罗德与施瓦茨

电子技术应用专栏作家——罗德与施瓦茨。罗德与施瓦茨公司是测试与测量、广播电视与媒体、航空航天|国防|安全以及网络安全领域的领先供应商。

2022年全球航天发射大盘点:星辰大海,再创新高

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  人类的生命是难过百年的一段横向延续,宇宙却无垠而浩瀚。智者曾言:“不要温顺地走进良夜。”人们站在科学巨人之肩,妄图超脱物种的限制,以航天之力将有限的生命轨迹与无限宇宙接轨,终点是驶向星辰大海。

  这段星辰大海之旅一直在不断创出新高。在刚刚过去的2022年,不论是在外空探索方面,还是在商业航天部署方面,全球卫星产业链依然延续紧锣密鼓的节奏,卫星发射数量再创新高。世界航天渐呈“两超多强”格局。中美两国引领世界航天快速发展,中国正在取代俄罗斯成为世界第二大太空强国。除了美国、中国和俄罗斯外,印度、日本等国家也动作频繁,抢占外太空资源,加速航天产业布局,展示国家的硬核实力。

  下面就让我们来详细盘点一下2022年全球航天发射活动。

  总体概况

  2022年,全球进行航天发射活动186次,远超2020年的114次和2021年的145次,其中成功178次,失败8次;涉及21个航天发射地点和44个国家/地区,共向太空送入2505个航天器,刷新历史记录,研制发射航天器总质量1041.16吨,为本世纪以来最高值。

  数据分析

  “两超多强”格局初现

  在全球186次航天发射活动中,美国87次,中国64次,俄罗斯21次,欧盟+英国6次,日本1次,韩国1次、印度5次、伊朗1次。全球发射活动成功率为95.7%。

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  美国和中国发射次数占全球总发射次数的81.2%,均比其他国家发射次数总和还多;俄罗斯处于第二梯队,较去年计划出现较大缩水;在全球疫情和俄乌冲突影响下,欧洲航天发射活动频次较前两年下降明显;印度在独立自主发展航天的战略牵引下,发射任务较往年有一定幅度增长;日韩等国家或地区的航天发射任务明显下降,多数航天器入轨任务交由美国执行,与前期制定的航天发展战略出现较大偏差,除政治等原因外,疫情态势、经济形势是重要制约因素。

  老牌发射基地仍是主角

  全年航天发射活动共涉及22个发射地点。发射任务活跃地仍以老牌发射基地为主。

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  全球较为活跃的发射场主要有美国的卡纳维拉尔角天军基地、肯尼迪航天中心、范登堡天军基地,中国的酒泉卫星发射中心、西昌卫星发射中心、太原卫星发射中心,俄罗斯的普列谢茨克航天发射场。由于“星链”卫星固定以卡纳维拉尔角天军基地和肯尼迪航天中心为发射地,发射任务量很大,增幅明显;由于俄乌冲突及俄欧关系破裂,俄罗斯发射任务重心以自我供给为主,普列谢茨克航天发射场取代了去年拜科努尔航天发射场所发挥的作用。

  以通信卫星和低轨卫星为主

  从发射卫星种类来看,186次发射中,低轨卫星的发射次数达到152次。在所有发射的卫星中,通信卫星占比达到79.1%,共计1956颗,其中美国共发射通信卫星1904颗,主要以SpaceX“星链”卫星为主;科技类卫星首次超过对地观测类卫星,打破了太空第二用途就是对地观测获取图像信息的习惯性认知,也证实航天领域正掀起技术探索热潮;多功能卫星入轨数量破百,在技术试验、教学任务、仪器\系统测试、地球环境探测与遥感成像等方面起着重要作用,功能复合型航天器发展趋势越发明显,已然成为现代太空发展的主流方向之一。

  其中卫星互联网产业链分为卫星制造、卫星发射、地面设备制造和卫星运营与服务,产业发展具有一定的时序性,其中卫星制造分为卫星平台和卫星载荷;卫星发射包括火箭制造与发射服务;地面设备包括固定地面站、移动站和用户终端;卫星运营与服务包含卫星移动通信服务、宽带广播服务和卫星固定服务。

