2015年　全球航天器發射統計分析

徐映霞 （北京空間科技信息研究所）

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2015年全球航天器發射統計分析

2015 Year in Review：Global Space Launches

徐映霞 （北京空間科技信息研究所）

編者按：

與2014年相比，2015年航天發射活動有所下降，全球共完成86次發射任務，全年發射航天器259個。這一年，載人航天相繼迎來“人類首次艙外活動50周年”和“‘國際空間站’連續有人駐留15周年”。美國仍保持航天器發射數量和研制技術全球領先地位；俄羅斯仍然保持發射次數領先，但事故頻發，航天器發射數量居全球第三；中國成功將本國首顆天文衛星“悟空”發射升空，并把世界空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衛星高分-4送入軌道；歐洲成功發射“激光干涉儀空間天線探路者”探測器，開啟了空間引力波探測先河，并成功部署新一代軍用通信衛星，進一步提升其在軌能力；日本“拂曉”金星探測器成功“復活”，使日本成為世界上第4個成功實現金星探測的國家。此外，對世界三大航天防務公司2015年的發射及航天防務領域的開發與拓展情況作了整體分析。

借此契機，本刊特推出2015年航天活動回顧專題，以便廣大讀者對2015年全球航天活動有一個整體的了解。

隨著中國高分－4地球同步軌道遙感衛星的成功發射，2015年全球航天器發射活動落下帷幕。本年度受到上半年美俄兩國發射失敗的影響，全球航天器發射數量比2014年有所下降，發射的航天器數量也有所減少。但與其他年度相比，由于近2年微納衛星發射數量的大幅增加，所以發射的航天器數量仍然處在高位。

2015年，全球共完成86次發射任務1有些統計將阿里安航天公司的1次亞軌道試驗計入，因而次數為87次，本文未計。（其中81次發射成功，3次發射失敗，2次發射部分成功2發射失敗指衛星未能入軌；發射部分成功指衛星發射入軌，但未入預定軌道或未能完成預定任務。），全年發射航天器259個（入軌航天器236個，因發射故障導致23個航天器損毀）。

1 按發射所屬國家的數據統計

2015年86次發射中，俄羅斯發射29次3從庫魯發射的“聯盟”火箭計入俄羅斯分類中。（其中1次發射失敗，2次發射部分成功），搭載航天器38個；美國發射20次（其中2次發射失敗），搭載航天器119個；中國發射19次，搭載航天器45個；歐洲發射8次，搭載航天器14個；印度發射5次，搭載航天器20個；日本發射4次，搭載航天器22個；伊朗發射1次，搭載航天器1個。

2015年全球發射航天器數量統計情況（按發射國家）

2015年的5次發射故障中，有2次是到“國際空間站”的貨運任務，1次通信衛星發射任務，1次對地觀測衛星發射任務（部分成功），1次小型運載火箭的首飛任務，涉及到的火箭分別是聯盟－2.1a （Soyuz－2.1a）、質子－M/微風－M（Proton－M/Briz－M）、獵鷹－9v1.1（Falcon－9v1.1）、“超級斯屆比”（Super Strypi）和聯盟－2.1v/“伏爾加”（Volga）火箭。

2 按航天器所屬國家的數據統計

在2015年發射的259個航天器中，按照航天器所屬國家或組織（用戶）統計，美國134個（其中21個發射失敗），中國44個，俄羅斯27個（其中2個發射部分成功），歐洲22個，日本4個，印度4個，其他國家或組織共24個（其中1個發射失敗）。

3 按航天器技術領域的數據統計

2015年發射最多的仍然是對地觀測衛星，其次是空間科學與技術試驗衛星、通信衛星、導航定位衛星、載人航天器和空間探測器。與2014年不同的是，2015年上半年俄羅斯和美國相繼出現發射失敗，涉及到俄羅斯的“聯盟”和“質子”兩大火箭家族以及美國的“獵鷹”火箭，使2015年度的商業發射大受影響，通信衛星的數量比2014年出現較大幅度減少。2015年有2次故障發射涉及載人任務，使2015年的貨運航天器任務發射次數比2014年減少1次。

