未来10年全球商业发射市场预测

航天 · 2016-11-22 23:54:29

2015年5月，美国商业航天运输咨询委员会(COMSTAC)与美国联邦航空局商业航天运输办公室(FAA／AST)联合发布了((2015年商业航天运输预测》报告，对未来3年(2015～2017年)全球地球同步轨道(GSO)和未来10年(2015～2024年)非地球同步轨道(NGSO)商业卫星及发射需求进行了分析预测。　　　　一、GS0轨道商业卫星及发射需求预测　　2015～2017年GSO轨道商业卫星年发射数量基本维持在25颗，发射需求在17次左右，呈现出平稳发展的趋势。具体需求预测见表1。

表1 2015～2017年GSO轨道商业发射市场需求预测　　　　1．GS0轨道商业卫星需求预测　　G S O轨道卫星质量划分为4个范围，即2 5 0 0 k g以下、2 5 0 0～4 2 0 0 k g之间、4201～5400kg之间及5400kg以上。表2给出了2015～2017年间GSO轨道商业卫星的质量预测情况。图1给出了2006～2017N每年发射的卫星总质量和卫星年平均质量分布情况。

表2 未来3年GSO轨道商业卫星质量预测(单位：颗)

图1 2006～2017年每年发射的卫星总质量和卫星年平均质量分布　　随着全电推进技术的应用，未来3年质量小于2500kg的卫星年平均需求为1．7N，占卫星总需求的7％。质量超过5400kg的卫星年平均需求超过9颗，占39％，仍占据GSO轨道商业卫星市场的主流，但随着小型卫星需求的增加，其市场占有率有所降低。2500～4200kg的卫星需求占32％，2015年为3颗，此后两年迅速上升，达到10颗以上。4201～5400kg的卫星需求占22％，2015年为10颗，之后两年下降至3～4颗。　　报告指出2006～2014年间GSO轨道商业卫星的总质量基本维持在70～100t之间，平均质量维持在4t以上，2013年达N5t以上。未来3年，随着卫星需求增加，卫星总质量均在110t以上，且呈上升趋势，年平均质量维持在4．5t以上。　　2．GS0轨道商业发射需求预测　　未来3年GSO轨道商业卫星总发射需求为5 1次，均由大中型运载火箭发射入轨，年平均发射需求为17次。其中双星发射需求为25次，与前10年相比有所增加，占总发射需求的49％。图2给出了2005～2014年间的卫星颗数、单星及双星发射次数以及未来3年的卫星双星发射任务，预计未来lO年内每年执行5次双星发射任务，卫星质量为2～2．5t。此外，SpaceX正在研制的“重型猎鹰”运载火箭预计2015年首飞，其GTO运载能力将达到21．2t，以期占领中重型商业卫星发射市场。

图2 双星发射需求　　面对日益激烈的市场竞争环境，尤其是来自于美国SpaceX公司的竞争压力，欧洲阿里安火箭主承包商空客公司和推进系统主承包商赛峰集团在2014年底成立了各占50％股权的合资公司，通过整合火箭业务，形成一个可以控制火箭生产和销售的大型联合企业，将按照政府和商业市场需求，研发、生产和销售运载火箭，以此来降低发射成本，巩固市场竞争力。欧洲的阿里安5火箭通常采用一箭　　双星的方式发射商业通信卫星，其双星发射结构的下支架可用于安装质量为2～3．５t的卫星，上支架可用于安装质量5～6t的卫星，年发射能力可达到7次。2014年底，欧洲取消了阿里安5ME火箭的改进计划，全力研制阿里安6火箭，预计2020～2021年投入使用。加装4个固体助推器的阿里安6．4型火箭的GTO运载能力为11t，未来可实现同时发射两颗大型及重型卫星的能力。　　基于近几年俄运载火箭事故频发的现状，俄罗斯于201 3年底开始进行航天工业改革。改革后的航天工业管理体系将包括联邦航天局和开放式股份公司一一联合火箭与航天集团公司(URSC)两部分，通过整合航天领域的研制和生产单位，降低俄航天工业对国外企业的依赖，提高产品的生产效率和质量监管力度。同时要增加航天工业领域的投入力度。2020年前，俄罗斯政府将为航天项目(包括运载火箭)投资500亿美元，以提高俄运载火箭在国际发射市场的竞争力。受到俄火箭事故频发、航天工业改革以及西方因俄乌危机对俄工业制裁的影响，俄质子M火箭的商业发射市场份额严重下降，年发射次数将从7～8次减少至3～4次，预计2025年退役，之后将由安加拉A5替代。俄质子M／TD风M火箭于2010年初进入双星发射服务市场，采用“1颗俄制卫星+1颗商业卫星”的方式执行双星商业发射服务，卫星质量为1～2t，年发射次数为1次左右。　　3．近期(201 5,---201 7年)GSO轨道商业卫星任务模型　　根据火箭发射服务商和卫星制造商提供的发射清单，表3列出了2015－2017年的GSO轨道商业卫星任务模型。2015年的卫星需求为24颗，其中11颗将由阿里安5火箭发射，占46％；7N由猎鹰9发射，占29％；5N由质子M火箭发射，占21％。2016年卫星数量为2５颗，其中15颗将由阿里安5火箭发射，占60％；7N由猎鹰9／“重型猎鹰”火箭发射，占28％；2颗由质子M火箭发射。2017年卫星数量为26颗，其中16颗卫星已签署发射合同，9颗将由阿里安5火箭发射，占56％；6颗由猎鹰9／“重型猎鹰”火箭发射，占发射需求38％；1颗由质子M火箭发射。纵观近期发射任务，GSO轨道商业卫星主要由阿里安5、猎鹰99I质子M火箭发射入轨，其中阿里安5火箭发射需求稳定，且持续占据GSO轨道商业卫星发射市场的主要市场份额；猎鹰9／“重型猎鹰”未来3年市场占有率呈上升趋势，2017年大幅上升；受到近几年发射故障的影响，以及来自美国猎鹰9火箭的强力竞争，质子M火箭未来几年的GSO轨道商业市场占有率将持续下降，2016年后降至10％以下。

