全球航天器發(fā)射統(tǒng)計(jì)與分析

徐映霞（北京空間科技信息研究所）

全球航天器發(fā)射統(tǒng)計(jì)與分析

2016 Year in Review: World Space Launches

徐映霞
（北京空間科技信息研究所）

編者按：

與前2年相比，2016年全球航天發(fā)射次數(shù)與發(fā)射的航天器數(shù)量都有所下降，全球共完成85次發(fā)射任務(wù)，全年發(fā)射航天器209個(gè)。中國(guó)航天年度發(fā)射次數(shù)再創(chuàng)新高，與美國(guó)并列全球第一，結(jié)束了俄羅斯自2004年以來(lái)一直保持的領(lǐng)先地位。2016年是中國(guó)航天事業(yè)創(chuàng)建60周年，中國(guó)取得了舉世矚目的成就：中國(guó)長(zhǎng)征－5火箭首飛大捷；世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星墨子號(hào)發(fā)射成功；中國(guó)首個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室天宮－2成功入軌。為中國(guó)從航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，國(guó)外航天發(fā)射活動(dòng)也精彩紛呈。美國(guó)首次成功在海上平臺(tái)回收第一級(jí)火箭；“朱諾”探測(cè)器成功進(jìn)入木星軌道；俄羅斯新型貨運(yùn)飛船首射成功；歐洲載有新一代有效載荷的歐洲通信衛(wèi)星－9B成功發(fā)射，成為世界上首顆投入業(yè)務(wù)應(yīng)用的激光通信數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星；日本“拂曉”金星探測(cè)器再次嘗試入軌終獲成功；印度完成“印度區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”部署。

借此契機(jī)，本刊特推出2016年航天活動(dòng)回顧專題，以便廣大讀者對(duì)2016年全球航天活動(dòng)有一個(gè)整體的了解。

2016年全球航天器發(fā)射活動(dòng)已經(jīng)落幕?？傮w來(lái)看，2016年全球航天發(fā)射次數(shù)與發(fā)射的航天器數(shù)量低于前2年，但仍然處于歷史高位水平。最大的變化是俄羅斯的突然低迷和中國(guó)的快速崛起。俄羅斯丟掉了保持長(zhǎng)達(dá)12年之久的年度發(fā)射次數(shù)冠軍地位，僅屈居第三，而近些年一直位居第三的中國(guó)年度發(fā)射次數(shù)首次突破20次，與美國(guó)并列首位。

2016年，全球共完成85次發(fā)射任務(wù)1，全年發(fā)射航天器209個(gè)（入軌航天器206個(gè)，因發(fā)射故障導(dǎo)致2個(gè)航天器損毀，因飛船在軌釋放未獲成功導(dǎo)致1個(gè)航天器損毀）。

1 按發(fā)射所屬國(guó)家的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在全年85次運(yùn)載火箭發(fā)射中，美國(guó)和中國(guó)的發(fā)射次數(shù)同為22次，位列年度第一，結(jié)束了俄羅斯自2004年以來(lái)一直保持的領(lǐng)先地位。美國(guó)發(fā)射航天器72個(gè)，中國(guó)發(fā)射航天器40個(gè)；俄羅斯完成19次發(fā)射，發(fā)射航天器27個(gè)；歐洲完成9次發(fā)射，發(fā)射航天器20個(gè)；印度完成7次發(fā)射，發(fā)射航天器34個(gè)；日本完成4次發(fā)射，發(fā)射航天器14個(gè)；以色列和朝鮮各完成1次發(fā)射，分別發(fā)射1個(gè)航天器。

2016年俄羅斯航天發(fā)射活動(dòng)上下半年差異較大，上半年發(fā)射活動(dòng)較為活躍，而下半年除“國(guó)際空間站”運(yùn)輸任務(wù)之外，未執(zhí)行其他航天發(fā)射任務(wù)，全年總發(fā)射次數(shù)由以往的30次左右下降到19次?！百|(zhì)子”（Proton）火箭僅執(zhí)行了3次發(fā)射任務(wù)，達(dá)到自1973年以來(lái)的最低值。美國(guó)依靠獵鷹－9（Falcon－9）火箭的商業(yè)發(fā)射，上半年航天發(fā)射活動(dòng)勢(shì)頭強(qiáng)勁，但受到9月1日獵鷹－9火箭發(fā)射臺(tái)爆炸事故后停飛的影響，下半年表現(xiàn)一般。中國(guó)航天發(fā)射活動(dòng)創(chuàng)歷史新高，年度發(fā)射以22次的紀(jì)錄與美國(guó)并列第一。印度、歐洲航天發(fā)射也呈持續(xù)上升態(tài)勢(shì)，日本航天發(fā)射與上一年基本持平。

