國(guó)外航天活動(dòng)總體態(tài)勢(shì)
航天發(fā)射計(jì)劃受前續(xù)任務(wù)實(shí)施情況、衛(wèi)星研制進(jìn)度、天氣等多種因素影響，具有很高的不確定性。北京空間科技信息研究所綜合比對(duì)space flight now、wikipedia、space launch schedule、space flight insider、next space flight、precious payload、Gunterspace等專業(yè)網(wǎng)站，以及發(fā)射服務(wù)提供商、宇航制造商官方發(fā)布數(shù)據(jù)，以期識(shí)別并建立2023年國(guó)外航天發(fā)射活動(dòng)最大包絡(luò)，并從中探析全年航天活動(dòng)總體特點(diǎn)和發(fā)展方向的端倪。
航天發(fā)射總體態(tài)勢(shì)活躍，火箭、航天器數(shù)量預(yù)期再創(chuàng)新高
2023年，國(guó)外火箭發(fā)射次數(shù)和部署航天器數(shù)量將延續(xù)近年來逐年跨臺(tái)階的增長(zhǎng)節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)新的突破。根據(jù)當(dāng)前匯總數(shù)據(jù)，除“星鏈”星座部署安排外，國(guó)外火箭發(fā)射次數(shù)有望達(dá)到209次，發(fā)射航天器數(shù)量超過510個(gè)。按照SpaceX公司宣稱2023年“星鏈”星座延續(xù)每周部署1次、每次部署54顆的節(jié)奏，2023年國(guó)外火箭發(fā)射總次數(shù)預(yù)計(jì)達(dá)到261次、航天器發(fā)射數(shù)量超過3300個(gè)。
“軌道革命”催生“發(fā)射革命”，大量新型火箭即將首飛
隨著航天在國(guó)防、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用愈發(fā)突出，以及微小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)廣泛業(yè)務(wù)化應(yīng)用，世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展低軌應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)，引發(fā)全球“軌道革命”，并進(jìn)而催生“發(fā)射革命”，一大批商業(yè)小型運(yùn)載火箭即將陸續(xù)首飛，新興航天國(guó)家也積極發(fā)展本國(guó)運(yùn)載火箭。2023年，美國(guó)RS1、“星艦”（Starship）、“火神”（Vulcan）、“特蘭”（Terran）、“代托納”（Daytona）、“新格倫”（New Glenn）火箭，俄羅斯“額爾齊思”（Irtysh）火箭，德國(guó)RFA、“光譜”（Spectrum）火箭，英國(guó)“曙光”（Skyrora）和澳大利亞“鬩神星”（Eris）火箭均計(jì)劃實(shí)施首飛。此外，英國(guó)薩克薩沃德（SaxaVord）航空港、挪威安多亞（And?ya）航天發(fā)射場(chǎng)、瑞典Esrange航天中心也將配合新型火箭投入使用。
低軌互聯(lián)網(wǎng)星座競(jìng)爭(zhēng)加劇，亞馬遜“柯伊伯”星座正式入場(chǎng)
2023年，低軌互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)將進(jìn)一步加劇，“星鏈”衛(wèi)星有望每周進(jìn)行一次部署，全年部署超過2800顆衛(wèi)星；“一網(wǎng)”星座尋求更加多樣發(fā)射方式，美國(guó)、印度火箭預(yù)期為其提供5次發(fā)射服務(wù)，共發(fā)射160顆“一網(wǎng)”衛(wèi)星。此外，美國(guó)亞馬遜公司規(guī)劃的低軌大規(guī)模通信星座“柯伊伯”的首批兩顆原型衛(wèi)星也將于2023年初部署，該星座目前規(guī)劃3236顆衛(wèi)星，未來全年衛(wèi)星部署數(shù)量與在軌規(guī)模有望持續(xù)大幅度走高。
國(guó)外重大航天任務(wù)預(yù)示
領(lǐng)域發(fā)展動(dòng)向
2023年，國(guó)外航天在高密度發(fā)射、規(guī)模化發(fā)展的總體態(tài)勢(shì)下，各領(lǐng)域呈現(xiàn)出新的值得關(guān)注的特點(diǎn)與動(dòng)向。