2015年全球發射航天器數量統計情況（按所屬國家）

2015年全球發射航天器數量統計情況（按技術領域）

2014年和2015年發射航天器數量統計對比（按技術領域）

在2015年發射的259個航天器中，對地觀測衛星95顆（其中8顆失敗，1顆未能完成任務），空間科學與技術試驗衛星83顆（其中13顆失敗），通信衛星53顆（其中1顆失敗），載人及貨運航天器14個（其中1個失敗，1個未能完成任務），導航定位衛星14顆。

4 按航天器運行軌道的數據統計

運行軌道分布情況針對2015年發射入軌的236個航天器進行統計。按照航天器運行軌道劃分，運行在低地球軌道（LEO）的航天器180個，地球靜止軌道（GEO）38個，中地球軌道（MEO）11個，大橢圓軌道（HEO）5個，運行在非地球軌道的航天器2個。

5 按航天器質量的數據統計

在2015年發射的259個航天器中，按照航天器質量統計，質量不大于10kg的航天器124個，占2015年發射總數的47.88%；質量不大于500kg的航天器170個，占2015年發射總數的65.64%。雖然從數量上看，上面2個數量均不及2014年（分別為141個和191個），但從對全年的占比看，與2014年持平，可見微小衛星一直處于平穩發展狀態。2015年質量大于5000kg的大型航天器33個，超過2014年的24個。

2015年全球發射航天器數量統計情況（按運行軌道）

2015年全球發射航天器質量分布情況

2014年和2015年發射航天器統計對比（按航天器質量）

6 按航天器研制所屬國家的數據統計

航天器研制所屬國均按主承包商的所屬國統計。在2015年發射的259個航天器中，承包商屬于美國的143個，中國45個，俄羅斯25個，歐洲24個，日本5個，印度4個，其他國家13個。50kg及以上的衛星統計數量顯示，美國的研制數量僅占其總量的30%，中國的僅占其總量的51%。

2015年，較大型宇航公司的排名中包括4家美國公司、3家歐洲公司、2家俄羅斯公司和1家中國機構。這個排名針對50kg及以上衛星的研制情況進行統計，并且綜合考慮了航天器數量和質量等指標。

7 2015年度發射數據分析

從2015年發射航天器的統計數據可以看出，全球航天活動具有以下特點。

（1）受俄美發射失利影響，2015年發射次數和發射航天器數量有所減少

2015年全球發射的航天器統計情況（按研制所屬國家）

2015年全球各主承包商的航天器數量和質量統計情況

2015年第二季度經歷了3次發射失利，分別涉及俄羅斯的“聯盟”和“質子”火箭，以及美國的“獵鷹”火箭。“聯盟”火箭2015年的發射次數從2014年的22次減為17次；“質子”火箭在2014年也有一次發射失利，2014年和2015年發射次數持平。一些商業衛星公司擔心衛星受到火箭發射影響，紛紛推遲或取消了發射計劃，這對于俄羅斯后續的火箭發射任務也將產生影響。“獵鷹”火箭在2015年6月的故障之后，停滯了6個月，于12月底剛剛恢復發射，并推遲了2015年下半年的多項發射計劃。受到火箭發射次數減少的影響，2015年發射的航天器數量也低于2014年。

即使俄羅斯的兩大火箭家族均出現失利，俄羅斯2015年完成的發射任務次數依然保持領先地位，美國排在第二，僅比排在第三的中國多1次。在航天器研制數量和所屬國家數量方面，與2014年一樣，美國保持領先地位，遙遙領先于其他國家。

（2）運載火箭及衛星技術均取得突破，多項技術實現首飛

在火箭方面，2015年中國的火箭技術取得進展，首先在第一季度成功實現了遠征－1上面級的首飛，之后在第三季度又成功實現了長征－6和長征－11兩種新型火箭的首飛，增強了中國的衛星運載能力。中國還通過長征－6新型火箭首度實現了“一箭二十星”的發射，為微納衛星提供了低成本進入空間的方法，也為衛星的快速發射提供了有效途徑。

此外，美國太空探索技術公司在2015年6月發射失敗后，于12月的回歸發射中，首次成功進行了獵鷹－9v1.2火箭第一級有動力垂直回收，驗證了軌道運載火箭的回收技術，為未來實現可重復使用運載火箭發射、大大降低運載火箭的發射成本奠定了基礎。

