2022年航天領(lǐng)域前沿科技發(fā)展態(tài)勢及2023年趨勢展望

在癸卯新年到來之際，國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所全體同仁祝各位讀者朋友新年快樂、幸福安康。感謝大家長久以來的關(guān)注和支持，也期待未來我們能一直有你相伴。我們將在春節(jié)期間連續(xù)九天獻(xiàn)上專題文章“年度科技發(fā)展態(tài)勢總結(jié)與展望”，希望能為讀者朋友們提供些許參考。本文為航天領(lǐng)域?qū)ｎ}。

一、世界航天領(lǐng)域2022年態(tài)勢總結(jié)

主要航天國家強(qiáng)化航天戰(zhàn)略部署，太空安全和空間探索成為關(guān)注重點。美國發(fā)布《美國國防戰(zhàn)略》《2022年導(dǎo)彈防御評估》《國土安全部太空政策》《國防部太空政策》《太空服務(wù)、組裝與制造國家戰(zhàn)略》等文件，將太空視為“美國國家軍事力量的優(yōu)先領(lǐng)域”，并通過提升太空系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全、增強(qiáng)太空系統(tǒng)韌性、加強(qiáng)與盟國和商業(yè)航天力量合作、發(fā)展在軌建造和維修技術(shù)等手段，維持美國在太空領(lǐng)域的戰(zhàn)略競爭優(yōu)勢。英國發(fā)布新版《國防太空戰(zhàn)略》和《英國太空力量文件》，擬通過提升太空防御能力、建立太空系統(tǒng)韌性、發(fā)揮太空科技優(yōu)勢、加強(qiáng)美英太空聯(lián)盟等舉措，激發(fā)太空產(chǎn)業(yè)活力，推進(jìn)太空軍事能力發(fā)展。澳大利亞發(fā)布《國防太空戰(zhàn)略》，計劃提升國防太空能力，強(qiáng)化太空聯(lián)盟合作，確保其太空利益。北約發(fā)布《太空政策》文件，把太空納入集體防御體系，以捍衛(wèi)其在太空領(lǐng)域的安全利益。歐空局發(fā)布《Terrae Novae 2030+戰(zhàn)略路線圖》，旨在為歐洲建立可行、有韌性的太空活動框架，并將近地軌道、月球和火星視為太空探索重點。美英法德等七國發(fā)布《聯(lián)合太空作戰(zhàn)愿景2031》倡議，將通過加強(qiáng)太空合作，發(fā)展太空軍事聯(lián)合作戰(zhàn)能力，防止太空沖突。

巨型星座布建規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，或成為重塑太空格局的關(guān)鍵力量。美國SpaceX公司于2022年1月至11月中旬，通過33次發(fā)射將1614顆“星鏈”衛(wèi)星部署入軌，使“星鏈”星座在軌衛(wèi)星總數(shù)突破3280顆；亞馬遜公司與3家火箭公司簽署83次發(fā)射協(xié)議，用于部署由3236顆衛(wèi)星組網(wǎng)的“柯伊伯”星座。俄羅斯成功發(fā)射“球體”星座首顆衛(wèi)星“斯基泰人-D”，對天基互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)開展在軌驗證，未來將部署388顆衛(wèi)星完成星座組網(wǎng)。英國OneWeb星座受俄烏沖突影響部署進(jìn)度大幅放緩，截止2022年11月中旬，僅通過2次發(fā)射將72顆衛(wèi)星送入軌道，將OneWeb星座規(guī)模擴(kuò)大至462顆，完成初期計劃71%的部署任務(wù)。歐盟計劃投資24億歐元構(gòu)建低軌星座，在彌補(bǔ)地面通信網(wǎng)絡(luò)空白區(qū)域的同時，為歐洲提供更加安全的通信系統(tǒng)。