通信領(lǐng)域，美天軍部署防護(hù)型戰(zhàn)略通信系統(tǒng)和“國(guó)防太空體系”傳輸層；商業(yè)低軌互聯(lián)網(wǎng)星座“再添新丁”，亞馬遜公司“柯伊伯”星座將正式加入賽場(chǎng)，使該領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步白熱化；Tbps量級(jí)超大容量衛(wèi)星、Q/V頻段商業(yè)寬帶衛(wèi)星部署，技術(shù)加速突破。對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域，軍民商系統(tǒng)持續(xù)推進(jìn)建設(shè)，軍用領(lǐng)域更高分辨率、更強(qiáng)能力的下一代系統(tǒng)相繼啟動(dòng)部署，0.3米級(jí)商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)廣泛建設(shè)。導(dǎo)航領(lǐng)域，美、俄部署能力更強(qiáng)的新型導(dǎo)航衛(wèi)星，歐洲持續(xù)推進(jìn)“伽利略”系統(tǒng)建設(shè)。導(dǎo)彈預(yù)警領(lǐng)域，美國(guó)持續(xù)推進(jìn)高中低軌協(xié)同配合的彈性導(dǎo)彈預(yù)警跟蹤體系，“七層體系”跟蹤層0期寬視場(chǎng)衛(wèi)星即將部署。深空探測(cè)邁向新高峰，美、俄、日多國(guó)密集推進(jìn)月球探測(cè)，歐洲木星冰衛(wèi)星探測(cè)，美國(guó)小行星探測(cè)等任務(wù)接連展開；載人航天領(lǐng)域的商業(yè)化進(jìn)程加速，近地軌道及亞軌道載人商業(yè)業(yè)務(wù)將取得新突破。
重點(diǎn)任務(wù)概述
本專報(bào)研究遴選出2023年20個(gè)值得重點(diǎn)關(guān)注的重大航天任務(wù)，概述其基本情況和主要特點(diǎn)。
■美國(guó)亞馬遜公司“柯伊伯”星座完成首發(fā)
2023年初，美國(guó)亞馬遜公司規(guī)劃的低軌大規(guī)模通信星座“柯伊伯”的首批兩顆原型衛(wèi)星將發(fā)射，部署至590km的低地球軌道。2顆原型衛(wèi)星將配合“柯伊伯”用戶終端，測(cè)試未來業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用的通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。試驗(yàn)星將搭載和業(yè)務(wù)星相同的多波束相控陣和拋物面天線、供配電和推進(jìn)系統(tǒng)以及調(diào)制解調(diào)器，還具備在軌故障檢測(cè)能力，在測(cè)試任務(wù)結(jié)束后主動(dòng)脫離軌道。
■韓國(guó)發(fā)射0.3m分辨率的KOMPSAT-7衛(wèi)星
2023年初，韓國(guó)航空航天研究所計(jì)劃發(fā)射新一代韓國(guó)多用途衛(wèi)星-7（KOMPSAT-7）光學(xué)成像衛(wèi)星。衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命5年，搭載高分辨率先進(jìn)地球成像遙感系統(tǒng)，含有1個(gè)全色譜段和4個(gè)多光譜譜段，全色分辨率0.3m，多光譜分辨率1.12m，紅外分辨率4m，達(dá)到世界先進(jìn)水平，韓國(guó)也由此成為繼美國(guó)和歐洲之后第三個(gè)擁有0.3m分辨率商業(yè)光學(xué)遙感衛(wèi)星的國(guó)家。
KOMPSAT-7衛(wèi)星示意圖
■印度發(fā)射太陽(yáng)神L1探測(cè)器
2023年3月，印度將發(fā)射其首個(gè)太陽(yáng)探測(cè)器——太陽(yáng)神 L1（Aditya L1）。探測(cè)器由印度空間研究組織研制，壽命5年，攜帶7種有效載荷，在日地拉格朗日L1點(diǎn)暈軌道運(yùn)行，其科學(xué)目標(biāo)為研究太陽(yáng)大氣的動(dòng)力學(xué)特性、日冕加熱和太陽(yáng)風(fēng)加速的機(jī)制、“日冕物質(zhì)拋射”、太陽(yáng)耀斑現(xiàn)象以及地球周圍環(huán)境所受到的影響。
■美國(guó)下一代“國(guó)防太空體系”傳輸層完成0階段星座部署
2023年3月，美國(guó)太空發(fā)展局“國(guó)防太空體系”傳輸層預(yù)計(jì)完成0階段星座部署。傳輸層0階段將建設(shè)用于“作戰(zhàn)用戶體驗(yàn)”的最簡(jiǎn)系統(tǒng)，通過20顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)區(qū)域（高緯度外）周期性低時(shí)延數(shù)據(jù)傳輸，測(cè)試不同供應(yīng)商衛(wèi)星間的互操作性，并向戰(zhàn)術(shù)用戶演示基于IBS和Link-16任務(wù)數(shù)據(jù)鏈的軍事通信能力，促進(jìn)戰(zhàn)術(shù)用戶啟動(dòng)自己的數(shù)據(jù)引接項(xiàng)目。
