未來10年全球商業衛星發射市場預測分析

張綠云（北京航天長征科技信息研究所）

未來10年全球商業衛星發射市場預測分析

張綠云（北京航天長征科技信息研究所）

2013年6月，隸屬于美國聯邦航空管理委員會（FAA）的商業航天運輸管理協會（AST）和美國商業航天運輸咨詢委員會（COMSTAC）聯合發布了《2013年商業航天運輸預測》報告，對未來10年（2013－2022年）地球靜止軌道（GSO）和非地球靜止軌道（NGSO）商業衛星及發射需求進行了分析預測。

1 商業衛星及發射需求綜合預測

未來10年，全球商業衛星發射市場需求繼續保持強勁，預計共發射312次（2012年的預測值為291次），將565顆衛星（2012年的預測值為509顆）送入預定軌道。其中，GSO衛星需求為228顆，年均發射需求為18.2次；NGSO衛星需求為337顆，年均發射需求為13.0次，是過去10年的年均發射次數的2.6倍。

2013－2022年全球商業衛星及發射需求綜合預測結果

2 GSO商業衛星及發射需求預測

與過去10年（1993－2012年）相比，未來10年GSO商業衛星及發射需求在數量上均有所增加，并趨向于更平穩發展。

1993－2022年GSO與NGSO的實際發射次數與發射需求預測

未來10年GSO商業發射市場需求預測顆

1993－2022年GSO與NGSO的實際發射次數與發射需求預測

GSO商業衛星需求預測

2013－2022年間，GSO商業衛星總需求為228顆，總體上呈現出先升后降，之后又平穩上升的趨勢，年均發射22.8顆，2015年將達到最高值，為28顆。

GSO衛星質量劃分為4個范圍，即2500kg以下、2500～4200kg、4201～5400kg以及5400kg以上。

未來10年GSO商業衛星的質量預測顆

2004－2015年每年發射衛星總質量及衛星年平均質量

2008年，GSO小型衛星的質量上線從2200kg上調至2500kg，此類衛星在2011年和2012年的發射記錄為0次。2012年，波音公司簽訂了全球首份全電推進小型衛星平臺（BSS－702SP）合同，該衛星平臺采用全電子推進系統，明顯降低了衛星總質量。全電推進系統衛星存在入軌時間長等缺點，但其在質量及發射成本等方面存在優勢，許多衛星制造商紛紛表示未來將為客戶提供此種技術。隨著新技術的應用，未來10年質量小于2500kg的衛星年均需求為2.9顆，占總衛星需求的13%，明顯高于2012年預測的4%。2013年此類衛星需求為1顆，2014年為0顆，2015年上升至4顆，此后基本維持在3～4顆。質量超過5400kg的衛星年均需求超過9顆，占總衛星需求的40%，仍占據GSO商業衛星市場的主流。2500～4200kg的衛星需求占總需求的27%，年需求基本維持在5～6顆，2014年和2015年達到8顆。4201～5400kg的衛星需求占總需求的20%，年需求基本維持在4～6顆，2013年為1顆。2004－2012年，衛星的平均質量基本維持在4000～4500kg，2012年達到4950kg，之后2年，在此基礎上穩定上升，2015年開始隨著小型衛星需求的增加，平均質量開始有所下降。

GSO商業發射需求預測

未來10年，GSO商業衛星總發射需求為182次，均由大、中型運載火箭發射入軌，年發射需求基本維持在16～19次。2015年發射次數將上升到最高值，達到23次。其中，“一箭雙星”發射需求為46次，占總發射需求的25%，其年發射需求在數量上基本維持在4～5次。

目前，GSO商業衛星大多由阿里安空間公司的阿里安－5（Ariane－5）和國際發射服務公司的質子－M（Proton－M）運載火箭發射。未來10年，隨著新型火箭的不斷涌現，發射服務商紛紛采取措施提高現役運載火箭的能力，GSO商業衛星發射市場競爭將更加激烈。