2016年全球發(fā)射航天器數(shù)量按發(fā)射國(guó)家統(tǒng)計(jì)情況

2 按航天器所屬國(guó)家的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在2016年發(fā)射的209個(gè)航天器中，按照航天器所屬（用戶）國(guó)家統(tǒng)計(jì)，美國(guó)87個(gè)（其中1個(gè)從飛船釋放失敗），中國(guó)36個(gè)，歐洲22個(gè)，俄羅斯16個(gè)，日本15個(gè)，印度12個(gè)，其他國(guó)家或組織共21個(gè)。去掉50kg以下航天器后，中國(guó)以發(fā)射27個(gè)航天器的數(shù)量反超美國(guó)，排名第一。

2016年全球發(fā)射航天器數(shù)量按所屬國(guó)家統(tǒng)計(jì)情況

2015年和2016年全球發(fā)射航天器數(shù)量按所屬國(guó)家對(duì)比

3 按航天器應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2016年全年發(fā)射最多的仍然是對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，其次是空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、載人及貨運(yùn)航天器和空間探測(cè)器。載人飛行任務(wù)次數(shù)與2015年持平。受美俄下半年商業(yè)發(fā)射活動(dòng)下降的影響，2016年度通信衛(wèi)星的數(shù)量大幅減少，質(zhì)量低于50kg的微納航天器數(shù)量也出現(xiàn)較大降幅。

2016年全球發(fā)射航天器數(shù)量按任務(wù)領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)情況

2015年和2016年全球發(fā)射航天器數(shù)量按任務(wù)領(lǐng)域?qū)Ρ?/p>

在2016年發(fā)射的209個(gè)航天器中，對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星102顆，空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星50顆，通信衛(wèi)星26顆，導(dǎo)航定位衛(wèi)星15顆，載人及貨運(yùn)航天器14個(gè)，空間探測(cè)器2個(gè)。

4 按航天器運(yùn)行軌道的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在2016年入軌的206個(gè)航天器中，運(yùn)行在低地球軌道（LEO）的航天器最多，達(dá)到155個(gè)，占全年發(fā)射總數(shù)的3/4以上，地球靜止軌道（GEO）38個(gè)、中地球軌道（MEO）10個(gè)、大橢圓軌道（HEO）1個(gè)、非地球軌道2個(gè)。但是從質(zhì)量不小于50kg的航天器數(shù)量看，低地球軌道衛(wèi)星數(shù)量較前些年變化不大。

2016年全球發(fā)射航天器數(shù)量按運(yùn)行軌道分布統(tǒng)計(jì)情況

2015年和2016年全球發(fā)射航天器數(shù)量運(yùn)行軌道分布對(duì)比

5 按航天器質(zhì)量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

近幾年，質(zhì)量低于50kg的微納衛(wèi)星均占年度發(fā)射數(shù)量的50%以上。受美俄火箭故障的影響，2016年有所下降，占到發(fā)射總數(shù)量的45%。

2016年全球發(fā)射航天器質(zhì)量分布情況

2015年和2016年全球發(fā)射航天器按航天器質(zhì)量統(tǒng)計(jì)對(duì)比

搭載發(fā)射和空間站釋放是微納衛(wèi)星進(jìn)入軌道的主要方式，尤其是空間站釋放已成熟使用，大大增加了近年來(lái)微納衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量。2016年，美國(guó)首度利用貨運(yùn)飛船脫離空間站返回途中變軌成功釋放納衛(wèi)星，這種部署方式將進(jìn)一步拉高未來(lái)微納衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量。

