付郁 張繼榮
(1 北京空間科技信息研究所 2 中國空間技術研究院)

2022 年是世界航天發展歷史上創造新紀錄的一年。在美國、中國航天的強勁帶動下,全球航天活動高位推進,全年共完成186 次航天發射,其中179 次發射成功,7 次發射失敗,合計發射航天器2505 個,其中成功入軌航天器2482 個,創造了運載火箭發射次數和航天器年度發射數量的歷史新高。
2022 年,全球運載火箭發射次數大幅躍升,自2018 年以來連續5 年破百,相較上年增幅達到27%,全年累計進行了186 次航天發射活動,是1957 年有航天發射活動以來的最高值;美國、中國火箭發射次數均創本國新高,是近年來世界航天發射次數持續攀高的主要驅動力量。發射航天器共計2505 個,繼2020年全球發射航天器數量首次破千、2021 年突破1800 后,再創歷史新高,相較上年增幅達到34%。
2022 年,全球運載火箭發射成功率達到96%,其中除歐洲織女星-C(Vega-C)火箭外,其他現役主流火箭發射成功率達到100%。“長征”“獵鷹”(Falcon)系列火箭表現搶眼,“長征”系列火箭全年發射53 次,將其2021年創造的年度48次發射紀錄進一步提升;“獵鷹”火箭全年發射61 次,創造了年度單一型號火箭的發射紀錄。俄羅斯主流火箭發射可靠性持續提升,以“聯盟”(Soyuz)、質子-M(Proton-M)火箭為代表的俄羅斯主流火箭已經實現連續4 年發射成功率100%。
與2020、2021 年10 次發射失敗相比,2022 年發射失敗次數有所回落,為7 次,包含6 次新興商業火箭和1 次歐洲織女星-C 火箭。歐洲火箭發射可靠性近年整體不穩,2019、2020 和2022 年均有火箭發射失利。近年來各國商業小型運載火箭發展活躍,但航天發射高技術門檻、高風險屬性仍然存在,加之商業初創公司在高可靠性和低成本之間的權衡考量,導致新興火箭成功率不高。
2022 年,全球發射航天器數量相較2021 年增幅達到36%,總數量為2505 個,其中300kg 以下小衛星占比高達93.6%。自2010 年以來,隨著小衛星業務化應用能力不斷提升,引得商業資本大量涌入航天領域,掀起一輪全球“軌道革命”。低軌商業遙感星座、低軌互聯網巨型星座、低軌物聯網星座相繼啟動大規模部署,基于3U 立方體衛星技術的“鴿群”(Flock)中分辨率光學遙感星座、“狐猴”(Lemur)氣象數據采集星座和百公斤量級的“冰眼”(ICEYE)SAR星座等已經實現在軌業務化運行;以“星鏈”(Starlink)、“一網”(OneWeb)為代表的低軌互聯網巨型星座,采用100 ~300kg 量級小衛星,保持高密度部署態勢,持續革新衛星制造理念;“蜂群”(Swarm)、“阿斯特羅宇航”(Astrocast)等星座基于微納衛星,實現大量部署,持續探索“機器到機器”(M2M)物聯網通信技術。同時,小衛星技術加速了低成本、標準化、模塊化、商業現貨器件發展,使得更多中小國家進入新興航天國家行列。
全年186 次運載火箭發射中,中國年度發射次數首次突破60 大關,達到64 次,為本國及國際用戶發射航天器數量達186 個,發射次數及發射航天器數量均實現增長,其中中國航天科技集團有限公司“長征”系列運載火箭完成53 次發射,發射成功率100%,已實現連續128 次發射成功。美國發射次數達到87 次,發射航天器數量2148 個,單箭平均發射航天器數量為24.7 個,運載能力突出。其中“獵鷹”系列火箭發射61 次,部署航天器2021 個,含“星鏈”星座衛星1722 個。俄羅斯火箭發射次數為22 次,發射航天器85 個,發射次數和發射航天器數量均較2021 年有所下降;歐洲火箭發射5 次,發射航天器15 個,發射情況與上一年度持平;日本火箭發射1 次,發射9 個航天器,但發射失敗,本年度沒有實現航天器入軌;印度火箭發射5 次,發射航天器54 個;此外,伊朗和韓國火箭均實現1 次成功發射。
從發射成功入軌的航天器總質量統計來看,美國火箭自2016 年起連續第七年排名全球第一,2022年發射入軌總質量達到734.27t;中國以197.21t位列第二,大幅度領先第三名俄羅斯及其他國家和地區。

2022 年各國/地區研制航天器總數量和總質量統計(僅統計成功入軌)

2022 年各國/地區所屬航天器數量統計表

2022 年各國/地區火箭發射次數及發射航天器數量統計表(含發射失敗)