商業(yè)星座應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，首次深度參與現(xiàn)代作戰(zhàn)。在商業(yè)通信星座方面，美國SpaceX公司相繼推出車載、企業(yè)、海事及航空版“星鏈”終端，為客戶提供多元化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。據(jù)統(tǒng)計，“星鏈”星座正在為41個國家超過60萬人提供天基網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，覆蓋范圍涵蓋全球七大洲。在俄烏沖突期間，“星鏈”星座在保障民用基礎(chǔ)通信的基礎(chǔ)上，為烏軍戰(zhàn)場情報支援、態(tài)勢感知、導(dǎo)彈引導(dǎo)、無人機(jī)作戰(zhàn)等提供關(guān)鍵通信鏈路保障，成為支持烏軍作戰(zhàn)的關(guān)鍵力量。在商業(yè)遙感星座方面，美國MAXAR、BlackSky以及芬蘭Iceye等公司利用各自遙感星座為烏克蘭和北約等提供遙感圖像，為及時偵察俄軍部署、跟蹤俄軍動向、評估戰(zhàn)場態(tài)勢等提供有力支持；鷹眼360公司向美國和北約提供了烏克蘭領(lǐng)土上的GPS干擾信號分析，顯示可能由俄軍發(fā)射的GPS干擾信號地圖。

全球航天發(fā)射能力穩(wěn)步提升，火箭發(fā)射和回收技術(shù)取得新突破。美國“太空發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）重型運載火箭首次成功發(fā)射，將重約26.5噸的“獵戶座”飛船送入地月轉(zhuǎn)移軌道。截至11月中旬，SpaceX公司“獵鷹”-9火箭在2022年內(nèi)完成51次發(fā)射，實現(xiàn)平均約每6.1天發(fā)射1次的能力，并成功創(chuàng)造“一箭14飛”和“一箭105星”的新發(fā)射紀(jì)錄；SpaceX公司“重型獵鷹”火箭執(zhí)行首個美國國家安全任務(wù)，完成第4次發(fā)射任務(wù)，將多顆軍事衛(wèi)星送入地球同步軌道；火箭實驗室公司首次利用改裝直升機(jī)成功抓捕執(zhí)行軌道級發(fā)射任務(wù)的一級火箭，實現(xiàn)了新型火箭回收方式；維珍軌道公司的小型空射火箭“運載器一號”在1月和7月由波音747-400載機(jī)攜帶到高空完成2次發(fā)射任務(wù)，繼續(xù)引領(lǐng)空射火箭技術(shù)發(fā)展；藍(lán)源公司“新謝潑德”亞軌道火箭成功完成第5次亞軌道載人飛行任務(wù)；螢火蟲公司“阿爾法”火箭首次發(fā)射成功，將3顆衛(wèi)星送入軌道。俄羅斯“安加拉”1.2型火箭完成首次發(fā)射任務(wù)，將逐漸取代“質(zhì)子號”等舊型火箭，成為俄主力運載火箭。歐空局新型“織女星-C”火箭首飛成功，將7個有效載荷成功送入預(yù)定軌道。韓國成功發(fā)射“世界”號運載火箭，成為全球第七個擁有自主太空發(fā)射能力的國家。伊朗成功測試了其自主生產(chǎn)的新型運載火箭，將為其衛(wèi)星部署提供支持。

深空探索有序開展，取得諸多新成就。美國成功發(fā)射CAPSTONE立方體衛(wèi)星和“獵戶座”飛船，探測月球軌道環(huán)境，測試載人飛船性能，正式拉開“阿爾忒彌斯”重返月球計劃序幕；NASA實施全球首次行星防御任務(wù)，利用“雙小行星重定向測試”航天器撞擊目標(biāo)小行星，將小行星軌道周期縮短了32分鐘，成功驗證了小行星偏轉(zhuǎn)技術(shù)。韓國發(fā)射首個月球探測器“賞月號”，成功與地面站實現(xiàn)通信，將開展為期1年的月球觀測任務(wù)。日本成功發(fā)射“好客號”月球探測器，擬嘗試完成月表著陸任務(wù)，但其升空后因太陽能電池失效，導(dǎo)致任務(wù)失敗。中國成功發(fā)射綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”，將對太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射等開展觀測，為空間災(zāi)害預(yù)報提供支持。