6 按航天器研制所屬國(guó)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

航天器研制所屬國(guó)均按主承包商的所屬國(guó)統(tǒng)計(jì)。在2016年發(fā)射的209個(gè)航天器中，美國(guó)研制的航天器為98個(gè)，較2015年下降較多；中國(guó)研制37個(gè)，也比2015年有所減少；歐洲與2015年持平，為24顆；俄羅斯比2015年減少約1/3，降為16個(gè)；而日本和印度分別增長(zhǎng)了2倍，均達(dá)到12個(gè)；其他國(guó)家為10個(gè)。

去掉50kg以下航天器的統(tǒng)計(jì)數(shù)量顯示，美國(guó)的研制數(shù)量?jī)H為原來(lái)的37.76%，俄羅斯的研制數(shù)量下降最少。美國(guó)在微納航天器研究領(lǐng)域一直較為活躍，2016年研制數(shù)量為61個(gè)，雖受獵鷹－9火箭事故影響，發(fā)射數(shù)量較2015年有所下降，但遠(yuǎn)超其他所有國(guó)家的總和；中國(guó)2016年研制數(shù)量為9個(gè)，不如2015年，但仍排在第二。

2016年，較大型宇航公司的排名針對(duì)50kg及以上衛(wèi)星的研制情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且綜合考慮了航天器數(shù)量和質(zhì)量等指標(biāo)，登上前10排名榜的包括4家美國(guó)公司、2家中國(guó)公司、2家歐洲公司、1家俄羅斯公司和1家印度公司。這10家公司的航天器研制總數(shù)量占全球50kg及以上航天器總數(shù)的69.83%。

2016年全球發(fā)射的航天器按航天器研制所屬國(guó)統(tǒng)計(jì)

2016年各主承包商的航天器數(shù)量統(tǒng)計(jì)1）

中國(guó)空間技術(shù)研究院（CAST）與美國(guó)勞拉空間系統(tǒng)公司（SS/L）研制數(shù)量同為16個(gè)，研制航天器質(zhì)量也大體相當(dāng)，但考慮到中國(guó)空間技術(shù)研究院還研制了2顆微納衛(wèi)星，研制總數(shù)為18顆，因此排名第一。印度空間研究組織（ISRO）首次登上排名榜，排在第4。上海航天技術(shù)研究院的研制數(shù)量與洛馬公司（LM）同為4個(gè)，但在研制航天器總質(zhì)量方面落后，因此未能進(jìn)入前10名。2013年和2014年蟬聯(lián)榜首的俄羅斯信息衛(wèi)星系統(tǒng)-列舍特涅夫公司（ISS Reshetnev）以及年年上榜的歐洲空客防務(wù)與航天公司（ADS）2016年的研制數(shù)量?jī)H為3個(gè)，排名跌出前10。

7 2016年度全球航天器發(fā)射情況分析

從2016年全球航天器發(fā)射情況統(tǒng)計(jì)分析可以看出，世界航天活動(dòng)具有如下特點(diǎn)和動(dòng)向。

（1）全球發(fā)射活動(dòng)呈現(xiàn)新的格局，中國(guó)可與強(qiáng)國(guó)比肩

2016年，中國(guó)年度航天發(fā)射次數(shù)歷史性地與美國(guó)并列全球第一。這既有中國(guó)航天加速發(fā)展的內(nèi)因，也有美國(guó)因獵鷹－9火箭事故停飛以及俄羅斯下半年發(fā)射活動(dòng)大幅下降的外因。展望2017年，俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)（Roskosmos）總經(jīng)理伊戈?duì)枴た岂R洛夫2016年12月28日表示，俄羅斯2017年發(fā)射次數(shù)將翻番，即接近40次；美國(guó)獵鷹－9火箭恢復(fù)發(fā)射服務(wù)，2017年發(fā)射次數(shù)也將進(jìn)一步提高；2017年中國(guó)航天發(fā)射也將超過(guò)30次，達(dá)到歷史新高。