阿里安空間公司為提高其在地球同步轉移軌道（GTO）商業衛星發射市場的競爭力，研制改進型阿里安－5ME運載火箭，預計2018年投入使用。屆時，其GTO的運載能力將從9.4t提升至11.3t，實現阿里安－5運載火箭同時發射2顆大型衛星的能力。同時，歐洲航天局（ESA）還將加快研制阿里安－6運載火箭，預計2021年投入使用，其GTO運載能力為3～6.5t，主要用于執行各類有效載荷單星發射任務。而歐洲聯盟-ST（Soyuz-ST）運載火箭雖然具備將中型衛星送入GTO的能力，但目前該火箭主要用于執行低地球軌道（LEO）發射任務。

國際發射服務公司持續改進質子－M/微風－M（Proton-M/Briz-M）運載火箭，最終將其GTO運載能力（從拜科努爾發射）提升至6.9t以上。該公司于2010年初將質子－M運載火箭投入“一箭雙星”的發射服務市場，執行過多次發射任務，目前的年發射次數為6～8次，未來將達到12～14次。此外，俄羅斯還在繼續研制新型“安加拉”（Angara）系列運載火箭，計劃2014年進行首飛，并最終取代質子－M運載火箭。2020年前，俄羅斯政府將為航天項目（包括運載火箭）投資500億美元，以提高其在商業發射市場的競爭力。

美國太空探索技術公司的獵鷹－9v1.1（Falcon－9v1.1）運載火箭于2013年9月成功首飛，驗證了有效載荷與5.2m整流罩的分離技術，該公司還將開始進行GTO衛星的發射任務。獵鷹－9運載火箭同樣具備“一箭雙星”的發射能力，預計未來10年內每年將執行5次“一箭雙星”的發射任務。同時，該公司正在研制“獵鷹”重型運載火箭，以占領中重型商業衛星發射市場，預計于2015年投入使用。其GTO（從卡拉維拉爾角空軍基地發射）運載能力將達到12t，該重型運載火箭一旦首飛成功，將同樣具備同時發射2顆大型衛星的能力。此外，美國洛馬公司將采用聯合發射聯盟公司的宇宙神－5（Atlas－5）火箭再次進軍GTO商業發射市場。

由俄羅斯能源火箭航天集團經營的海上發射服務公司已于2011年恢復運營，在2012年完成了3次發射任務，但在2013年的首次發射中遭遇失敗。該公司進一步改進天頂－3SL（Zenit－3SL）運載火箭，減輕火箭質量、增加推進劑儲量并加大整流罩尺寸，實現到2014年將GTO運載能力從目前的6180kg增加到6700kg的目標。而陸射天頂－3SLB/F火箭仍將用于GTO中、小型衛星的發射。

日本和印度也積極開拓GTO商業發射市場，但因發射成本高、運載火箭能力有限等原因，發展緩慢。日本三菱重工于2012年9月開始全面負責H-2A運載火箭（GTO運載能力為5800kg）的各項工作，降低發射成本，提升火箭在商業發射市場的競爭力。印度空間研究組織努力改進其“地球同步軌道衛星運載火箭”（GSLV），其地球同步軌道衛星運載火箭－MK3的GTO運載能力為4000kg，印度空間研究組織將盡快實現該型火箭的首飛。中國積極參與斯里蘭卡、巴基斯坦、老撾等國家的政府衛星發射任務。此外，韓國的羅老－1[Naro－1，全名為“韓國航天運載器”（KSLV－1)]火箭和巴西/烏克蘭的旋風－4（Tsyklon－4）火箭都將用于發射商業GSO衛星。

