2014年世界航天器發射統計分析

徐映霞（北京空間科技信息研究所）

12月31日中國“風云”氣象衛星的成功發射，為2014年全球航天發射活動畫上句號。2014年共進行航天器發射活動92次，發射航天器數量293個，發射次數和發射航天器數量都超過2013年，尤其在發射航天器數量方面，刷新了2013年創下的214個的歷史最高記錄。

1 2014年發射航天器數據統計

2014年，全球共完成92次發射任務，其中88次發射成功，2次部分失敗，2次發射失敗。全年發射航天器293個，入軌航天器262個（含發射部分失敗的3個），因發射故障導致31個航天器損毀。

相比2013年，2014年微納衛星發射數量進一步上升，為避免僅以數量統計可能片面反映各國航天發射和研制活動的現狀，對發射活動的統計分析仍沿用2013年的模式，同時統計航天器的發射數量和質量。另外，2014年增加了應用衛星的統計，以便更客觀地反映各國航天能力以及航天發展特點和趨勢。除此之外，在數量統計方面給出了2010年以來全球航天器的發射情況，便于進行對比研究，得出一些規律。

按發射國家統計分析

（1）發射次數統計分析

在2014年的92次發射中，俄羅斯的發射次數最多，達到33次，發射航天器88個；美國23次，發射航天器130個；中國16次，將24個航天器送入軌道；歐洲11次，發射航天器23個；日本和印度各4次，發射航天器分別為18個和9個；以色列1次，發射航天器1個。

俄羅斯在發射次數的排名上始終領先，從數量上看，俄羅斯除2012年外，各年度發射次數較為穩定，占全球發射活動的1/3左右；美國呈現增長趨勢，增幅明顯；雖然歐洲2014年受“聯盟”火箭發射故障的影響，推遲了部分發射，但仍可看出增加勢頭；日本和印度2014年的發射活動比以往有所增加，中國在這5年中的發射次數出現波動。

2014年發射航天器數量統計

2010年以來各國運載火箭發射次數對比

（2）發射數量和質量統計分析

對2010年以來發射的航天器數量統計發現，俄羅斯和美國近2年來發射的航天器數量大幅增長，美國火箭發射的航天器數量占領先位置，遠超俄羅斯，對俄羅斯在發射領域的絕對優勢形成威脅。

對發射航天器的質量統計分析發現，雖然3年來發射次數逐年增加，且發射航天器總數也大幅增加，但發射航天器總質量卻逐年遞減。俄羅斯依然是航天器質量的發射大戶，大幅領先于其他國家；美國的發射次數和發射航天器質量逐年上升；歐洲發射的航天器質量隨發射次數的變化而變化；中國發射航天器質量仍領先于日本和印度，但低于俄、美、歐航天強國，也呈逐年降低趨勢。

2010年以來各國運載火箭發射航天器數量對比

2012-2014年各國運載火箭發射航天器質量對比

從單次發射平均運力的總體趨勢上看，單次發射航天器的數量呈上升趨勢，而單次發射航天器質量呈下降趨勢。美國在單次發射航天器數量方面領先，歐洲在單次發射航天器質量方面領先，我國不論在單次發射航天器數量還是質量上都低于全球平均水平，也比日本低較多。

按航天器所屬國家統計

（1）數量統計分析

在2014年發射的293個航天器中，按照航天器歸屬的（用戶）國家統計，美國依然保持航天器數量第一，遙遙領先位于第二的俄羅斯。從2010年以來的數據上看，美國和俄羅斯所屬的航天器數量呈逐年上升趨勢，美國的增幅最為明顯；歐洲受一次發射部分失敗的影響，推遲了部分發射任務，在所屬航天器數量連年增加的趨勢下，2014年出現下降；日本2014年的所屬航天器數量相比前幾年大幅增加；其他國家與2013年的數據持平；我國每年的航天器發射數量較為穩定。