（2）多個(gè)新型火箭實(shí)現(xiàn)首飛，納衛(wèi)星部署新方式成功驗(yàn)證

2016年，中國(guó)繼續(xù)完善“長(zhǎng)征”火箭家族的運(yùn)載能力，完成了長(zhǎng)征－7和長(zhǎng)征－5火箭的首飛。日本的艾普斯龍－2（Epsilon－2）固體運(yùn)載火箭首次執(zhí)行衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，成功發(fā)射350kg的空間科學(xué)衛(wèi)星。美國(guó)德?tīng)査?（Delta－4）的2種改進(jìn)型火箭實(shí)現(xiàn)首飛，分別將美國(guó)國(guó)家偵察局（NRO）的1顆雷達(dá)成像衛(wèi)星和美國(guó)空軍航天司令部（AFSPC）的2顆地球同步軌道（GSO）巡視衛(wèi)星送入軌道，軌道-ATK公司的安塔瑞斯－230（Antares－230）火箭首飛成功，完成“天鵝座”（Cygnus）商業(yè)貨運(yùn)飛船“國(guó)際空間站”補(bǔ)給任務(wù)。俄羅斯“質(zhì)子－M/微風(fēng)”（Proton－M/Briz）火箭改進(jìn)型成功完成首飛，將國(guó)際通信衛(wèi)星－21（Intelsat－21）送入軌道。

2016年，軌道-ATK公司首度嘗試了貨運(yùn)飛船返回途中釋放衛(wèi)星的方式，分別在6月和11月完成“國(guó)際空間站”商業(yè)貨運(yùn)任務(wù)后、再入大氣之前，從“天鵝座”飛船釋放了9顆立方體衛(wèi)星，雖然其中1顆因釋放裝置出現(xiàn)問(wèn)題未能成功，但這種新的納衛(wèi)星入軌方式已獲得成功驗(yàn)證，未來(lái)將進(jìn)一步豐富微納衛(wèi)星的部署方式，提高微納衛(wèi)星的發(fā)射部署機(jī)會(huì)。

美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）繼續(xù)進(jìn)行獵鷹－9火箭第一級(jí)的回收試驗(yàn)，首次成功實(shí)現(xiàn)海上回收，2016年共進(jìn)行了8次試驗(yàn)，5次取得成功。該公司的下一步計(jì)劃是利用回收的第一級(jí)火箭進(jìn)行商業(yè)發(fā)射。

（3）2個(gè)新發(fā)射場(chǎng)投入使用，成功完成首次發(fā)射任務(wù)

2 0 1 6年，俄羅斯的東方航天發(fā)射場(chǎng)（Vostochny）和中國(guó)的文昌航天發(fā)射場(chǎng)啟用。東方航天發(fā)射場(chǎng)位于遠(yuǎn)東地區(qū)的阿穆?tīng)栔?，該發(fā)射場(chǎng)的建成使用將增強(qiáng)俄羅斯航天發(fā)射活動(dòng)的自主性，降低對(duì)哈薩克斯坦拜科努爾發(fā)射場(chǎng)的依賴。2016年4月28日，聯(lián)盟－2.1a/“伏爾加”（Volga）火箭成功從該發(fā)射場(chǎng)將3顆衛(wèi)星送入太陽(yáng)同步軌道（SSO）。

文昌航天發(fā)射場(chǎng)位于中國(guó)海南省，具有緯度低的優(yōu)勢(shì)，可大大提高地球同步軌道衛(wèi)星的運(yùn)載能力，提高效費(fèi)比。2016年6月25日，長(zhǎng)征－7火箭成功在該發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行了“多用途飛船縮比返回艙”以及5個(gè)技術(shù)試驗(yàn)載荷的近地球軌道發(fā)射。

（4）多顆新型航天器發(fā)射運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破

美國(guó)發(fā)射首顆第四代“衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)”（SDS）中繼衛(wèi)星，為美國(guó)低軌偵察衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)；以色列發(fā)射了新一代“地平線”（Ofeq）光學(xué)成像偵察衛(wèi)星的首發(fā)星地平線－11，衛(wèi)星使用新的衛(wèi)星平臺(tái)和改進(jìn)的成像系統(tǒng)，在600km軌道高度下的地面分辨率達(dá)0.5m；中國(guó)發(fā)射了“天通”移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)的首發(fā)星以及墨子號(hào)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”等新型科學(xué)衛(wèi)星，在載人航天方面，中國(guó)登上新的高度，將航天員在太空的停留時(shí)間提高到1個(gè)月。

