2023 年全球航天发射统计分析
2024-03-26毕俊凯肖武平何慧东北京空间科技信息研究所
毕俊凯 肖武平 何慧东(北京空间科技信息研究所)
2023 年是世界航天发展历史上创造新纪录的一年。在美国、中国航天的带动下,全球航天活动高位高速推进,全年共完成223 次航天发射,合计发射航天器2945 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。
1 世界航天发射活动总体态势
全球航天发射活动连年增长,进入新的发射高峰期
2023 年,世界航天发射活动高度活跃,发射次数、发射质量、航天器数量等多项指标刷新历史纪录,达到航天发展史上的最高值,全球进入和利用空间能力变革展现端倪。截至2023 年底,全球累计实施6572次发射任务。历年全球航天发射次数如图1 所示。在冷战时期第一个发射高峰后,全球航天发射自2018年以来进入新的高峰期,发射次数连续创造新的纪录。2023 年,全球运载火箭发射次数大幅跃升,首次突破200 次大关,达到223 次,较上年增长19.9%;发射质量达到1490t,超越1985 年的1439t;发射次数、发射质量均为1957 年人类首次实施航天发射以来的最高值。
图1 历年全球航天发射次数
“猎鹰”火箭表现抢眼,呈现单极快速增长态势
“猎鹰”(Falcon)系列、“长征”(CZ)系列、“联盟”(Soyuz)系列等运载火箭近十年高频发射,2023 年发射次数已占全球70%以上,是美、中、俄的主力运载火箭(图2)。其中,“猎鹰”系列运载火箭凭借重复使用技术实现进入空间能力的跨越式突破,发射次数从2013 年的3 次提升到2023 年的96 次,十年增长31 倍,并创造了年度单一型号的发射次数纪录,实现对美国“宇宙神”(Atlas)、“德尔他”(Delta)等运载火箭的超越。“长征”系列运载火箭发射次数连续三年达到约50 次量级,十年增长约3.3 倍。“联盟”系列运载火箭近十年发射次数整体平稳,保持在15~20 次量级。
航天器发射数量逐年上台阶,新兴星座成主要驱动力
全球航天器研制发射数量实现跨越式发展,从十年前的215 颗增长至2023 年的2945 颗,增长13倍(图3)。随着小卫星业务化应用能力不断提升,全球掀起一轮“轨道革命”。2013 年小卫星发射数量首次突破100 颗,随后快速增长。近十年内,“星链”(Starlink)星座累计部署数量超过5000 颗,“一网”(OneWeb)、“鸽群”(Flock)星座累计部署超过500 颗,吉林一号、“太空蜜蜂”(SpaceBEE)星座累计部署超过100 颗,近三年这些星座卫星发射数量占比已达当年的75%以上。此外,“狐猴”(Lemur)、“冰眼”(ICEYE)、“开普勒”(Kepler)、“阿斯特罗宇航”(Astrocast)等多个星座部署数量也达到数十颗,更多低轨遥感星座、低轨互联网巨型星座、低轨物联网星座正在启动大规模部署,推动全球航天器发射数量持续攀升。
图3 近十年大型/巨型星座部署数量占比情况
航天器质量分布持续变迁,百千克级卫星爆发式发展
随着利用空间需求的不断变化、空间技术的快速发展,全球航天质量图谱持续变迁(图4)。2010 年前,各质量区间卫星数量分布相对均衡。2013 年来,立方星大规模业务化应用推动1~10kg的卫星占比大幅增加,一度占年发射卫星数量的50%。2019 年起,“星链”“一网”卫星开启大规模部署,推动100~1000kg 的卫星数量占比增长,2023 年已占部署数量的76%。百千克级卫星在成本与性能上实现了较好的平衡,成为最具增长潜力的一类卫星。
图4 各质量区间航天器数量占比变化情况
2 年度航天发射情况统计分析
中、美火箭发射各创纪录,其他国家逐渐落后
2023 年,全球共实施223 次发射,发射载荷总质量1490t(图5)。美国运载火箭共实施116 次发射,发射载荷1214t,发射次数、发射总质量超过其他国家总和,牢牢占据全球首位,其中“猎鹰”系列运载火箭共实施96 次发射,占全球的43%,占美国的83%,成为美国的主力运载火箭。中国全年共实施67 次发射,创国内新高,发射载荷153t,各项发射数据均居全球次席,其中“长征”系列运载火箭完成47 次发射,发射载荷148t。俄罗斯、印度、欧洲、日本分列第三至第六位,在美、中两国快速增长的态势下,其他国家已逐渐落后。