隨著全電子推進技術的應用，多數現役運載火箭都將具備“一箭雙星”發射能力。與前10年相比，未來10年“一箭雙星”發射需求趨于穩定，年均發射次數基本維持在4～5次。

“一箭雙星”發射需求

近期GSO商業衛星任務模型

近期內（2013－2015年），GSO商業衛星已經簽署合同，將由特定的運載火箭發射，但也存在因發射失敗或其他原因造成的發射推遲。根據火箭發射服務商和衛星制造商提供的發射清單，與前3年（2010－2012）相比，2013－2015年GSO商業衛星在數量上有所增加，而在衛星質量方面，2500kg以下的小型衛星需求為5顆，占7%；2500～4200kg的中型衛星需求為22顆，占31%；4201～5400kg的大型衛星需求為10顆，占14%；5400kg以上的重型衛星需求為34顆，占48%。2013年的衛星需求為20顆，其中9顆將由阿里安－5火箭發射，占45%；7顆由質子－M火箭發射，占35%；剩下的4顆由獵鷹－9和天頂－3SL火箭發射，各占10%。2013年的發射需求為16次，其中4次“一箭雙星”發射，12次單星發射。2014年衛星數量將略有增加，達到23顆，其中13顆將由阿里安－5火箭發射，占57%；7顆由質子－M火箭發射，占30%；其余3顆由獵鷹－9和天頂－3SL火箭發射，分別占9%和4%。2014年的發射需求為18次，其中5次“一箭雙星”發射，13次單星發射。2015年衛星數量大幅增加，將有28顆衛星等待發射，發射需求23次，其中5次“一箭雙星”發射，18次單星發射。單星發射任務中，阿里安－5火箭的發射需求為10次，占56%；獵鷹－9火箭的發射需求為6次，占33%；質子－M火箭的發射需求為2次，占11%。縱觀近期發射任務，GSO商業衛星主要由阿里安－5、質子－M和獵鷹－9火箭發射入軌，其中阿里安－5火箭發射需求穩定，且持續占據GSO商業衛星發射市場的主要市場份額；質子－M火箭未來3年市場占有率呈現出下降趨勢，且2015年大幅下降；獵鷹－9與“質子”火箭相反，未來3年市場占有率呈上升趨勢，2015年大幅上升。

近2年GSO商業衛星任務模型

3 NGSO商業衛星及發射需求預測

商業航天運輸管理協會對未來10年間的NGSO商業衛星及發射需求進行了預測。未來10年，隨著NGSO通信衛星星座的補充、替換和“國際空間站”商業乘員及貨物補給需求的增加，NGSO商業發射需求將大幅上升。未來10年NGSO商業發射需求為130次，總共將337個有效載荷送入預定軌道。

NGSO商業發射市場需求預測

NGSO商業衛星需求預測

NGSO商業衛星主要包括商業通信衛星、商業遙感衛星、商業軌道航天器和其他商業發射衛星（指由于缺乏國內發射能力而采取商業發射方式進行發射的政府衛星）。未來10年NGSO商業衛星需求為337顆，總體上呈現出先降后升再降的發展趨勢，其中，2013年為74顆，2014年下降至32顆，之后3年穩定上升，達到2017年的44顆，2018年下降至23顆，之后4年維持在19～20顆。在五類NGSO商業有效載荷需求中，其他商業發射衛星為123顆，占總需求的36.4%，總體上呈現出先降后升的發展趨勢，其中，2013年為42顆，之后3年急劇下降，最低達到2顆，2017年迅速回升，之后6年均維持在11～12顆。商業通信衛星需求為120顆，占總需求的35.6%，所有的衛星集中在2013－2017年，從2018年開始無此類衛星需求。商業軌道運輸需求為74次，占總需求的21.9%，總體上平穩發展，年均需求為7次左右。商業遙感衛星需求為17顆，占總需求的5%，年均需求為2顆左右。技術驗證需求為3次，占總需求的1.1%。

未來10年NGSO商業衛星需求分布

NGSO商業衛星質量相差很大，包括質量為5400kg以上的重型衛星、4200～5400kg的大型衛星、1200～4200kg的中型衛星、600～1200kg的小型衛星、200～600kg的微小衛星和0.01～200kg的微衛星及納衛星等。

