近期,2023年世界航天发射统计数据出炉,中美俄三国位列前三甲。其中美国发射108次(也有数据显示为116次),我国全年发射67次,俄罗斯发射15次,其余实现轨道级发射的国家和地区,发射数量均在个位数。
单看数据,我国相比2022年的64次发射有所增加,航天事业发展稳步向前,在世界整个航天产业格局中,占具重要席位。但从另外一个角度看,我们的太空征程依旧不容松懈。毕竟在美国的发射统计数据中,美国太空探索公司SpaceX一家就完成了96次发射,占全世界火箭成功发射数量的45%,发射的卫星数量2514颗(其中星链占1948颗),占全世界的87%。也就是说,年度发射量及卫星入轨数量,SpaceX已经超越我国总值。
关心航天事业发展的朋友应该都清楚,SpaceX如此“声势浩大”的进行星链建设,核心目的就是要抢占“不可再生”和“先占永得”的卫星频率和轨道资源,以此打造全面领先的新一代通讯体系,并以此掌控未来的信息经济“命脉”。由此可以看出,当前的太空竞争已经从“确立国家声望”向“掌握未来经济发展主导权”进行转变,这不再是零和游戏,而是丛林法则。那么,目前我国的卫星频轨资源获取情况如何,又该如何实现对这一稀缺太空资源的快速占领?
“星多箭少”成我国航天产业发展难题之一
在2021年,中国信通院在发布的《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》中,对近地轨道卫星总容量进行的测算为10 万颗,而仅SpaceX星链就向国际电信联盟申请了4.2万颗,占比达到了42%,并且在近几年通过猎鹰9号的快速发射能力,迅速接近申请目标。目前,世界各国相继发布规模不一的星座计划,应对频率和轨道争夺战,看似广袤无垠的深空事实上资源极为紧缺。
当然,我国作为航天大国已经提出了国家网络计划,并在2020年9月向国际电信联盟(ITU)申请了“GW”星座计划,共12992颗卫星。目前,国网计划已经稳步开展,首批30颗低轨卫星在2023年底得到交付。同时在政策鼓励下,民营航天领域也正积极布局打造商业星座,助力抢占太空资源。
但中国的星座计划之路并非“坦途”。一个重要的现实问题在于,根据ITU要求,在卫星频率和轨道申请后的7年内必须发射第一颗卫星,9年内必须发射总数的10%,12年内必须发射50%,14年内必须全部发射完成。以“GW”星座计划部署的下限推算,2023到2030年年均发射量为180颗以上,而到了2030至2033年年均发射量将达到1700颗以上,2033至2035年年均发射量更需实现3000颗以上规模的能力。而2021年、2022年、2023年中国发射航天器分别为103个、188个、200余个,且有肩负国家战略使命的探月工程、载人航天、空间站任务需要保障,“星多箭少”成为制约我国快速获取卫星频轨资源、推进航天产业发展的难题之一。
因此,面对庞大发射需求,需要快速将我国整体航天发射能力特别是商业发射能力翻倍扩充。通过运力更大的火箭、发射更多的火箭,建立高效的太空“物流”体系,成为“星多箭少”的优先“解题”之道。
商业航天已成获取太空资源重要补充力量
事实上,2023年我国67次航天发射任务中的13次,是由新兴的民营商业航天企业完成,并累计发射80颗卫星。可以看出,稳步成长的商业航天作为“新质生产力”,正成为助力建设航天事业的重要补充力量。而2024年,瞄准更大发射载荷、更多卫星发射数量、更快发射能力的民营商业航天企业也已蓄势待发。如新兴商业航天企业东方空间,就于近日发射引力一号运载火箭。
据了解,引力一号设计指标所瞄准的,便是解决低轨卫星星座计划指数级增加、太空频轨资源日益紧张的矛盾点,能够在短期内快速扩充我国进入太空的能力、服务我国太空基础设施建设。目前,主流的组网卫星单星重量基本在200公斤级以上,以单颗卫星200公斤、单轨道面20颗星,总10个轨道面的星座距禿至少是运载能力大于4吨的火箭,才能实现一次布置一个轨道面的卫星高效批量组网需求。
而引力一号作为一款三级半全固体构型的中型运载火箭,具备运载能力大、载荷空间大、海陆兼容、快速响应、经济性好等特点。全箭高30米,芯级和助推器直径同为2.65米,起飞重量405吨,起飞推力600吨,整流罩直径4.2米,近地轨道运载能力6.5吨、太阳同步轨道运载能力4.2吨,可支持百公斤级卫星“一箭30星”发射,有效助力我国卫星星座组网快速实施、占据频轨资源。
此外,除了打造中型运载火箭、扩充单发运载能力,东方空间也在谋划适应更高频次的发射模式,引力一号首飞就采用技术难度高但具备高频发射潜力的海上发射模式,叠加引力一号作为固体火箭可以提前贮存、快速响应发射的优点,后续单条发射船可支持24小时-一周支持一次发射任务,成为名副其实的“东方快递”。
随着科技的发展,太空大航海时代已经来临,卫星频轨资源已经同石油天然气、稀有金属、国土海洋资源一样,成为强国建设的重要资源基础。从这一角度看,我们必须期待像东方空间这样的商业航天企业“勇立潮头”,以先进的太空科技为国家航天事业注入新的活力和动力,并为打造经济新增长极,提供充沛的向上新动能。