全球小衛星發展勢頭強勁

劉潔（中國長城工業集團有限公司）

過去10 年，信息技術和制造技術的快速進步使得衛星部件的小型化發展成為可能，傳統只有大衛星才具備的功能和性能可以越來越多地由小衛星實現，同時小衛星還可以通過多星組網方式提供更高質量、更多創新的解決方案。小衛星從以往低成本驗證新技術的非商業應用，逐漸進入并占據商業衛星市場的重要地位，在衛星通信、衛星遙感、深空探測等領域持續釋放應用潛力。小衛星所創造的經濟價值和社會價值愈加彰顯，民用和軍用價值愈受關注。隨著全球航天界持續推進衛星制造及發射服務低成本化和規模化發展，小衛星技術和應用迎來了更加繁榮的時期。

本文調研了布萊斯技術公司（Brycetech）《2023 年小衛星數量》報告以及歐洲咨詢公司（Euroconsult）2023 版《小衛星市場前景》，分析了近10 年小衛星發展特點及未來趨勢。

1 小衛星發射數量明顯增多

關于小衛星的質量劃分區間，根據美國聯邦航空管理局（FAA）發布的《2018 年商業航天運輸報告》，明確將質量在600kg 以下的衛星劃分為小衛星。

Brycetech 公司《2023 年小衛星數量》報告顯示，2013-2022 年全球共發射航天器7956 個，其中小衛星數量占比87%。2022 年全球發射了2413 個航天器，其中小衛星2304 顆，數量占比95%（2021 年為94%）；2022 年全球186 次航天發射活動中108 次為小衛星發射任務（2021 年為80 次），年度小衛星發射數量占過去10 年小衛星發射總數的33%（2020-2022 年這3 年，小衛星發射數量占比為76%）；2022 年微、小型火箭發射的小衛星占比7%（2021 年為6%），中型和大型運載火箭發射了93%的小衛星。

2 小衛星發射質量增加

2013-2022 年全球共發射航天器總質量4900t，其中小衛星質量占比24%。過去10 年發射的航天器中，質量為201～600kg 的微小衛星數量最多，數量占比48%，質量占比22%；7t 以上的超大衛星總質量最高，質量占比26%，數量占比2%。

2022 年全球共發射航天器總質量991t，其中小衛星質量占比54%。質量為201～600kg 的微小衛星數量最多、總質量最高，分別占比70%和51%，其中包括“星鏈”（Starlink）衛星；超重型衛星數量占比1%，質量占比23%。

2019 年“星鏈”計劃和“一網”（OneWeb）系統進入空間部署階段以來，全球小衛星發射數量呈現數量級增長，排除這兩個大型星座計劃的影響，小衛星數量從2019 年263 顆增加到2022 年568 顆，增加1.2 倍；2022 年質量為10～200kg 的微衛星數量最多，占36%，10 年來數量首次超越質量1～10kg 的納衛星。2013-2022 年全球小衛星發射數量如圖1 所示。

圖1 2013-2022 年全球小衛星發射數量趨勢（單位：顆）

如果排除“星鏈”和“一網”衛星，2013 年以來全球發射小衛星的平均質量不足100kg。如果考慮“星鏈”和“一網”衛星在內，則全球發射小衛星的平均質量已經于2022 年首次超過200kg。2013-2022 年全球發射小衛星平均質量如圖2 所示。

圖2 2013-2022 年全球發射小衛星平均質量趨勢（單位：kg）

3 小衛星應用趨勢

通信衛星逐漸獲得主導地位

10 年來，全球發射的小衛星從最初絕大部分用于技術驗證到逐漸具備業務功能，目前已廣泛應用于低軌業務衛星星座項目。2013 年全球發射的小衛星中，61%為技術驗證衛星，通信和遙感衛星數量占比僅有19%；2022 年全球發射的小衛星中，通信衛星數量占比80%（其中“星鏈”和“一網”衛星共占75%），遙感衛星數量占比10%，技術驗證衛星數量占比7%，科學衛星數量占1%，其他類型衛星數量占比2%。如果排除“星鏈”和“一網”衛星，則2022年全球發射的遙感類小衛星數量最多。

商業衛星大規模增加

2013 年以來，全球每年發射的商業小衛星數量顯著增加，從2013 年的14 顆增加到2022 年的2090顆，非商業小衛星數量變化不明顯。2022 年全球發射的2304 顆小衛星中，商業小衛星為2090 顆（“星鏈”和“一網”衛星共1736 顆）。2013 年以來發射小衛星的運營方明顯增多，從2013 年的76 家增加到2022 年的204 家，增幅達1.7 倍。

