2022年航天領域前沿科技發展態勢及2023年趨勢展望

全球技術地圖 發佈 2023-01-27T19:26:20.740611+00:00

在癸卯新年到來之際,國際技術經濟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注和支持,也期待未來我們能一直有你相伴。我們將在春節期間連續九天獻上專題文章「年度科技發展態勢總結與展望」,希望能為讀者朋友們提供些許參考。本文為航天領域專題。

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一、世界航天領域2022年態勢總結

主要航天國家強化航天戰略部署,太空安全和空間探索成為關注重點。美國發布《美國國防戰略》《2022年飛彈防禦評估》《國土安全部太空政策》《國防部太空政策》《太空服務、組裝與製造國家戰略》等文件,將太空視為「美國國家軍事力量的優先領域」,並通過提升太空系統網絡安全、增強太空系統韌性、加強與盟國和商業航天力量合作、發展在軌建造和維修技術等手段,維持美國在太空領域的戰略競爭優勢。英國發布新版《國防太空戰略》和《英國太空力量文件》,擬通過提升太空防禦能力、建立太空系統韌性、發揮太空科技優勢、加強美英太空聯盟等舉措,激發太空產業活力,推進太空軍事能力發展。澳大利亞發布《國防太空戰略》,計劃提升國防太空能力,強化太空聯盟合作,確保其太空利益。北約發布《太空政策》文件,把太空納入集體防禦體系,以捍衛其在太空領域的安全利益。歐空局發布《Terrae Novae 2030+戰略路線圖》,旨在為歐洲建立可行、有韌性的太空活動框架,並將近地軌道、月球和火星視為太空探索重點。美英法德等七國發布《聯合太空作戰願景2031》倡議,將通過加強太空合作,發展太空軍事聯合作戰能力,防止太空衝突。

巨型星座布建規模進一步擴大,或成為重塑太空格局的關鍵力量。美國SpaceX公司於2022年1月至11月中旬,通過33次發射將1614顆「星鏈」衛星部署入軌,使「星鏈」星座在軌衛星總數突破3280顆;亞馬遜公司與3家火箭公司簽署83次發射協議,用於部署由3236顆衛星組網的「柯伊伯」星座。俄羅斯成功發射「球體」星座首顆衛星「斯基泰人-D」,對天基網際網路接入技術開展在軌驗證,未來將部署388顆衛星完成星座組網。英國OneWeb星座受俄烏衝突影響部署進度大幅放緩,截止2022年11月中旬,僅通過2次發射將72顆衛星送入軌道,將OneWeb星座規模擴大至462顆,完成初期計劃71%的部署任務。歐盟計劃投資24億歐元構建低軌星座,在彌補地面通信網絡空白區域的同時,為歐洲提供更加安全的通信系統。

商業星座應用範圍不斷擴大,首次深度參與現代作戰。在商業通信星座方面,美國SpaceX公司相繼推出車載、企業、海事及航空版「星鏈」終端,為客戶提供多元化網絡服務。據統計,「星鏈」星座正在為41個國家超過60萬人提供天基網絡服務,覆蓋範圍涵蓋全球七大洲。在俄烏衝突期間,「星鏈」星座在保障民用基礎通信的基礎上,為烏軍戰場情報支援、態勢感知、飛彈引導、無人機作戰等提供關鍵通信鏈路保障,成為支持烏軍作戰的關鍵力量。在商業遙感星座方面,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、評估戰場態勢等提供有力支持;鷹眼360公司向美國和北約提供了烏克蘭領土上的GPS干擾信號分析,顯示可能由俄軍發射的GPS干擾信號地圖。

全球航天發射能力穩步提升,火箭發射和回收技術取得新突破。美國「太空發射系統」(SLS)重型運載火箭首次成功發射,將重約26.5噸的「獵戶座」飛船送入地月轉移軌道。截至11月中旬,SpaceX公司「獵鷹」-9火箭在2022年內完成51次發射,實現平均約每6.1天發射1次的能力,並成功創造「一箭14飛」和「一箭105星」的新發射紀錄;SpaceX公司「重型獵鷹」火箭執行首個美國國家安全任務,完成第4次發射任務,將多顆軍事衛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成功抓捕執行軌道級發射任務的一級火箭,實現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載機攜帶到高空完成2次發射任務,繼續引領空射火箭技術發展;藍源公司「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;螢火蟲公司「阿爾法」火箭首次發射成功,將3顆衛星送入軌道。俄羅斯「安加拉」1.2型火箭完成首次發射任務,將逐漸取代「質子號」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定軌道。韓國成功發射「世界」號運載火箭,成為全球第七個擁有自主太空發射能力的國家。伊朗成功測試了其自主生產的新型運載火箭,將為其衛星部署提供支持。