表3 近3年(2015～2017年)GSO轨道商业卫星任务情况　　　　二、NGSO轨道商业卫星及发射需求预测　　2015～2024年间，随着NGSO轨道通信卫星星座的补充替换和NASA国际空间站商业乘员及货物补给的需求增加，与过去10年的年平均发射7次相比，NGSO轨道商业卫星及发射需求将大幅上升。未来10年NGSO轨道商业发射需求为131次，总共将986个有效载荷送入预定轨道。表4给出了未来10年NGSO轨道商业发射市场需求预测。

表4 NGSO轨道商业发射市场需求预测　　　　1．NGSO轨道商业卫星需求预测　　NGSO轨道商业卫星主要包括商业通信卫星、商业遥感卫星、商业轨道航天器、技术验证和其他商业发射卫星(指由于缺乏国内发射能力而采取商业发射方式进行发射的政府卫星)。未来10年NGSO轨道商业卫星需求为986颗，总体上呈现出先升后降再平稳发展的趋势，其中2015年为65颗，2017年上升至15１颗，2019年之后基本维持在90颗左右。在5类NGSO轨道商业卫星需求中，商业遥感卫星需求为785颗，大部分为包括立方体卫星在内的微小卫星，占总需求的80％；商业轨道运输需求为81颗，占8％；商业通信卫星需求为80颗，占8％，并将于未来3年内部署完毕。其它卫星需求为34颗，年发射需求基本维持在3～4颗左右。　　2．NGSO轨道商业发射需求预测　　未来10年NGSO轨道商业卫星发射次数总体上呈现出先升后降再平稳发展的趋势，2015年为14次，2016年和2017年上升至19次，之后因主要通信卫星星座部署完毕，年发射次数明显下降，但因美国NASA开始进行国际空间站商业乘员运输，发射需求仍相对平稳发展，基本维持在10-11次。　　未来10年NGSO轨道商业卫星发射任务将由大中型运载火箭和小型运载火箭完成，其中大中型运载火箭的年均发射需求为11．9次，占总需求的91％；小型运载火箭的年均发射需求为1．2次，因“人牛怪”C、“运载器”1号等小型运载火箭将陆续投入使用，相比2013年预测的0．3次有明显增加，占总需求的9％。NGSO轨道商业发射需求由商业通信卫星、商业遥感卫星等五大类发射需求组成，各类商业卫星的发射需求情况见表5和图3。