图5 2023 年各国发射次数和发射质量
低轨星座大规模部署,大幅推升美欧航天器发射数量
2023 年,低轨大规模星座持续建设部署,对世界航天版图产生了显著影响,凭借“星链”“一网”星座的部署,美国、欧洲航天器数量分列前两位。按航天器所属国家或地区统计,美国共部署2248 个航天器(其中“星链”1984 颗),占全球的四分之三以上;欧洲部署277 个航天器(其中“一网”132 颗),跃居全球次席;中国共部署218 个航天器,数量居第三位(图6)。
图6 2023 年各国新增航天器数量
小卫星制造商发展迅猛,占据卫星研制数量榜单前列
新兴宇航企业依靠宇航制造+运营服务的上下游垂直一体化集成发展模式,带动了大规模星座部署,已占据航天器研制数量榜单优势位置。美国太空探索技术公司(SpaceX)、一网公司(OneWeb)、行星公司(Planet)、长光卫星技术股份有限公司分别研制了“星链”“一网”“鸽群”、吉林一号星座卫星,研制航天器数量居全球研制商前四位(图7)。前十位中,仅有中国空间技术研究院、上海航天技术研究院这两家传统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)、约克空间公司(York Space)、加拿大多伦多大学、俄罗斯人造卫星公司(SPUTNIX)等也为小卫星制造商。
图7 2023 年主要宇航制造商研制发射航天器数量(单位:颗)
传统制造商在大中型卫星市场地位稳固,发射质量保持优势
按照研制发射航天器质量排名,2023 年传统宇航制造商在全球10 强中占据8 席,单星平均质量2.7t;新兴垂直一体化商业公司仅占2 席,单星平均质量0.5t。美国SpaceX 公司尽管主要研制小卫星,但由于部署数量大,年研制发射航天器质量超过千吨,稳居全球研制商第一(图8)。中国空间技术研究院、科罗廖夫能源火箭航天集团(RSC Energia)、上海航天技术研究院、空客防务与航天公司(ADS)分居全球前五。其后五位分别是麦克萨技术公司(MAXAR Technologies)、波音公司(Boeing)、诺格公司(NG)、一网公司和进步国家航天火箭科研生产中心(TsSKB-Progress)。
图8 2023 年主要宇航制造商研制航天器质量(单位:t)
3 在轨航天器情况统计分析
在轨卫星通信领域占七成,美国在轨卫星总数大幅领先
截至2023 年底,全球在轨工作航天器达到9850个(图9)。其中,通信卫星数量占71%,对地观测卫星占14%,应用卫星数量占各类航天器的绝对主导地位。按照航天器所属国家统计,美国最多,达6736个,占全球的三分之二以上,欧洲以1275 个在轨航天器居世界第二,中国892 个,居世界第三,俄罗斯、日本、印度紧随其后,其他国家和组织共计475 个。
图9 2023 年底各国在轨航天器数量
“星链”“一网”快速部署,星座在轨规模超5000 颗
大规模星座快速部署,“星链”和“一网”两个星座卫星占全球发射卫星总数的34.8%,在轨卫星总数的59.5%。“星链”星座累计发射5650 颗,目前仍在轨工作5232 颗;“一网”星座累计发射636 颗,目前仍在轨工作632 颗(图10)。
图10 2023 年底“星链”“一网”星座发射和在轨情况
4 总结与展望
在美、中航天高速发展,尤其是以SpaceX 为代表的商业航天变革带动下,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2023 年成为世界航天创造新历史的一年。展望2024 年,世界航天将延续活跃态势,特别是随着低轨巨型星座、重复使用运载技术成熟应用,“轨道革命”愈演愈烈,进一步催生“发射革命”,火箭发射次数和航天器部署数量持续在高位增长,世界航天发展将更加值得期待。