■美國(guó)發(fā)射單星容量最大的衛(wèi)訊-3商業(yè)衛(wèi)星
2023年第一季度，衛(wèi)訊-3（Viasat-3）系統(tǒng)首顆衛(wèi)星將由“獵鷹重型”（Falcon Heavy）火箭發(fā)射。衛(wèi)訊-3系統(tǒng)計(jì)劃通過3顆地球靜止軌道衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，具備航空和海事通信服務(wù)能力，衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命20年，單星容量約1Tbps，是迄今為止單星容量最大的商業(yè)高通量衛(wèi)星。首顆衛(wèi)星將覆蓋美洲地區(qū)，第二顆衛(wèi)星覆蓋歐洲、中東和非洲；最后一顆衛(wèi)星覆蓋亞太地區(qū)。
■歐洲發(fā)射“木星冰衛(wèi)星探測(cè)器”
2023年4月，ESA將發(fā)射“木星冰衛(wèi)星探測(cè)器”（JUICE）。該任務(wù)是ESA“宇宙愿景2015—2025”計(jì)劃下的首項(xiàng)大型旗艦任務(wù)，將于2029年抵達(dá)木星，對(duì)木星及其三顆衛(wèi)星——木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四進(jìn)行探測(cè)，研究木星大氣、木星衛(wèi)星表面的海洋、磁場(chǎng)等，工作壽命為至少3年。
■美國(guó)“星際客船”載人首飛
2023年4月，美國(guó)波音公司“星際客船”（Starliner）將執(zhí)行首次載人軌道飛行測(cè)試。NASA航天員巴里·威爾莫爾和蘇尼塔·威廉姆斯將搭乘“星際客船”前往“國(guó)際空間站”，任務(wù)預(yù)計(jì)持續(xù)7~8天。若該任務(wù)獲得成功，“星際客船”將與SpaceX公司“載人龍”飛船共同開展業(yè)務(wù)化乘員運(yùn)輸服務(wù)，對(duì)提升美國(guó)近地軌道載人航天能力具有重要意義。
■美國(guó)追夢(mèng)者號(hào)太空飛機(jī)首飛
2023年夏季，美國(guó)內(nèi)華達(dá)山脈公司追夢(mèng)者號(hào)太空飛機(jī)將進(jìn)行首次發(fā)射并前往“國(guó)際空間站”，執(zhí)行約82天無人軌道飛行任務(wù)。追夢(mèng)者號(hào)太空飛機(jī)設(shè)計(jì)裝載5t加壓和500kg非加壓有效載荷，同時(shí)可下行1750kg貨物。若本次任務(wù)成功，內(nèi)華達(dá)山脈公司將正式執(zhí)行NASA授予的第二輪“商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)”合同，追夢(mèng)者號(hào)太空飛機(jī)將與SpaceX公司“貨運(yùn)龍”飛船、諾格公司“天鵝座”飛船共同開展業(yè)務(wù)化貨物運(yùn)輸服務(wù)，同時(shí)成為繼“貨運(yùn)龍”飛船后第二型可重復(fù)使用的商業(yè)貨運(yùn)系統(tǒng)。
■歐洲發(fā)射“歐幾里德”望遠(yuǎn)鏡
2023年，ESA將發(fā)射“歐幾里德”（Euclid）近紅外空間望遠(yuǎn)鏡，旨在通過觀測(cè)100億光年外的數(shù)十億個(gè)星系，繪制宇宙的三維圖像，研究宇宙擴(kuò)張和宇宙結(jié)構(gòu)的形成過程，并探測(cè)暗能量、暗物質(zhì)等。“歐幾里德”是ESA“宇宙愿景2015—2025”計(jì)劃中型任務(wù)，將在日地拉格朗日L2點(diǎn)暈軌道運(yùn)行，工作壽命為6年。“歐幾里德”望遠(yuǎn)鏡包括服務(wù)艙和有效載荷艙兩個(gè)組件，其中有效載荷艙包括一臺(tái)1.2m的望遠(yuǎn)鏡、可見光波長(zhǎng)相機(jī)和近紅外光譜儀。
■俄羅斯發(fā)射月球-25探測(cè)器
2023年7月，俄羅斯將發(fā)射月球-25（Luna-25）探測(cè)器。探測(cè)器將在月球南極附近著陸，驗(yàn)證月球軟著陸技術(shù)，鉆取月球土壤樣品，探測(cè)月球水冰。該任務(wù)是俄羅斯自1976年月球-24任務(wù)之后、45年以來的首次月球探測(cè)任務(wù)。此外，由于俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)，歐洲終止了與俄羅斯包括月球-25、“火星生物學(xué)”等任務(wù)在內(nèi)的合作，原本已經(jīng)安裝在月球-25著陸器上的“領(lǐng)航員-D”（PILOT-D）導(dǎo)航照相機(jī)也將應(yīng)ESA要求被拆除并歸還。