2013年和2014年NGSO商業衛星質量分布顆

NGSO商業發射需求預測

因商業軌道運輸及通信衛星星座部署的需求，未來10年NGSO商業衛星發射需求為130次，年均發射需求為13.0次，與2012年的12.8次基本持平。相對于NGSO衛星年發射需求，NGSO商業衛星年發射需求所占比例偏低。在過去10年中，NGSO衛星年均發射量為44次，而其商業衛星發射次數約5次，僅占12%。與前10年相比，未來10年NGSO商業發射需求顯著上升，將超過過去10年的2倍。

NGSO商業發射市場發射歷史與需求預測

未來10年，NGSO商業衛星發射次數總體上呈下降趨勢，從2013年的16次下降到2022年的10次。2013－2016年，因“銥”星（Iridium）、“全球星”（Globalstar）、“災害監測星座”（DMC）衛星的部署需求及“國際空間站”商業乘員及貨物運輸需求，NGSO年均發射需求為16次，2015年達到17次。2017年之后，因包括“銥”星在內的通信衛星星座部署完畢，年均發射需求下降至11次左右。

未來10年，NGSO商業衛星發射將由NGSO大中型運載火箭和NGSO小型運載火箭完成，其中大中型運載火箭的年均發射需求為12.7次，占總需求的98%；小型運載火箭的年均發射需求為0.3次，占總需求的2%。與2012年的預測報告相比，因小型運載火箭發射成本偏高，大中型運載火箭具備“一箭多星”的發射能力，小型運載火箭的發射次數將持續下降，大、中型運載火箭發射需求有所上升。

未來10年NGSO運載火箭需求預測

NGSO商業發射需求由商業通信衛星、商業遙感衛星等五大類發射需求組成。

商業軌道運輸（包括載貨與載人）總需求為74次，占NGSO商業發射需求的57%，比2012年預測的50%增加了7%。未來10年，商業軌道運輸需求總體上呈現出先上升然后平穩發展的趨勢，其中2013年和2014年分別為4次和5次，之后8年的年發射需求基本維持在8次左右。商業軌道運輸將全部采用大、中型運載火箭完成發射任務。其他商業發射衛星的總發射需求為29次，占NGSO商業發射需求的22%，總體上呈現出先降后平穩發展的趨勢，其中2013年和2014年分別為6次和5次，之后8年在數量上基本維持2～3次左右。該類衛星將主要采用大、中型運載火箭發射，達到27次，而小型運載火箭發射需求僅為2次。商業通信衛星的發射需求集中在前5年，年均發射需求為3次，總發射需求為15次，占NGSO商業發射需求的12%。商業通信衛星將全部采取“一箭多星”發射方式或作為搭載載荷進行發射。2018年之后，因大型NGSO通信衛星星座[“銥”星、“全球星”、“軌道通信”（Orbcomm）衛星等]部署完畢，其發射需求將急劇下降。商業遙感衛星發射需求集中在2014－2018年，年發射次數維持在1～3次左右，總發射需求為9次，占NGSO發射需求的7%，其中1次采用小型運載火箭發射，其余8次采用大、中型運載火箭發射。技術驗證指新型運載火箭的技術驗證，未來10年總發射需求為3次，2013年2次，2014年1次，占NGSO商業發射需求的2%。

2013年和2014年NGSO商業衛星質量分布

未來10年NGSO各類商業衛星發射需求預測

近3年NGSO主星任務模型

續表

近期、NGSO商業發射任務模型

基于發射服務商、衛星制造商、系統運營商、政府機關和一些分析專家給出的公開信息，總結出了近期（2013－2016年）NGSO商業發射任務模型。

未來4年共有獵鷹－9、“安塔瑞斯”、“第聶伯”、聯盟－2、“獵鷹”重型、“隆聲”、“人牛怪”、宇宙神－5、德爾他－4H、“極軌衛星運載火箭”等運載火箭參與NGSO商業衛星發射任務。其中獵鷹－9火箭主要參與商業通信衛星、商業軌道運輸和其他商業發射政府衛星的發射任務，發射需求為23次，占總發射需求的37%；“安塔瑞斯”火箭主要參與商業軌道運輸任務，發射需求為10次，占總發射需求的16%；“第聶伯”火箭主要參與商業遙感衛星和其他商業政府衛星的發射任務，發射需求為10次，占總發射需求的16%；聯盟－2火箭主要參與商業通信衛星的發射任務，發射需求為5次，占總發射需求的8%；隆聲號等其他6種運載火箭的總發射需求為6次，占總發射需求的10%；其他9次發射任務未公布運載火箭名稱。