2013-2022 年全球211 家運營商共發射5675 顆商業小衛星，其中88%由5 家運營商發射：美國太空探索技術公司（SpaceX）3570 顆，占比63%；行星公司（Planet）529 顆，占比9%；一網公司（OneWeb）504 顆，占比9%；蜂群技術公司（Swarm Technologies）173 顆，占比3%；頂尖全球公司（Spire Global）151 顆，占比3%。另外還有10 家公司運營發射小衛星數量超過15 顆。

發射次數逐年增多

2013-2022 年全球小衛星主要由美國、俄羅斯、印度、中國、法國和日本的火箭發射。2017 年美國發射的小衛星在本國發射的全部航天器中數量占比為27%，之后迎來快速增長，在2022 年高達87%；我國火箭發射小衛星的數量占比在2018 年最高，達20%，在2022 年降到7%。

2013-2022 年全球攜帶小衛星的發射任務次數穩步增加，如圖3 所示，2020 年以來全球連續3 年每年一半以上的火箭發射都攜帶了小衛星。

圖3 2013-2022 年全球小衛星發射任務次數（單位：次）

小火箭執行小衛星發射任務的次數總體呈現增長態勢

低軌巨型通信衛星星座的部署將帶動小衛星制造和發射活動繼續活躍，中型和大型火箭仍然是小衛星發射的主要選擇。小衛星的軍用和政府應用價值將逐漸體現，美國軍方將率先部署低軌國家安全小衛星星座。小衛星技術的進步和推廣還將促進地球靜止軌道（GEO）和非地球同步軌道（NGSO）衛星應用的融合。

2013-2022 年全球小火箭（低軌運力小于2268kg）執行小衛星發射任務的次數總體呈現增長態勢，從2013 年的11 次增長到2022 年的32 次，占比始終低于大中型火箭，其中2013 年占比最高，為39%，2022 年僅為7%；即使排除“星鏈”和“一網”衛星的發射任務，2022 年占比也僅為29%。這與美國獵鷹-9（Falcon-9）火箭通過拼車發射和搭載發射，將眾多小衛星送入太空有直接關系。2018-2022年全球發射小衛星5966 顆，其中獵鷹-9 火箭發射70%（“星鏈”和“一網”衛星共占60%），即使排除“星鏈”和“一網”衛星的發射任務，獵鷹-9 火箭仍是全球發射小衛星最多的火箭。

小衛星發展勢頭強勁

Euroconsult 公司2023 版《小衛星市場前景》顯示，預測2023-2032 年全球將發射小衛星約26104顆，其中星座項目的小衛星22131 顆，占85%。未來10 年小衛星發射總質量將達到約5438t，其中包括：商業小衛星4482t，約占82%；政府民用小衛星789t，約占15%；軍事小衛星146t，約占3%；學術研究小衛星21t，約占1%。如果排除“星鏈”衛星在外，2013-2022 年全球發射小衛星的平均質量為54kg，2023-2032 年發射小衛星的平均質量將增加至83kg。

報告顯示，2013-2022 年全球小衛星制造和發射收入共302 億美元（衛星制造207 億美元，發射服務95 億美元），2023-2032 年全球小衛星制造和發射收入將達到1105 億美元（衛星制造763 億美元，發射服務342 億美元）。據預測，未來10 年累計小衛星運營收入最高的地區為北美地區，約5970 億美元，占54%；其次亞洲約2870 億美元，占26%；歐洲約1630 億美元，占15%。

未來10 年，小衛星制造和發射收入將增長2.7倍，質量增長幅度更大，兩者之間的增長差距也體現出小衛星制造成本在未來10 年將繼續降低。

4 小結

未來10 年，商業小衛星星座項目將帶動全球的小衛星發射數量、質量激增，制造成本持續降低，制造和發射收入增加，應用價值在通信、遙感、空間科學和深空探測領域持續釋放。隨著“星艦”（Starship）、“火神”（Vulcan）、阿里安-6（Ariane-6）、維加-C（Vega-C）、H3 火箭等越來越多的低成本中型、大型和重型運載火箭投入使用，小衛星將獲得更好的發展空間，加速釋放更大的應用價值。