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  目前国内低轨卫星互联网正在起步阶段,主要投资集中于空间段和地面段的基础设施建设,上游卫星制造、卫星发射及地面设备中的地面站建设将是优先受益环节。随着星间星地组网以及基础设施环节逐渐落地,中游地面设备与运营环节将明显受益,下游应用服务需求会持续增长,如中国已经实现组网应用的北斗导航等下游应用快速发展,也将进一步促进上游卫星制造、发射的繁荣。

  从技术方面来看,低轨卫星通信系统主要特点包括:卫星星座数量大、星间及星地通讯数据吞吐量大、工作频段高(Ka/Ku/Q/V波段)、高带宽(2GHz以上)、多波束控制(相控阵天线)以及产线化低成本等。

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  为了应对这些技术特点带来的测试挑战,R&S提供了创新的卫星测试解决方案,帮助完成卫星产业链中的研发、生产、发射、维护及运营的全链路测试任务,满足客户对性能、成本和效率的诸多复合性要求。

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  未来卫星互联网将与地面通信进一步融合发展,提供更高性能及更可靠的通信服务,有效解决偏远地区、海洋、航空等用户的互联网接入服务问题。随着颠覆性技术的持续转化和应用,未来R&S将持续为卫星互联网行业提供可靠稳定的系统解决方案,助力卫星产业链各个环节蓬勃发展。

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  航天器载荷所属权美国一家独大

  2505个航天器中,所属权分别归于44个国家/地区,其中个别航天器为两国共同所有。美国入轨航天器数量遥遥领先,占比达82.5%,继续保持卫星数量和轨位资源的优势;中国、欧盟/英国、俄罗斯次之;日本、韩国、印度的追赶压力始终存在,且在国际合作方面逐渐凸显出其战略优势。

  特点分析

  全球发射加速,发射次数再创新高

  2022年航天发射次数达186次,同比增加40余次,其中增幅明显的是美国三个发射场:范登堡天军基地、卡纳维拉尔角天军基地和肯尼迪航天中心。

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    低轨宽带星座加速部署,高通量卫星性能再上新台阶,手机直连卫星实现应用

  低轨卫星互联网成为全球布局焦点,美国“星链”星座建设步伐领先全球,“星链”星座在2019年正式启动以来,入轨数量逐年增多,在2020年首次突增后,2022年发射工作已进入正轨,再次迎来数量剧增,从2021年的989颗增至1722颗,累计部署超过3600颗,并在俄乌冲突中凸显军事应用效能。

  中高轨高通量卫星性能加快演进,单星容量增至500Gbps以上,“欧卫通连接甚高通量”卫星发射,开启“甚高通量”卫星时代。“手机直连卫星”实现突破性进展,华为、苹果等多家公司宣布支持收集直连卫星功能。

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  “星链”发射组数也由2020年的14组、2021年的19组(2次拼单任务)增至2022年的34组,在完成1期壳层4组网任务后,也开启了2期的首批次发射。

  强者愈强,SpaceX发射业务增速显著

  俄乌冲突和疫情影响了经济发展,卫星运营商更愿意选择经验丰富、财务稳定、技术成熟的发射机构。SpaceX 2022年共完成61次发射任务(去年32次),除“星链”卫星专项发射外,还有27次商业发射活动,是2021年的2倍,用户涉及NASA、一网、ICEYE、Eutelsat等重要航天客户,涵盖欧洲、亚洲、美洲等32个国家地区。

  地外探测重启探月之路

  在“阿尔忒弥斯”计划的推动下,美国带领相关加盟国在2022年重启探月之路,入轨的9个地外探测航天器中有7个运行在环月轨道或将着陆月球,拍摄/实测月球环境图像/数据或开展技术验证试验,为下一步宇航员登月做准备,改变了前两年以火星探测为主的地外探测发展方向。

  展望2023,必将是一个航天大年。大国的太空竞争还将继续下去,并会愈演愈烈,更加精彩。让我们拭目以待!