2014年發射航天器所屬國家分布統計

2010年以來各國所屬航天器數量對比

2012－2014年各國所屬航天器質量對比

（2）質量統計分析

從各國所屬航天器質量統計來看，2014年俄羅斯的航天器質量位居第一，美國緊隨其后，歐洲第三，中國第四，中國的航天器質量低于歐洲1倍以上。日本的航天器數量多于中國，但質量卻低于中國1倍以上。從歷年的統計數據看，從2013年開始，單星平均質量呈現下降趨勢，例如，2014年美國所屬航天器數量比2013年增加了60.23%，但總質量僅增長了10.71%，日本所屬航天器數量比2013年增加了400%，但總質量卻降低了73.48%。

2014年，美國航天器數量多但質量少的主要原因在于微納衛星的快速增長，這也是2014年全球航天器發射數量繼續大幅增加的驅動力。美國從2013年開始，微納衛星的數量快速增加是其所屬航天器數量快速增長的成因；相比2013年，日本所屬航天器數量也大幅增長，反映出日本在微納衛星的研究探索方面也較為活躍，在2014年集中展現出了研究成果。

按航天器技術領域統計

（1）數量統計分析

在2014年發射的293個航天器中，對地觀測衛星最多，其次是科學與技術試驗衛星、通信衛星、載人及貨運航天器、導航定位衛星、預警監視衛星和空間探測器。對地觀測衛星的數量達到144顆，是前幾年平均數量的近5倍，但絕大多數是微納衛星（小于10kg的衛星有71顆），質量超過100kg的衛星只有34顆；科學與技術試驗衛星的數量比2013年減少71.21%，主要表現在技術試驗微納衛星的數量減少，表明微納衛星經過空間飛行試驗后，不少已經轉入實用階段，完成航天器任務。

2014年全球發射的航天器領域分布情況

2010年以來按技術領域劃分的航天器數量對比

2012－2014年按技術領域劃分的航天器質量對比

（2）質量統計分析

從發射航天器質量上看，雖然對地觀測衛星的數量增加了近5倍，但由于微納衛星的數量占很大比例，因此質量僅增加了23.34%；隨著科學與技術試驗衛星發射數量的減少，質量也下降了56.77%；通信衛星數量連續3年增加，但質量卻連續下降；載人及貨運航天器質量仍然基本持平，這也表明“國際空間站”進入穩定運營階段。

按航天器研制國家統計

航天器研制方均按主承包商統計。在2014年發射的293個航天器中，美國研制的航天器為148個，在2013年倍增的基礎上繼續增加60.87%；日本技術試驗微納衛星的數量大幅增加，使得航天器研制數量是前幾年平均數量的5倍，這些微納衛星主要由大學研制。

2014年各航天器主承包商的航天器數量分布

續 表

對航天器研制國家的數據分析顯示，2014年總體上看，美國和歐洲是世界航天器的主要出口方，俄羅斯為哈薩克斯坦和埃及研制了衛星，日本向土耳其出口了衛星，中國和印度處于自給自足狀態。

2014年發射航天器數量按研制國和所屬國對比

2010年以來按研制國家劃分的航天器數量對比

2010年以來各國研制和所屬應用航天器情況個

歐洲的航天器研制數量一直多于所屬數量，但從2012年開始，兩者的差值減小；美國2012年之后的研制數量開始多于所屬數量，分流了歐洲的航天器出口份額；2014年，俄羅斯和日本的應用航天器數量顯著增加；中國的數量一直較為穩定。

2012－2014年按研制國家劃分的航天器質量對比

對各國研制航天器質量的統計發現，近年來美國研制的航天器數量大增，但總質量逐年降低，說明了美國對微納航天器的強勁研究力度，越來越多的公司和大學對這種低成本的航天器感興趣。

綜合考慮航天器研制數量和質量得出的2014年排名前10名的宇航公司中，包括4個美國公司、3個俄羅斯公司、2個歐洲公司和1個中國公司。這10家公司研制的航天器數量占全球總數的32.08%，研制的航天器質量占全球總質量的79.81%，足以說明這10家公司在航天領域所占的分量。美國行星實驗室公司主要從事納衛星研制，無論在規模還是研制能力方面，都不能與這些宇航公司相媲美，雖然研制的納衛星數量達94個，但質量只有469kg，因此在排名中不予考慮。