二、世界航天領(lǐng)域2023年趨勢展望

主要航天國家將有序推進(jìn)通信、導(dǎo)航、遙感、偵察等衛(wèi)星部署進(jìn)程。美國SpaceX公司將于2023年繼續(xù)提升“星鏈”星座部署規(guī)模，預(yù)計將發(fā)射超過5000顆“星鏈”衛(wèi)星；亞馬遜公司將于2023年發(fā)射“柯伊伯”星座兩顆原型演示衛(wèi)星，開展在軌通信技術(shù)驗證；維珍軌道公司與加拿大NorthStar公司擬于2023年中旬發(fā)射第一顆NorthStar太空態(tài)勢感知衛(wèi)星，將提供地球靜止軌道和地月空間物體跟蹤服務(wù)；Tomorrow.io公司計劃于2023年發(fā)射氣象星座的首顆衛(wèi)星，為作戰(zhàn)人員提供精確的全球?qū)崟r氣象情報；美太空軍計劃于2023年發(fā)射兩個新的增強(qiáng)型極地系統(tǒng)重組（EPS-R）有效載荷，為美軍在北極地區(qū)作戰(zhàn)提供安全通信服務(wù)；美空軍研究實驗室計劃于2023年在地球靜止軌道部署“導(dǎo)航技術(shù)衛(wèi)星-3”(NTS-3)，以增強(qiáng)GPS衛(wèi)星的定位、導(dǎo)航和授時能力；洛馬公司計劃在2023年發(fā)射一個由三顆衛(wèi)星構(gòu)成的“太空增強(qiáng)型聯(lián)合全域作戰(zhàn)環(huán)境”試驗臺，為美軍聯(lián)合全域作戰(zhàn)提供支持；美太空系統(tǒng)司令部擬于2023-2027財年開展“韌性導(dǎo)彈預(yù)警導(dǎo)彈跟蹤-中地球軌道”計劃，以探測和跟蹤高超聲速導(dǎo)彈。韓國計劃在2023年利用SpaceX火箭發(fā)射該國第一顆國產(chǎn)間諜衛(wèi)星，以增強(qiáng)偵察能力。印度GalaxEye、Ananth Technologies及DLINX Labs公司與美國Antaris公司聯(lián)合研制的一顆地球觀測衛(wèi)星擬于2023年發(fā)射，該衛(wèi)星將具備全天時和全天候的對地成像能力。

多款新研運載火箭或迎首飛，全球發(fā)射能力將進(jìn)一步提升。美國SpaceX公司“星艦”運載系統(tǒng)擬于2023年完成首次軌道級發(fā)射和首次繞月飛行任務(wù)，或?qū)⒊蔀槿颥F(xiàn)役推力最大的太空運載系統(tǒng)；SpaceX計劃于2023年將太空發(fā)射次數(shù)由2022年的50余次提升至100次，進(jìn)一步提升太空發(fā)射頻率；聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司“火神”火箭擬于2023年初執(zhí)行首飛任務(wù)，將替代“宇宙神”-5火箭成為聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的主要運載火箭，以及承擔(dān)美國國家安全航天發(fā)射任務(wù)的主力火箭。法國“阿里安”公司設(shè)計的“阿里安”-6重型火箭計劃于2023年實現(xiàn)首飛，有望與“獵鷹”-9火箭競爭國際發(fā)射市場，并將與“織女星”-C火箭組成歐洲下一代運載火箭體系。

多國擬開展載人航天活動，首次商業(yè)太空行走任務(wù)將成為亮點。美國波音公司計劃于2023年第二季度利用星際客機(jī)開展首次載人航天任務(wù)；SpaceX公司預(yù)計于2023年3月執(zhí)行“北極星黎明”載人任務(wù)，將4名乘客送入太空并完成太空行走任務(wù)。沙特計劃于2023年借助美國公理太空公司開展的“公理2號”任務(wù)將2名沙特航天員送上國際太空站。中國計劃于2023年將第三批航天員送入“天宮”太空站執(zhí)行太空任務(wù)。

手機(jī)衛(wèi)星直連技術(shù)有望取得新進(jìn)展，或?qū)楦嗥胀ㄊ謾C(jī)用戶通信提供新選擇。美國AST SpaceMobile公司擬于2023年發(fā)射5顆衛(wèi)星，建立初期運行網(wǎng)絡(luò)，提供手機(jī)衛(wèi)星直連通信服務(wù)。SpaceX公司與T-Mobile公司合作，擬于2023年推出手機(jī)衛(wèi)星直連服務(wù)。SpaceX公司表示，2023年發(fā)射的“星鏈V2.0”衛(wèi)星將配備直徑達(dá)5-6米的大天線，使其能夠使用T-Mobile公司的部分中頻PCS頻譜廣播服務(wù)。T-Mobile表示，手機(jī)衛(wèi)星直連服務(wù)將覆蓋美國大陸、夏威夷、阿拉斯加部分地區(qū)、波多黎各等區(qū)域，初期可實現(xiàn)短信收發(fā)功能，長期可實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)傳輸能力。

審核編輯 ：李倩