■美國(guó)發(fā)射“賽琪”小行星探測(cè)器
2023年10月，美國(guó)NASA將發(fā)射“賽琪”（Psyche）小行星探測(cè)器。該任務(wù)是NASA“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”的第14次任務(wù)，將探測(cè)金屬小行星——靈神星（Psyche），幫助解答有關(guān)太陽(yáng)系形成原因等基本問題。靈神星位于火星和木星之間的小行星帶，其上蘊(yùn)藏大量金屬，可能是早期太陽(yáng)系形成過程中分裂的更大天體核心的殘余物，也可能是從未融化的原始物質(zhì)。“賽琪”將于2029年抵達(dá)靈神星并進(jìn)行21個(gè)月的科學(xué)探測(cè)活動(dòng)。
■日本發(fā)射SLIM月球探測(cè)器
2023年，日本將發(fā)射“小型月球探測(cè)著陸器”（SLIM）。該任務(wù)是日本首次月球表面探測(cè)任務(wù)，將演示驗(yàn)證精準(zhǔn)月球著陸技術(shù)。在下降過程中，著陸器將采用人臉識(shí)別系統(tǒng)來識(shí)別月球環(huán)形山，并利用之前由“月女神”（SELENE）軌道器收集的數(shù)據(jù)來確定其目前的位置。SLIM著陸器將以100m的精確度，在月球風(fēng)暴洋的馬呂斯山（Marius Hill）附近的一處熔巖洞入口處實(shí)施軟著陸。
■美天軍發(fā)射首個(gè)防護(hù)戰(zhàn)略通信“增強(qiáng)極地系統(tǒng)-重組”載荷
2023年，美國(guó)天軍將發(fā)射首個(gè)“增強(qiáng)極地系統(tǒng)-重組”（EPS-R）有效載荷。EPS-R包含2個(gè)載荷，旨在填補(bǔ)現(xiàn)役防護(hù)通信系統(tǒng)和新一代專用防護(hù)戰(zhàn)略通信衛(wèi)星“演進(jìn)防護(hù)戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)”（ESS）之間的空白，到2030年代之前為北極地區(qū)的戰(zhàn)術(shù)用戶提供抗干擾安全通信服務(wù)。EPS-R工作于極高頻頻段，支持?jǐn)U展數(shù)據(jù)速率，搭載在挪威的2顆“北極衛(wèi)星寬帶任務(wù)”（ASBM）大橢圓軌道衛(wèi)星上，這是美軍方首次將本國(guó)軍事載荷搭載在盟國(guó)衛(wèi)星上。
■“手機(jī)直連衛(wèi)星”星座取得突破性部署進(jìn)展
AST空間移動(dòng)公司（AST SpaceMobile）和領(lǐng)克全球公司（Lynk Global）正在研發(fā)低軌衛(wèi)星星座，通過與現(xiàn)有的智能手機(jī)直連來提供通信服務(wù)。2023年，兩家公司都計(jì)劃加快業(yè)務(wù)星座部署。其中AST公司計(jì)劃于2023年底部署第一批“藍(lán)鳥”（BlueBird）工作星，領(lǐng)克全球公司計(jì)劃在2023年底前部署50多顆披薩盒形狀的“領(lǐng)克塔”（Lynk Tower）衛(wèi)星，以將系統(tǒng)重訪時(shí)間增加到每15～30分鐘一次。
■美軍發(fā)射NTS-3衛(wèi)星驗(yàn)證先進(jìn)天基導(dǎo)航技術(shù)
2023年，美空軍實(shí)驗(yàn)室（AFRL）資助的導(dǎo)航技術(shù)衛(wèi)星-3（NTS-3）將發(fā)射入軌，衛(wèi)星質(zhì)量1250kg。根據(jù)AFRL計(jì)劃，NTS-3將在地球同步軌道開展為期1年的在軌試驗(yàn)，測(cè)試PNT信號(hào)和架構(gòu)、地面控制系統(tǒng)以及軟件定義的用戶接收機(jī)，其中可重新編程是試驗(yàn)重點(diǎn)之一；此外，美軍將通過NTS-3評(píng)估多軌道PNT架構(gòu)的潛在優(yōu)勢(shì)。
■美國(guó)“星艦”開展首次軌道高度飛行試驗(yàn)
2023年，美國(guó)SpaceX公司將對(duì)“星艦”（Starship）飛船和“超重型”火箭（Super Heavy）進(jìn)行首次軌道飛行測(cè)試，該測(cè)試將使用首次配備33臺(tái)猛禽V2發(fā)動(dòng)機(jī)的B7原型機(jī)和6臺(tái)猛禽V2發(fā)動(dòng)機(jī)的星艦S24原型機(jī)。“星艦”系統(tǒng)是SpaceX公司開發(fā)的可重復(fù)使用超重型運(yùn)載火箭，若研制成功，“星艦”將超過NASA研發(fā)的“空間發(fā)射系統(tǒng)”（SLS），成為現(xiàn)役運(yùn)載能力最強(qiáng)的火箭。