按航天器用途屬性統計

在2014年全年的293個航天器中，按照航天器用途統計，軍用航天器51個，與其余各年基本相當（2013年除外）；民用航天器達100個，依然維持2013年以來的較高水平；商用航天器數量大幅增加，主要原因是微納衛星經過近2年的在軌演示，已進入實用階段，進行實際業務應用，這些應用型微納衛星主要由公司研制和擁有。

2014年全球發射的航天器前10名的宇航公司

2014年全球發射的航天器用途分布情況

按用途劃分的航天器數量和質量對比

按航天器運行軌道統計

運行軌道分布統計主要針對入軌航天器進行。在全年入軌的262個航天器中，運行在低地球軌道（LEO）的航天器最多，達到200個，在2013年大幅增長的基礎上繼續增加，這主要是由于微納衛星運行在LEO軌道，進行業務應用或在軌技術試驗。從2010年以來的數據看，運行在LEO和地球靜止軌道（GEO）的衛星最多，約占總數的90%。

2014年全球發射航天器數量按運行軌道分布情況

2010年以來按運行軌道劃分的航天器數量對比

2012-2014年按運行軌道劃分的航天器質量對比

2014年全球發射的航天器質量分布情況

按航天器發射質量統計

航天器發射質量的統計不包含模擬質量。2014年全球發射活動中，除去1個用于模擬運載火箭首次飛行的有效載荷質量，剩余292個航天器。發射質量不大于100kg的微衛星達到170個，占全部航天器數量的58.22%，特別是質量不大于10kg的航天器數量達到141個，占全部航天器數量的48.29%，同比增長了56.67%，構成2014年航天器數量進一步快速增加的主要因素。

2010年以來按航天器質量劃分的航天器數量對比

從2010年以來的數據看出，質量不大于100kg的航天器逐年增加，尤其是2014年增長迅速，說明微小型航天器以成本低、周期短等優點獲得青睞。近年來，由于技術的發展，使得微小型航天器可以完成較為復雜的任務，因此得到越來越多的應用。

2 2014年發射失利情況

發射失敗情況

（1）俄羅斯發射快訊－AM4R衛星

2014年5月15日UTC時間21：42（北京時間5月16日05：42），質子－M/微風－M火箭搭載快訊－AM4R（Express－AM4R）衛星從拜科努爾航天發射場點火升空。按計劃質子－M火箭應完成9min42s的上升曲線，將上面級和快訊－AM4R衛星送入亞軌道，然后由上面級完成5次點火的長時間爬升，進入GTO軌道。然而9min1s時，第三級RD－0213主發動機突然緊急關機，火箭失去推力，從160km高度再入大氣層墜毀。

經調查委員會調查確定，故障原因是第三級舵機渦輪泵軸承組件損壞，損壞原因是連接渦輪泵到主發動機結構框架的螺栓接口連接不利，使結構喪失整體性，導致軸承組件振動過大，引起燃氣發生器的燃料進口損壞，燃料泄漏并失壓，RD－0214舵機提早關機。第三級RD－0213主發動機在失去控制的情況下繼續工作，姿態很快超出界限，主發動機緊急關機。調查委員會確定的修正措施，包括對現有部組件執行更嚴格的質量控制和附加檢查，確保未來不會由渦輪泵螺接接口引入缺陷出現故障。

質子－M火箭于9月27日回歸發射，將俄羅斯的奧林帕斯－K1（Olimp－K1）秘密衛星成功送入軌道。

（2）美國發射第3艘“天鵝座”飛船

2014年10月28日UTC時間22：22（北京時間29日06：22），安塔瑞斯－130（Antares－130）火箭搭載“天鵝座”（Cygnus）飛船從沃洛普斯島發射場發射升空?；鸺蘸螅簿统霈F煙霧和火焰，發射僅6s后就發生爆炸，巨大的火球落回發射臺設施，引起第二次爆炸，第一級火箭的液體推進劑迅速引燃了上面級的固體燃料，燃燒持續了幾分鐘，火箭及飛船損毀。