在衛星方面，2015年第一季度2顆全電推進通信衛星首度入軌，開啟全電推進系統應用的先河。這2顆衛星由波音公司為亞洲廣播衛星公司和歐洲通信衛星公司美洲公司研制，壽命均為15年，整星發射質量僅為2000kg左右，大大提高了衛星的有效載荷占比率。隨著全電推進衛星的應用，發射成本將大幅降低，在軌壽命也不會受到衛星攜帶推進劑的數量影響。另外，3D打印技術也在2015年的多顆微納衛星上得到應用。

（3）微納衛星的發射數量居高不下，已成為拉高全年航天器發射數量的新常態

2015年，全球微納衛星的研制和應用熱度不減，由于低成本的特點，參與微納衛星研制的國家不斷增加。從發射數量上看，2015年微納衛星發射數量占全年衛星發射數量的50%以上。從研制和所屬國或組織角度看，約80%的微納衛星屬于美國，并由美國研制，進行各種新技術的試驗。可見，在微納衛星的研制和應用方面，美國處于絕對領先地位。

（4）利用外國技術，實現本國中大型通信衛星零的突破

2015年，泰雷茲-阿萊尼亞航天公司和中國空間技術研究院分別為土庫曼斯坦和老撾研制了該國首顆中大型應用業務衛星，并協助其完成相關地面支持服務，并為這些新興航天國家培養航天技術人才。

8 2015年發射失利情況

發射失敗情況

（1）俄羅斯發射墨西哥通信衛星失敗

北京時間2015年5月16日13：47：39，質子－M/微風－M火箭搭載墨西哥衛星－1（Mexsat－1）從拜科努爾航天發射場發射升空。

發射最初階段一切正常，發射327s時，火箭第三級正常點火，按計劃應在發射571s時關機。飛行480s時，地面監測顯示“結構參數正常”、“穩定良好”、“飛行按計劃進行”。然而，在發射497s、飛行高度161km時，地面運行中心與火箭的遙測信號突然中斷。火箭未達到入軌速度，火箭第三級、微風上面級以及墨西哥衛星－1再入地球大氣層燒毀，殘骸隕落在外貝加爾邊疆地區。

據媒體報道，發射當日俄羅斯召開了第一次緊急會議，對已有的數據進行初步分析。17日成立了調查委員會，分析導致“質子”火箭再一次發射失敗的原因。據非官方的消息，故障調查從發射497s出現的故障開始，綜合考慮1988年（火箭第三級在發射540s時出現故障，當時的原因歸結于發動機燃料管路的加工缺陷）和2014年（火箭在發射545s時出現故障，原因是連接第三級舵機發動機渦輪泵的接口損壞，喪失結構整體性，使管路損壞）的“質子”火箭第三級故障，徹底搞清故障原因，加以解決。

（2）美國發射第8艘“龍”飛船失敗

北京時間2015年6月28日22：21，獵鷹－9v1.1火箭搭載“龍”（Dragon）飛船從卡納維拉爾角航天發射場發射升空。

跟蹤錄像顯示，發射2min19s時，飛行高度45km，火箭上部出現推進劑泄漏，迅速蔓延至整個火箭；發射2min22s，火箭開始解體，“龍”飛船與火箭分開；發射2min27s時，火箭爆炸，第一級損毀，損毀時仍處于點火狀態。爆炸未致飛船損壞，墜落大西洋前飛船遙測信號發送仍正常。

2015年6月28日，美國獵鷹－9火箭爆炸瞬間

初步分析表明，火箭第一級工作正常，異常出現在火箭第二級的液氧貯箱，經過進一步分析確定，造成液氧貯箱過壓的原因是火箭第二級液氧貯箱的支撐支架斷裂，使復合材料制成的氦氣瓶不能承受住壓力，因而導致了本次故障。

（3）美國 “超級斯屆比”火箭首發失敗

北京時間2015年11月3日11：45，美國“超級斯屆比”火箭搭載13顆小衛星從夏威夷考愛島的美國海軍太平洋導彈靶場發射升空。按正常發射程序，火箭應在發射13min后進入413km×489km、傾角97.4°的預定軌道。