8 國(guó)外航天器發(fā)射失利情況

（1）俄羅斯發(fā)射進(jìn)步 MS－04飛船失敗

北京時(shí)間2016年12月1日，進(jìn)步 MS－04貨運(yùn)飛船搭載聯(lián)盟－U火箭從拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，計(jì)劃繞地球34圈，于12月3日與“國(guó)際空間站”對(duì)接。火箭起飛后最初階段一切正常，在383s時(shí)火箭遙測(cè)突然中斷，當(dāng)時(shí)火箭高度約190km，火箭第三級(jí)還應(yīng)繼續(xù)點(diǎn)火143s。

俄羅斯進(jìn)步 MS－04飛船殘骸

據(jù)俄羅斯媒體報(bào)道，在位于拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)下靶場(chǎng)約2000km的圖瓦共和國(guó)的偏遠(yuǎn)地區(qū)上空觀測(cè)到一次爆炸，還發(fā)現(xiàn)了進(jìn)步 MS－04飛船的殘骸。俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)已經(jīng)成立了調(diào)查委員會(huì)，著手調(diào)查聯(lián)盟－U運(yùn)載火箭通信異常的原因。

此次發(fā)射是聯(lián)盟－U火箭退役前的倒數(shù)第二次發(fā)射，最后一次發(fā)射計(jì)劃在2017年年初進(jìn)行，之后將使用新一代聯(lián)盟－2系列火箭。

（2）美國(guó)獵鷹－9火箭發(fā)射前故障情況

北京時(shí)間2016年9月1日，太空探索技術(shù)公司的獵鷹－9v1.2火箭攜帶阿莫斯－6（Amos－6）通信衛(wèi)星在卡納維拉爾角空軍基地準(zhǔn)備進(jìn)行發(fā)射前最后一次靜態(tài)點(diǎn)火試驗(yàn)。北京時(shí)間9月1日21∶07，即靜態(tài)點(diǎn)火試驗(yàn)前8min，火箭發(fā)生爆炸，星箭俱毀，發(fā)射臺(tái)也遭到嚴(yán)重毀壞，所幸未造成人員傷亡。

太空探索技術(shù)公司經(jīng)過(guò)4個(gè)月的調(diào)查得出結(jié)論，事故由火箭第二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)液氧貯箱中的3個(gè)存貯氦的碳纖維纏繞壓力容器（COPV）中的一個(gè)發(fā)生爆炸所致。該公司為提升火箭運(yùn)力，在碳纖維纏繞壓力容器中加注接近三相點(diǎn)的超低溫液氧。液氧加注時(shí)，碳纖維纏繞壓力容器鋁質(zhì)內(nèi)膽與碳纖維纏繞層之間的縫隙和褶皺中流入液氧，在之后的液氦加注過(guò)程中，縫隙和褶皺中的部分液氧固態(tài)化形成固氧。鋁質(zhì)內(nèi)膽隨著液氦加注而膨脹，對(duì)固氧形成擠壓，導(dǎo)致固氧和碳纖維發(fā)生反應(yīng)并燃燒爆炸，大量氦氣進(jìn)入液氧貯箱，貯箱超壓進(jìn)一步引發(fā)整個(gè)二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸。事故過(guò)程已經(jīng)通過(guò)地面試驗(yàn)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)。

太空探索技術(shù)公司已制定了改進(jìn)措施，對(duì)已制造火箭提出的改進(jìn)措施是仍使用原來(lái)已經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證的加注流程，并且提高氦的加注溫度，防止液氧固態(tài)化，未來(lái)將修改碳纖維纏繞壓力容器的設(shè)計(jì)，從根本上消除縫隙和褶皺。

獵鷹－9v1.2火箭已于北京時(shí)間2017年1月15日恢復(fù)發(fā)射，從范登堡空軍基地“一箭十星”將“下一代銥星”（Iridium Next）通信衛(wèi)星送入軌道，同時(shí)進(jìn)行的第一級(jí)海上回收試驗(yàn)也取得圓滿成功。

1由于美國(guó)獵鷹－9火箭的爆炸事故發(fā)生在發(fā)射臺(tái)地面試驗(yàn)階段，尚未開(kāi)始發(fā)射程序，因此未計(jì)入發(fā)射統(tǒng)計(jì)。