表5未来I0年-NGSO轨道各类商业卫星发射需求预测

图3未来10年NGSO轨道各类商业卫星发射需求预测　　未来10年，商业轨道运输(包括载货与载人)需求为79次，占总需求的60％，总体上呈现出先升后降然后平稳发展的趋势。其中2015年5次，20 1 7年上升至1 0次，之后每年8次。NASA将在2016年和2017年分别开展1次和3次国际空间站商业乘员验证飞行，并从2018年开始每年进行2次国际空间站乘员运输任务。商业轨道运输将全部采用大中型运载火箭完成发射任务。目前，商业乘员运输系统正在研制当中，且主要依赖于政府投资，技术与资金问题或将导致发射推迟。商业通信卫星的发射需求集中在前3年，总需求为9次，占7％。商业通信卫星将全部采用大中型火箭通过一箭多星发射方式或作为搭载载荷进行发射。商业遥感卫星发射需求为9次，其中4次将采用小型火箭发射，其余5次将采用大中型火箭发射。技术验证指新型运载火箭技术验证，未来1 0年美国“重型猎鹰”以及火箭实验公司的“埃雷克特”、萤火虫(Firefly)公司的“萤火虫”1号、Generation Orbit公司的“GOL运载器2号”、维珍银河公司的“运载器”1号以及平流层发射系统公司的“平流层空射系统”中小型火箭将开展验证飞行，占NGSO轨道商业发射需求的2％。其他卫星发射需求为28次，占2 1％，其中2015年4次，20 l 6年5次，201 7年下降至1次，之后年发射需求基本维持在2～3次。该类卫星将主要采用大中型运载火箭发射，达到24次，而小型运载火箭发射需求仅为4次。　　3．近期(201 5～201 8年)NGSO轨道商业发射任务分析　　基于发射服务商、卫星制造商、系统运营商、政府部门和一些分析专家给出的公开信息，表6给出了近期(2015～2018年)NGSO轨道商业发射任务模型。2015—2018年NGSO轨道总发射次数为67次，其中48次已公布运载火箭名称，共有猎鹰9、心宿二、“人牛怪”、宇宙神5、第聂伯、织女星、PSLV等运载火箭参与该轨道商业卫星发射任务。其中，猎鹰9火箭主要参与商业通信卫星、商业轨道运输和其他商业卫星的发射任务，发射需求为25次，占53％；心宿二火箭主要参与商业轨道运输任务，发射需求为4次，占8．5％；宇宙神5火箭主要参与商业遥感卫星和商业轨道运输服务，发射需求为4次，占8．5％；第聂伯火箭主要参与商业通信卫星和其他商业政府卫星的发射任务，发射需求为3次；欧洲织女星、印度PSLV和美国“人牛怪”火箭主要用于发射商业遥感卫星和其它商业卫星，总发射需求为6次。

表6近4年(201 5～2018年)NGSO轨道主星任务情况　　备注：商业轨道运输预测数据来源于2015年2月发布的NASA2015财年国际空闻站运输任务情况　　三、小结　　未来3年，GSO轨道的卫星需求为75颗，均由大中型运载火箭发射入轨，年平均发射需求为17次。而NGSO轨道未来lO年的卫星需求为986颗，年平均发射需求为13．1次。　　商业GSO轨道卫星及发射需求仍持续强劲，并呈现出稳中有升的发展趋势。卫星质量上，重型卫星仍占据市场主流，但随着全电推进技术的发展，小型卫星发展迅速，重型卫星的占有率有所下降。在商业卫星发射方面，GSO轨道商业发射市场主要呈现出以下特点：首先，GSO商业卫星主要由阿里安5、猎鹰9和质子M火箭发射入轨，阿里安5火箭需求稳定且持续占据主要市场份额；猎鹰9／“重型猎鹰”的市场占有率呈上升趋势，2015年后上升至30％左右；而质子M火箭未来几年的占有率将持续下降，2016年后降至10％以下。其次，双星发射需求增加，未来3年占总发射需求的一半左右，目前主要通过阿里安5、质子M和猎鹰9火箭进行小中型卫星的双星发射任务，未来随着阿里安6．4和“重型猎鹰”火箭的投入使用，将实现火箭同时发射两颗大型或重型卫星的能力。第三，面对日益激烈的竞争环境，各航天企业纷纷采取措施，提升火箭在国际商业发射市场的竞争力。一方面，整合火箭业务，推进航天工业改革，降低发射成本，提高可靠性。另一方面，全力研制新型运载火箭，欧洲的阿里安6、美国的“火神”和“重型猎鹰”、俄罗斯的安加拉A5以及日本的H—X等新型火箭都将在未来1 0年内进入GTO商业发射市场。　　由于铱星等主要通信卫星星座的补充替换以及NASA国际空间站商业运输和商业遥感卫星需求的增加，未来lO年NGSO轨道商业卫星需求将大幅上升。而发射市场主要呈现以下特点：首先，商业轨道运输占发射市场的主流，主要采用新型运载火箭完成发射任务。商业通信卫星发射集中于前3年，2017年之后便无发射需求。商业遥感卫星和教育、科学研究等政府类商业发射卫星的发射需求相对稳定；其次，NGSO商业卫星将主要采用美国的猎鹰9、心宿二、宇宙神5，俄罗斯的第聂伯，欧洲的织女星，日本的艾普西龙，以及印度的PSLV火箭进行发射。而一部分老型号将纷纷退役，其中俄罗斯的隆声号将由安加拉小型火箭代替。此外，为满足微小卫星的发射需求，未来4年内将有“运载器”1号等多种小型火箭投入使用，主要用于发射商业遥感卫星。　　上文选自《中国航天》，如有需要请查阅该期刊。

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