检测到您的浏览器版本过低,可能导致某些功能无法正常使用,建议升级您的浏览器,或使用推荐浏览器 Google Chrome EdgeFirefox X

首页科技前沿与新兴产业高端装备制造重大装备

全球卫星行业发展动态

供稿人:汪逸丰供稿时间:2024-06-22 14:07:50关键词:卫星,航天,SpaceX

近期,随着马斯克星链计划的持续推进,全球卫星发射行业呈现井喷之势,特别是通讯小卫星的发射活动异常活跃,尤其是美国与中国的卫星行业发展迅速。 

1卫星分类:大卫星功能多、可靠性高,小卫星成本低、发射易

卫星是指环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器,其中,人造卫星是目前发射数量最多、用途最广的航天器,占所有航天器发射总数的绝大部分。根据用途,人造卫星大致可分为科学卫星、技术试验卫星、应用卫星等;根据功能,其可分为观测卫星(如侦察卫星、气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星等)、中继卫星(如广播卫星、通信卫星、跟踪和数据中继卫星等)、基准卫星(如导航卫星、测地卫星等)、轨道武器(如轨道轰炸系统、拦截卫星等);根据尺寸,按美国联邦航空管理局(FAA)的划分,卫星可分为超重卫星、大卫星、中卫星、小卫星等多种(见表1),而根据BRYCE公司的划分,其将质量等于或低于1200千克的卫星全部归为小型卫星,其中,小型卫星又可细分为迷你卫星(mini-satellite)、微卫星(micro-satellite)纳米卫星(nano-satellite)、皮米卫星(pico-satellite) 米卫星(femto-satellite)与大型卫星比较,小型卫星的用途和种类都较少且功能受限、寿命较短、可靠性也低,但造价低廉、发射成本显著下降,且可以一次发射多颗,因而受到商业航空界青睐。

1 卫星分类(按尺寸)

卫星尺寸分类

重量(千克)

小型卫星

飞米卫星(Femto

0.01-0.09

皮米卫星(Pico)

0.1-1

纳米卫星(Nano

1.1-10

微卫星(Micro

11-200

迷你卫星(Mini

201-600

小卫星(Small

601-1200

大型卫星

中卫星(Medium

1201-2500

中大型卫星Intermediate

2501-4200

大卫星(Large

4201-5400

重型卫星(Heavy

5401-7000

超重型卫星Extra Heavy

>7001

资料来源:美国联邦航空局(FAA

2卫星发展:小型卫星比重日趋增加,且质量不断增加

近年来,小卫星和微小卫星的发射数量占所有卫星的比重正逐步增加。根据BRYCE公司的报告,2023年全球共发射2860个小型卫星,数量逐年迅速上升,其中绝大多数为通信卫星(占比79%),其次是遥感卫星(占比13%),科学卫星占1%2023年发射的小型卫星数量占所有发射的航空器数量的97%,与2022年持平;2023年轨道发射共计221次,其中有164次是用于小型卫星。同时,运营小型微型卫星的企业也有所增加,从2022年的212家增至2023年的267家,其中SpaceX公司的星链和OneWeb公司占据大比重。

此外,为提高卫星性能,新研制发射的小型卫星的质量正不断增加。例如SpaceX公司推出的星链(Starlink)卫星V2.0 mini版卫星的单星重量约800千克,是V1.0版本的3倍,其通信容量也相应地提升至上一代的4倍,进一步,SpaceX还开发了V2.0版本卫星,体积更大,据称包括中频PCS频谱天线,用于与地面手机直接通信,各代际卫星通信能力见表2;又如美国行星公司(Planet)为发展“鹈鹕”(Pelican)卫星星座,已于202311月成功发射Pelican-1首颗技术验证卫星,其卫星质量从上一代Skysat卫星的100~120千克提升至180千克,分辨率也相应提升至0.3米;卡佩拉公司(Capella)于20238月发射其第三代卫星阿卡迪亚(Acadia)卫星,质量从上一代的112千克增加至180千克,分辨率从0.5米提升至0.3米,功率提升四成。Bryce的数据显示,2023年新发射的小型卫星中,质量在601~1200千克的小卫星占到所有发射的卫星的31%,而2014~2023年间累计发射的卫星中,小卫星数量占比仅为11%,可见在近几年来,在小型卫星中,具有较大质量的小卫星比重正在不断上升。

2 星链不同代际卫星发射时间及性能

版本

发射时间

质量(kg

通信能力

轨道高度和倾角

V0.9

2019.05

227

不具备卫星间通信能力,采用Ku,Ka频段通信

550km、53°

V1.0

2019.11-2021.05

260

不具备卫星间通信能力,采用Ku,Ka频段通信

550km、53°

V1.5

2021.09-2023.07

295

具备激光通信能力,采用Ku,Ka频段通信

550km、53.22°;560km、97.6°

V2.0mini

2023.02至今

800

具备激光通信能力,回程链路增加E波段通信

530km、43°

V2.0

待定

1250

具备激光通信能力

待定

资料来源:中科星图 

 3卫星发射:美国占绝对优势,SpaceX公司发射最多

卫星的发射入轨需要火箭的支持。目前,美国主导全球航天器的发射。根据Jonathan McDowell发布的报告,2023年全球航天器发射次数共计223次,其中成功入轨的有212次。其中,美国成功发射104次位列榜首,中国排名第二成功发射66次,俄罗斯以19次位列第三,其后是印度(7次)和新西兰(6次)。2016~2023年,美国和中国的航天器发射速度大幅加快,美国从2016年的22次飙升至2023年的104次,中国也从21次提升至2023年的66次,相比之下,俄罗斯较为平稳,而欧洲地区发展缓慢,2023年仅发射3次。而在小型卫星的发射中,美国的优势更加明显。根据Bryce的报告,由美国发射的小型卫星所占的比重从2014年的50%上升至2023年的88%;其次是中国,从2014年的6%上升至7%;俄罗斯占比第三,但比重已从2014年的27%大幅下跌至2% (见图1)。