“國際空間站”上的乘員沒有因為此次發射失敗而出現食物或其他重要補給品的短缺，造成事故的原因尚未公布，有消息稱是火箭第一級造成了故障的發生。

這是安塔瑞斯－130火箭的首次發射。“安塔瑞斯”火箭2013年開始使用，共進行5次發射，前4次均成功。

發射部分失敗情況

（1）歐洲發射“伽利略-全面運行能力”衛星

2014年8月22日UTC時間12：27（北京時間20：27），“伽利略-全面運行能力”（Galileo-FOC）首發的2顆衛星從庫魯航天發射中心搭乘聯盟－STB/弗雷蓋特－MT運載火箭升空。

發射似乎一切正常，約T+9.5min時，聯盟－STB火箭與弗雷蓋特上面級分離。之后，弗雷蓋特上面級按計劃完成了2次點火，點火持續時間沒有任何異樣出現。約T+3h48min時，衛星與上面級分離，似乎進入23522km、傾角55.04°的預定軌道。至此，阿里安航天公司和歐洲航天局（ESA）官方根據遙測數據宣布發射任務成功。

然而幾小時后，歐洲航天局和阿里安航天公司的地面跟蹤站發現這2顆衛星運行在錯誤的軌道上。美國空間目標監視部門也在近地點13700km、遠地點25900km、傾角49.7°的軌道上發現了這2顆衛星。

經調查委員會歷時1個半月的調查得出，故障原因是弗雷蓋特上面級燃料輸送管路凍結。因為該型號火箭的燃料輸送管路與另一個輸送超低溫氦（用于推進劑貯箱增壓）的管路相鄰，熱傳遞的作用使燃料管路的溫度降低，低于肼推進劑的冰點－52℃，因此造成燃料管路中肼推進劑凍結。對故障采取的修正措施包括：重新進行系統熱分析，修改相關設計文件以及更改輸送管路的制造、裝配、集成和檢查規程。

“聯盟”火箭于10月30日恢復發射，從拜科努爾發射場將俄羅斯的子午線－7（Meridian－7）軍用通信衛星成功送入太空。

（2）俄羅斯發射快訊－AM6衛星

2014年10月21日UTC時間15：09（北京時間23：09），快訊－AM6通信衛星搭載質子－M/微風－M火箭從拜科努爾航天發射場發射升空。發射過程按計劃進行，沒有出現異常，俄羅斯官方宣布發射成功。

然而，幾天后的跟蹤數據顯示，發射并不完美，衛星所在的軌道（近地點31312 k m，遠地點37780 k m，傾角0.7°）與預定值（近地點33799 k m，遠地點37787 k m，傾角0.18°±0.2°）存在偏差。原計劃通過星上電推進系統用3.5個月自行變軌到達GEO軌道，由于所處軌道偏低、星上電推進系統推力小和俄羅斯地面站的可見性問題，將使此時間延長至7個月。

調查數據顯示，質子－M火箭工作正常，但微風－M上面級4次點火過程的第4次提前關機的時間較長（比預計提前了24s）。有消息稱，微風上面級未能正常完成第4次點火，衛星插入速度比正常值低50m/s；也有報道稱，軌道偏差可能由飛行控制系統而不是推進系統故障引起。但第4次點火性能不足的準確原因尚未公布。

3 特點與動向

俄羅斯保持發射數量領先，美國保持航天器擁有和研制技術領先

從發射角度看，俄羅斯2014年完成33次航天器發射任務，依然保持發射次數領先地位，但與位居第二的美國差距在縮小。美國2014年完成23次發射任務，在發射數量和發射質量方面均有較大提高。在航天器研制數量和所屬數量方面，美國則保持領先地位，拉大與其他國家的差距，尤其在微納型應用航天器的研制和應用方面，美國處于絕對領先地位。