深空探索有序開展,取得諸多新成就。美國成功發射CAPSTONE立方體衛星和「獵戶座」飛船,探測月球軌道環境,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禦任務,利用「雙小行星重定向測試」太空飛行器撞擊目標小行星,將小行星軌道周期縮短了32分鐘,成功驗證了小行星偏轉技術。韓國發射首個月球探測器「賞月號」,成功與地面站實現通信,將開展為期1年的月球觀測任務。日本成功發射「好客號」月球探測器,擬嘗試完成月表著陸任務,但其升空後因太陽能電池失效,導致任務失敗。中國成功發射綜合性太陽探測衛星「夸父一號」,將對太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質拋射等開展觀測,為空間災害預報提供支持。

二、世界航天領域2023年趨勢展望

主要航天國家將有序推進通信、導航、遙感、偵察等衛星部署進程。美國SpaceX公司將於2023年繼續提升「星鏈」星座部署規模,預計將發射超過5000顆「星鏈」衛星;亞馬遜公司將於2023年發射「柯伊伯」星座兩顆原型演示衛星,開展在軌通信技術驗證;維珍軌道公司與加拿大NorthStar公司擬於2023年中旬發射第一顆NorthStar太空態勢感知衛星,將提供地球靜止軌道和地月空間物體跟蹤服務;Tomorrow.io公司計劃於2023年發射氣象星座的首顆衛星,為作戰人員提供精確的全球實時氣象情報;美太空軍計劃於2023年發射兩個新的增強型極地系統重組(EPS-R)有效載荷,為美軍在北極地區作戰提供安全通信服務;美空軍研究實驗室計劃於2023年在地球靜止軌道部署「導航技術衛星-3」(NTS-3),以增強GPS衛星的定位、導航和授時能力;洛馬公司計劃在2023年發射一個由三顆衛星構成的「太空增強型聯合全域作戰環境」試驗台,為美軍聯合全域作戰提供支持;美太空系統司令部擬於2023-2027財年開展「韌性飛彈預警飛彈跟蹤-中地球軌道」計劃,以探測和跟蹤高超聲速飛彈。韓國計劃在2023年利用SpaceX火箭發射該國第一顆國產間諜衛星,以增強偵察能力。印度GalaxEye、Ananth Technologies及DLINX Labs公司與美國Antaris公司聯合研製的一顆地球觀測衛星擬於2023年發射,該衛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,全球發射能力將進一步提升。美國SpaceX公司「星艦」運載系統擬於2023年完成首次軌道級發射和首次繞月飛行任務,或將成為全球現役推力最大的太空運載系統;SpaceX計劃於2023年將太空發射次數由2022年的50餘次提升至100次,進一步提升太空發射頻率;聯合發射聯盟公司「火神」火箭擬於2023年初執行首飛任務,將替代「宇宙神」-5火箭成為聯合發射聯盟公司的主要運載火箭,以及承擔美國國家安全航天發射任務的主力火箭。法國「阿里安」公司設計的「阿里安」-6重型火箭計劃於2023年實現首飛,有望與「獵鷹」-9火箭競爭國際發射市場,並將與「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,首次商業太空行走任務將成為亮點。美國波音公司計劃於2023年第二季度利用星際客機開展首次載人航天任務;SpaceX公司預計於2023年3月執行「北極星黎明」載人任務,將4名乘客送入太空並完成太空行走任務。沙特計劃於2023年藉助美國公理太空公司開展的「公理2號」任務將2名沙特航天員送上國際太空站。中國計劃於2023年將第三批航天員送入「天宮」太空站執行太空任務。

手機衛星直連技術有望取得新進展,或將為更多普通手機用戶通信提供新選擇。美國AST SpaceMobile公司擬於2023年發射5顆衛星,建立初期運行網絡,提供手機衛星直連通信服務。SpaceX公司與T-Mobile公司合作,擬於2023年推出手機衛星直連服務。SpaceX公司表示,2023年發射的「星鏈V2.0」衛星將配備直徑達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。T-Mobile表示,手機衛星直連服務將覆蓋美國大陸、夏威夷、阿拉斯加部分地區、波多黎各等區域,初期可實現簡訊收發功能,長期可實現語音和數據傳輸能力。

作者簡介

張嘉毅國務院發展研究中心國際技術經濟研究所研究六室,副主任

研究方向:航空航天領域形勢跟蹤及關鍵核心技術、前沿技術研究

聯繫方式:18910175731@163.com zjy@drciite.org

作者簡介

雲仲倫國務院發展研究中心國際技術經濟研究所研究六室,助理分析員

研究方向:航空航天領域形勢跟蹤及關鍵核心技術、前沿技術研究

聯繫方式:yuzholun@163.com

編輯丨鄭實

研究所簡介

國際技術經濟研究所(IITE)成立於1985年11月,是隸屬於國務院發展研究中心的非營利性研究機構,主要職能是研究我國經濟、科技社會發展中的重大政策性、戰略性、前瞻性問題,跟蹤和分析世界科技、經濟發展態勢,為中央和有關部委提供決策諮詢服務。「全球技術地圖」為國際技術經濟研究所官方微信帳號,致力於向公眾傳遞前沿技術資訊和科技創新洞見。

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