續表
按照2482 個成功入軌航天器所歸屬的國家或地區統計,美國航天器數量為1956 個,繼續以絕對優勢排名第一。美國航天器大幅領先的主要原因在于,美國太空探索技術公司(SpaceX)繼續推動“星鏈”星座部署,分34 批次部署了1722 顆“星鏈”衛星;同時,美國78 顆對地觀測衛星中,包含“鴿群”“狐猴”的8 個系列商業遙感星座70 顆衛星,政府軍用和民用對地觀測衛星僅有8 顆。屬于歐洲的航天器數量為200 個,位居全球第二位,其主要構成是“一網”通信衛星星座,分3 個批次部署了110 顆“一網”衛星;屬于中國的航天器數量為184 個,排名第三;俄羅斯航天器數量49 個,排名延續全球第四名。
按成功入軌航天器研制國家或地區統計,美國研制航天器數量與質量均排名第一,中國均排名第二。
從數量看,美國研制的航天器數量為2061 個,較2021 年增加約34%,占全球入軌航天器總數的83%,主要原因是美國太空探索技術公司的“星鏈”衛星和歐洲“一網”星座衛星目前都在美國研制,這兩個星座的衛星總數達1832 顆,占比美國全年研制總數的89%;中國研制的航天器數量為184 個,比2021 年增加約63%,仍大幅度領先歐洲,位居全球第二位;歐洲研制航天器數量為94 個,位居全球第三位;俄羅斯研制航天器數量為51 個,位居第四位;日本研制航天器數量為13 個,位居第五位。
從質量看,美國研制的航天器總質量達到716.3t,較2021 年增長約60%;中國研制航天器總質量達到197.1t,且大幅領先俄羅斯,穩居全球第二位;俄羅斯研制航天器總質量為64.7t,相較上一年有所下降,排名第三位。
按成功入軌航天器研制單位統計,能夠清晰看出宇航領域的發展動向。
近年來,大量新興商業公司采取宇航制造+運營服務的上下游垂直一體化集成發展模式,基于小衛星發展低軌大規模商業互聯網星座或商業遙感星座。強烈的星座建設需求和高強密度建設節奏,使得這類公司研制發射的衛星數量快速攀升。但總體而言,這類公司的宇航制造能力重點聚焦于專業領域,具有較為成熟的小衛星規模化制造能力,以滿足公司自身商業星座建設需求為主,一般不面向市場用戶提供宇航制造服務。2022 年,按照研制發射航天器數量排名,美國太空探索技術公司和一網公司(OneWeb)分別以1727 顆、110 顆排名前二。在全球排名前十的宇航企業中,有6 家為垂直一體化集成的商業公司,整體表現搶眼;僅有中國空間技術研究院、上海航天技術研究院、中國科學院微小衛星創新研究院3 家傳統的宇航制造商,以及專注于研制微納衛星的加拿大多倫多大學航空航天研究所。

2022 年全球發射入軌的航天器按技術領域分布情況

2022 年研制發射航天器總質量排名前十的宇航企業或機構

2022 年研制發射航天器數量排名前十的宇航企業或機構
按照研制發射航天器總質量排名,傳統宇航制造商在全球排名10 強中占據8 個席位,每家企業的平均單星質量均超過2t;新興垂直一體化商業公司僅占有2 個席位,且2 家新興公司的平均單星質量均不足0.5t。具體而言,美國太空探索技術公司以559.55t 總質量排名第一,其主要業務聚焦于低軌互聯網星座和商業載人航天器;中國空間技術研究院以112.88t 排名第二,業務涉及對地觀測、通信、載人航天器、科學與技術試驗領域,綜合優勢突出。
按成功入軌航天器的技術領域統計,通信衛星總數達到1956 個,占比超過八成,繼續保持高位高速推進,“星鏈”“一網”低軌互聯網星座持續建設,以及“開普勒”(Kepler)、“太空蜜蜂”(SpaceBee)等一大批物聯網星座在軌部署,是推高通信衛星發射數量的主要因素。科學與技術試驗衛星255 顆、對地觀測衛星234 顆,分列第二、第三位。
截至2022 年底,全球在軌工作航天器達到7217 個。其中,按照航天器所歸屬的(用戶)國家統計,美國最多,達4731 個,歐洲1003 個,俄羅斯219 個,日本108 個,印度76 個,其他國家或組織共1080 個。

在軌航天器數量按所屬國家/地區統計(截至2022 年底)
在軌運行的7217 個航天器中,按照航天器技術領域統計,通信衛星數量最多,達到4923 顆,對地觀測衛星1185 顆,科學與技術試驗衛星886 顆,導航定位衛星156 顆,空間探測器56 個,載人航天器11 個(包括“國際空間站”、載人及貨運飛船)。從占比看,通信、對地觀測和導航構成的應用衛星占比接近85%,占據絕對主導地位。

在軌航天器數量按技術領域統計(截至2022 年底)
在軌運行的7217 個航天器中,運行軌道為低地球軌道(LEO)的航天器數量最多,達6348 個,占在軌航天器總數的87.96%,在低軌大規模星座持續高密度部署背景下,低軌空間競爭激烈、軌道資源漸趨緊張;地球靜止軌道(GEO)610 個,中地球軌道(MEO)148 個,高橢圓軌道(HEO)53 個,非地球軌道58 個。

在軌航天器數量按運行軌道分布情況(截至2022 年底)
在中國航天高速發展以及美國商業航天火熱發展帶動下,世界航天蓬勃推進,運載火箭發射次數逐年攀高,航天器發射數量階躍式增長,推動2022 年成為世界航天創造新歷史的一年。展望2023 年,世界航天將延續活躍態勢,特別是由于低軌巨型星座持續部署,“軌道革命”愈演愈烈,并進一步催生“發射革命”,帶動火箭發射次數和航天器發射數量持續在高位增長,世界航天發展將更加值得期待。
(本文數據信息來自space.skyrocket.de 網站、spaceflightnow 網站、nextspaceflight 網站)