在通信領域，美國和俄羅斯繼續對低軌通信星座進行更新換代。在2014年美俄發射的通信衛星中，仍有50%是低軌衛星。在導航領域，美國發射了4顆全球定位系統－2F（GPS－2F）衛星，替代早期的GPS－2A或GPS－2R衛星；俄羅斯發射了3顆全球導航衛星系統－M/－K（GLONASSM/－K）衛星，增強導航系統能力；歐洲發射首批“伽利略”（Galileo）全面運行能力衛星，因火箭上面級問題未進入預定軌道，因而推遲了后續發射計劃，這將對歐洲“伽利略”系統的部署計劃造成影響。在對地觀測領域，美國國家偵察局的軍用秘密電子偵察載荷發射升空，高精度商用衛星[世界觀測－3（WorldView－3）]也投入使用；除此之外，美國還開始試驗由納衛星組成的對地觀測星座，低成本實現地區的連續觀測；俄羅斯也再次發射了“禿鷹”（Kondor）和“蓮花”電子偵察衛星以及“琥珀”（Yantar）返回式光學成像衛星；日本試驗使用了具備新系統結構的先進觀測衛星－1（ASNARO－1），分辨率優于0.5m；美國和日本聯合研制的“全球降雨測量”（GPM-Core）衛星發射入軌；以色列和埃及發射了高精度對地觀測衛星[分別是地平線－10（Ofeq－10）衛星和埃及衛星－2（EgyptSat－2）]，加強對地成像能力；中國發射了高分－2衛星，標志著民用航天進入亞米級。在預警領域，美國首次發射了2顆“地球同步軌道空間態勢感知計劃”（GSSAP）衛星，嘗試對同步軌道目標進行探測和詳察。在載人航天領域，美國完成了“獵戶座”（Orion）載人飛船的無人試驗飛行，邁出了載人火星探測的第一步。另外，中國成功發射了嫦娥－5試驗飛行器，成為全球第3個成功回收繞月航天器的國家。

微納航天器已進入實用階段，大大增加了應用衛星數量

2014年全球對微納航天器的研究和應用熱情進一步提升，微納航天器已經顯露出實用能力，未來低成本完成航天任務已成趨勢。從數量上看，微納航天器在2013年的基礎上又增加了63.46%，微納型應用航天器的數量占微納航天器總數的64.12%。對地觀測領域，美國將57顆分辨率為3～5m的納型對地觀測衛星成功送入軌道，形成對地觀測星座，采集地面圖像；日本發射了6顆微衛星，進行對地觀測任務的應用演示和驗證，占日本對地觀測衛星總數的60%。

美國單星質量呈降低趨勢，體現分散體系建設思想

歷來排名第一的美國在2014年的航天發射活動中顯示出一些新的特點。首先，單箭發射的航天器數量大幅提高；其次，單個航天器質量降低，這與美國航天分散體系建設的思想相吻合。2014年，美國發射的超過5000kg的軍用衛星僅1個，而2013年為5個。

“國際空間站”釋放方式得到充分利用，并進一步拓展釋放范圍和試驗新的入軌方式

空間站釋放這種新的航天器入軌方式在2014年大放異彩，成功進入空間站的航天器數量達到67個（如果“天鵝座”飛船發射順利，這個數字將達到96個），已經釋放了47個。隨著這種新興發射方式的成熟及其帶來的好處，研制者已經不滿足于發射方式僅限于納衛星，開始從納衛星向微衛星拓展。2014年11月，成功完成了50千克級微衛星的首次釋放。

除此之外，2014年還嘗試進行了利用獵鷹－9（Falcon-9）火箭將多顆衛星背負式釋放入軌，即將母衛星作為二次載荷搭載發射進入軌道，然后由二次載荷完成背負載荷的釋放入軌。2014年4月，美國康奈爾大學研制的5.5kg的“凱克”（KickSat）衛星搭乘“獵鷹”火箭進入軌道，之后由“凱克”衛星嘗試將其內部的104顆“精靈”（Sprite）芯片衛星釋放入軌。雖然由于空間輻射引起的單粒子翻轉事件導致“凱克”衛星釋放失敗，但此次嘗試的意義顯而易見，一旦這種釋放入軌方式試驗成功，空間飛行的成本和進入空間飛行的門檻將戲劇性降低，2015年還將繼續進行這種釋放方式的試驗。