴公司的平均单星质量均不足0.5t。具体而言,美国太空探索技术公司以559.55t 总质量排名第一,其主要业务聚焦于低轨互联网星座和商业载人航天器;中国空间技术研究院以112.88t 排名第二,业务涉及对地观测、通信、载人航天器、科学与技术试验领域,综合优势突出。
通信卫星领域持续高位推进,低轨星座是数量走高主要推力
按成功入轨航天器的技术领域统计,通信卫星总数达到1956 个,占比超过八成,继续保持高位高速推进,“星链”“一网”低轨互联网星座持续建设,以及“开普勒”(Kepler)、“太空蜜蜂”(SpaceBee)等一大批物联网星座在轨部署,是推高通信卫星发射数量的主要因素。科学与技术试验卫星255 颗、对地观测卫星234 颗,分列第二、第三位。
3 在轨航天器数据统计与分析
在轨航天器总数再创新高,美国在轨总数大幅领先
截至2022 年底,全球在轨工作航天器达到7217 个。其中,按照航天器所归属的(用户)国家统计,美国最多,达4731 个,欧洲1003 个,俄罗斯219 个,日本108 个,印度76 个,其他国家或组织共1080 个。
在轨航天器数量按所属国家/地区统计(截至2022 年底)
应用卫星占比超过八成,低轨空间竞争日趋激烈
在轨运行的7217 个航天器中,按照航天器技术领域统计,通信卫星数量最多,达到4923 颗,对地观测卫星1185 颗,科学与技术试验卫星886 颗,导航定位卫星156 颗,空间探测器56 个,载人航天器11 个(包括“国际空间站”、载人及货运飞船)。从占比看,通信、对地观测和导航构成的应用卫星占比接近85%,占据绝对主导地位。
在轨航天器数量按技术领域统计(截至2022 年底)
在轨运行的7217 个航天器中,运行轨道为低地球轨道(LEO)的航天器数量最多,达6348 个,占在轨航天器总数的87.96%,在低轨大规模星座持续高密度部署背景下,低轨空间竞争激烈、轨道资源渐趋紧张;地球静止轨道(GEO)610 个,中地球轨道(MEO)148 个,高椭圆轨道(HEO)53 个,非地球轨道58 个。
在轨航天器数量按运行轨道分布情况(截至2022 年底)
4 小结与展望
在中国航天高速发展以及美国商业航天火热发展带动下,世界航天蓬勃推进,运载火箭发射次数逐年攀高,航天器发射数量阶跃式增长,推动2022 年成为世界航天创造新历史的一年。展望2023 年,世界航天将延续活跃态势,特别是由于低轨巨型星座持续部署,“轨道革命”愈演愈烈,并进一步催生“发射革命”,带动火箭发射次数和航天器发射数量持续在高位增长,世界航天发展将更加值得期待。
(本文数据信息来自space.skyrocket.de 网站、spaceflightnow 网站、nextspaceflight 网站)