發射過程中，箭載遠程相機一直跟蹤火箭上升過程。上升初始階段正常，火箭正常自旋，利用4個傾斜尾翼穩定火箭，建立了2.5r/min的自旋速率。隨后火箭出現飛行不穩定，開始搖擺且不可控，火箭穩定系統無法使火箭擺脫圓錐運動。發射視頻被切斷的最后時刻，遙測顯示火箭劇烈翻滾。據業余觀測者的視頻，發射約58s時發生了能量事件，火箭結構解體，但火箭解體原因不明。1h后，美國空軍發布信息，確認發射失敗，但沒有提供任何細節。

“超級斯屆比”火箭首飛的道路十分漫長，在2013－2015年間遭遇多次推遲。在第一級LEO－46發動機的地面試驗過程中，曾發現了潛在的問題，即發動機室的絕緣材料內襯燃燒。雖然絕緣材料內襯的燒穿不至于給發動機室帶來致命損害，而且這個問題很容易通過改進設計在未來的生產中避免，但此次首飛使用的火箭已經采用之前的設計投產。在發射前進行火箭的全面評審時，各方考慮到任務進度的一再延遲，不得不接受這個現實，可見本次飛行在首飛的風險之上，附加了新的風險。

“超級斯屆比”火箭任務屬于美國國防部“近地軌道納衛星集成防御自主系統”（LEONIDAS）計劃。該計劃包括運載火箭在內的全套“作戰響應空間”（ORS）概念，其核心就是通過模塊化、流水線方式大批量生產質量約300kg的小衛星，并使其低成本、快速進入LEO軌道，探尋降低軍事航天任務成本的新方式，同時縮短發射活動的準備時間。本次任務是該計劃的第4次任務，目標是演示低成本的快速響應運載火箭技術。

發射部分成功情況

（1）俄羅斯發射“進步”貨運飛船失利

北京時間2015年4月28日15：09，聯盟－2.1a運載火箭搭載質量7290kg的進步 M－27M飛船從拜科努爾航天發射場發射升空。

按計劃飛船應在發射8min48s后與火箭第三級分離，但飛船和火箭第三級的遙測信號在發射8min46.8s時，即分離前約1.5s中斷，未能覆蓋到分離過程，中斷之前的遙測信號顯示，在起飛8min44.97s時第三級關機。火箭和飛船的數據都消失的事實可能意味著兩者經歷了使任務走向失敗的災難性事件。（詳情請看本刊2015年第7期）

（2）俄羅斯發射“老人星”衛星失利

北京時間2015年12月5日22：09，老人星－ST （Kanopus－ST）海洋監視衛星以及1個雷達標定球搭乘聯盟－2.1v/“伏爾加”火箭從普列謝茨克航天發射場發射升空。發射過程按計劃進行，未出現異常，俄羅斯官方宣布發射成功。然而24h后，俄羅斯宣布有1顆航天器未能與“伏爾加”上面級成功分離，北美防空聯合司令部的監測數據顯示，僅有1顆有效載荷在軌。

俄羅斯“老人星”

根據后來的報道，按照發射程序，上面級在發射約2h時發出分離指令，與攜帶的2個有效載荷分離，然而僅有質量16kg的雷達標定球成功分離，老人星－ST衛星的1個火工分離裝置（共4個）未成功實施點火，因而未能與上面級成功分離。之后衛星開始發送信號，地面控制站錯誤地認為接到的信號是衛星狀態良好的確認信號。直到12月6日上午，因在軌道上僅發現2個目標（1個是上面級，1個是有效載荷），地面控制站才意識到衛星仍與上面級相連，遂開始發指令使上面級進行離軌點火，使其快速離軌。但由于上面級仍然與衛星相連，質量較大，剩余的推進劑只能完成部分離軌機動，之后兩者進入113km×591km的軌道，預計2天后再入。北京時間12月8日凌晨，上面級與衛星的組合體上分離出1個目標，但根據兩者巨大的質量差異判斷，衛星可能仍未能與上面級分離，這個目標可能是由于空氣動力使組合體上的1個小部件分離。北京時間12月8日13：43，組合體在大西洋上空再入地球大氣層。