4 小結

未來10年，全球商業衛星發射市場需求繼續保持強勁，預計總共發射312次，將565顆衛星送入預定軌道。其中，GSO衛星需求為228顆，發射需求為182次，均由大、中型運載火箭發射入軌，年均發射需求為18.2次；NGSO衛星需求為337顆，發射需求為130次，年均發射需求為13.0次。

發射臺上的美國“人牛怪”火箭

根據2013年進行的全球商業衛星發射市場的預測，未來10年商業GSO衛星服務需求總體上仍持續強勁，并呈現出穩中有升的發展趨勢。衛星質量上，重型GSO商業衛星仍占據市場主流。而隨著全電子推進技術的發展，未來10年小型GSO商業衛星發展迅速。由于“軌道通信衛星”、“銥”星和“全球星”衛星星座的替換需求以及“國際空間站”商業乘員/貨物補給需求的增加，未來10年，NGSO商業衛星服務需求將大幅上升。

在商業衛星發射方面，未來10年GSO商業發射市場主要呈現出以下特點：首先，改進現役火箭提高競爭能力。阿里安航天公司、國際發射服務公司、海上發射公司等發射服務供應商紛紛改進阿里安－5、質子－M、天頂號等現役老牌運載火箭，進一步降低火箭發射成本，提高火箭可靠性和運載能力，滿足發射市場需求，提高火箭的市場競爭力。其次，新型火箭加入市場競爭行列。獵鷹－9、“獵鷹”重型、“安加拉”、阿里安－6等新型運載火箭都將在未來10年進入GTO發射市場，將影響未來10年GSO商業衛星發射市場的動向，市場競爭將更加激烈。

未來10年，NGSO商業發射市場主要呈現以下特點：

首先，商業軌道運輸占發射市場的主流，主要采用新型火箭完成發射任務，因此發射面臨巨大的經濟和技術風險。通信衛星星座的發射集中于前5年（2013－2017年），2017年完成“銥”星等通信衛星的替換之后便沒有發射需求。商業遙感衛星發射需求相對穩定。

其次，用于執行NGSO商業發射的新型運載火箭將陸續登場。阿里安航天公司的“織女星”（VEGA）、美國太空探索技術公司的獵鷹－9、羅老號－1、軌道科學公司的“安塔瑞斯”、日本的“艾普斯龍”（Epsilon）運載火箭已于2012、2013年開始投入使用。洛馬公司的“雅典娜”（Athena）、中國長征－6在研小型運載火箭將在未來2～3年內投入使用，用于執行NGSO小型有效載荷的單星或“一箭多星”發射任務。維珍銀河公司（Virgin Galactic）的“發射者一”（LauncherOne）兩級液體空射運載火箭預計于2016年開始進行商業發射服務。

第三，用于執行NGSO商業發射的一些老型號運載火箭將紛紛退役。美國國防部計劃于2017年退役人牛怪系列運載火箭。俄羅斯的宇宙－3M（Cosmos－3M）、和“隆聲”運載火箭也將在未來幾年退役，由安加拉－1輕型運載火箭替代。第四，微衛星和納衛星在NGSO商業發射市場上占有很大份額。其中，微衛星通常采用小型火箭以“一箭多星”的發射方式，而納衛星則通常作為搭載載荷進行發射，隨著商業亞軌道可重復使用運載器、小型軌道運載火箭的發展，未來此類衛星的發射市場將發生改變。

陸征/ 本文編輯