■印度“天空飛船”無人首飛
2023年，印度將發(fā)射其首個(gè)載人飛船——“天空飛船”（Gaganyaan）。印度已對(duì)火箭芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)、上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭助推器進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，同時(shí)完成了乘員逃逸系統(tǒng)的低空逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)（LEM）試驗(yàn)和集成主降落傘空投測(cè)試。“天空飛船”計(jì)劃在近地軌道運(yùn)行7天。印度表示將在完成2次無人軌道飛行測(cè)試后，不早于2024年完成首次載人飛行任務(wù)。
■美國(guó)開展國(guó)防太空體系導(dǎo)彈預(yù)警演示
2023年，美國(guó)太空發(fā)展局將開展0階段導(dǎo)彈預(yù)警演示驗(yàn)證。2020年12月，SDA為“七層體系”0階段的28顆衛(wèi)星（20顆“傳輸層0期”衛(wèi)星和8顆“跟蹤層0期”寬視場(chǎng)衛(wèi)星）購(gòu)買了2次SpaceX公司的獵鷹-9火箭發(fā)射服務(wù)，28顆衛(wèi)星部署后一起開展體系級(jí)導(dǎo)彈預(yù)警及跟蹤演示試驗(yàn)，跟蹤層在沒有預(yù)先提示或其他先驗(yàn)信息情況下，探測(cè)并跟蹤先進(jìn)威脅，通過傳輸層傳送給用戶，從而演示驗(yàn)證先進(jìn)的高超跟蹤能力。
■德國(guó)建成下一代軍用成像測(cè)繪一體化雷達(dá)衛(wèi)星星座
2023年，德國(guó)計(jì)劃發(fā)射SARah-2/3衛(wèi)星，與2022年6月發(fā)射的SARah-1衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)三星組網(wǎng)。SARah是德國(guó)現(xiàn)役“合成孔徑雷達(dá)-放大鏡”（SAR-Lupe）五星星座的換代系統(tǒng)，由1顆SARah-1主動(dòng)衛(wèi)星和2顆SARah-2/3被動(dòng)衛(wèi)星編隊(duì)飛行。SARah星座是一個(gè)“一發(fā)多收”的分布式多基地SAR系統(tǒng)，采用與TerraSAR-X雙星任務(wù)類似的編隊(duì)飛行控制技術(shù)，同時(shí)具備垂直航跡基線和沿航跡基線，可實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字高程模型測(cè)量和地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)。
■美國(guó)新一代光學(xué)衛(wèi)星“世界觀測(cè)軍團(tuán)”完成6星部署
2023年，美國(guó)“世界觀測(cè)軍團(tuán)”（WorldView Legion）計(jì)劃完成六星星座部署。Legion衛(wèi)星系統(tǒng)中4顆部署在中傾角軌道，傾角約50°，2顆部署在太陽(yáng)同步軌道，軌道高度450km，實(shí)現(xiàn)全球覆蓋與熱點(diǎn)地區(qū)圖像采集能力兼顧，星座重訪周期達(dá)到每日15次。Legion衛(wèi)星全色分辨率為0.29m，多光譜分辨率1.16m，幅寬9km，圖像定位精度5m，側(cè)擺掃過地面200km用時(shí)僅為10s。Legion星座完成部署后，將在軍事偵察、作戰(zhàn)演習(xí)仿真、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
2023年，世界航天活動(dòng)大幕即將拉開，主要航天國(guó)家和地區(qū)持續(xù)保持蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)，新興航天國(guó)家大力發(fā)展本國(guó)獨(dú)立運(yùn)載能力，航天活動(dòng)將在更大范圍展開。更多國(guó)家、更多型運(yùn)載火箭系統(tǒng)、更強(qiáng)能力的航天器系統(tǒng)，將進(jìn)一步推動(dòng)世界航天高位發(fā)展，值得高度關(guān)注。
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