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2017年世界航天贝博app体育领域发展综述及启示

宇航总体技术2020-05-19 10:45:28

 本文对2017年世界航天发射情况进行了统计,对2017年世界重大航天发射活动进行了分析。

 

2017年,世界主要航天国家从战略政策、型号研制及技术研发等方面,积极推动航天贝博app体育领域发展。美、俄、欧、印等国家和地区继续推进新一代运载火箭研制和发射,以美国太空探索技术公司(SpaceX)为代表的私营航天企业发展迅速……

一、2017年世界航天发射统计

2017年,世界航天共进行了90次发射,成功85次(含1次部分成功),失败5次,成功率94.44%。其中,美国以29次(全部成功)蝉联发射首位,俄罗斯20次(失败1次),中国18次(失败1次,部分成功1次),欧洲9次(全部成功),日本7次(失败1次),印度5次(失败1次),乌克兰1次(成功),新西兰1次(失败)。具体数据如表1所示。

1  2017年世界各国/地区主要发射统计

国家

发射次数

所占比例

成功

成功率

美国

29

32%

29

100%

俄罗斯

20

22%

19

95%

欧洲

9

10%

9

100%

日本

7

8%

6

86%

印度

5

6%

4

80%

乌克兰

1

1%

1

100%

新西兰

1

1%

0

0%

2017年各系列火箭发射情况可以看出(见表2),法尔肯9火箭、联盟号系列火箭、宇宙神5系列火箭、阿里安5火箭和H-2A火箭的发射次数居于前列。近地轨道、地球同步转移轨道仍然是有效载荷主要入轨轨道(见表3)。

2  2017年各系列火箭发射情况

序号

运载火箭

国家

发射次数

失败/异常

备注

1

法尔肯9 FT

美国

18

2

宇宙神5

美国

6

3

德尔它4

美国

1

4

德尔它2

美国

1

5

安塔瑞斯230

美国

1

6

米诺陶4

美国

1

7

米诺陶-C

美国

1

8

联盟号2

(含2-1a、2-1b、2-1v)

俄罗斯

10

1

发射失败

火箭更换新发射场后发射方位角与原发射场存在较大差别,上面级计算机软件未作相应修改,导致上面级点火姿态有误

9

联盟号

(含联盟FG、联盟U)

俄罗斯

5

10

质子号

俄罗斯

4

11

天顶号

乌克兰/

俄罗斯

1

12

隆声号/微风KM

俄罗斯

1

13

阿里安5

欧洲

6

14

织女星

欧洲

3

15

H-2A

日本

6

16

SS-520-4

日本

1

1

发射失败

起飞约20s后,地面失去遥测信号,火箭坠毁

17

PSLV

印度

3

1

发射失败

整流罩未能分离,导致发射任务失败

18

GSLV MK3

印度

1

19

GSLV MK2

印度

1

20

电子号

新西兰

1

1

发射失败

地面遥测设备故障,遥测信号中断导致靶场安全人员触发了火箭飞行中止系统



3  2017年世界航天发射任务入轨情况

轨道类型

发射次数

到达次数

未到达次数

备注

低地球轨道LEO,含SSO

52

48

4

13次国际空间站任务

1次天舟一号技术验证

地球同步轨道GEO

35

34

1

中高地球轨道MEO

3

3

0

二、2017年世界航天贝博app体育领域重要事件

2017年,世界主要航天国家高度重视推动航天贝博app体育领域技术发展,不断提升进入空间的能力。

(一)运载火箭持续更新换代,抢占商业发射市场份额

2017年,美、俄、欧、印、日等国家和地区都在积极推进新一代大中型运载火箭的研发计划,促进火箭的更新换代,以提高市场竞争力。

201710月,美空军发布了“发射服务协议”(LSA)招标文件,旨在研制与“改进型一次性运载器”(EELV)性能相当的新火箭,以取代宇宙神5和德尔它4火箭,摆脱对俄制RD-180发动机的依赖。SpaceX公司、联合发射联盟公司(ULA)和轨道ATK公司预计都将参与竞标。SpaceX的法尔肯重型火箭、ULA的“火神”火箭、轨道ATK的新型火箭“下一代发射系统”(NGL)都位列其中。其中,法尔肯重型火箭计划于20181月首飞,“火神”火箭计划于2019年首飞

根据《2016~2025联邦航天计划》,俄罗斯将在2018~2025年期间研制新一代中型运载火箭——联盟号5火箭。该火箭预计在2022年执行不载人的联邦号飞船发射任务,2024年开始执行载人任务。此外,俄自2014年成功首飞安加拉1.2与安加拉A5火箭后,持续开展安加拉A5V火箭的研制工作,该系列火箭预计于2025年取代质子号M等火箭。

20174月,欧洲阿里安集团公司表示,阿里安6火箭研制项目进入地面鉴定样机生产阶段,并计划于2018年对固体助推器进行试车,2019年末到2020年初开展全箭试验。

20176月,印度空间研究组织(ISRO)研制的新型地球同步轨道卫星运载火箭GSLV-MK3成功首飞,将质量为3136kgGSAT-19卫星送入GTO轨道。GSLV-MK3火箭于2002年启动研制,上面级采用印度自主研制的C25液氢/液氧贝博网站多少上面级,GTO运载能力4tLEO运载能力8t

2017年,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)积极为H-3火箭研制LE-9主发动机,于4月底开展了LE-9发动机首轮点火试车。新发动机将使H-3火箭GTO运载能力达6.5t(比H-2A火箭高出60%)。H-3火箭采用可从商业渠道采购的部件和可批量生产的箭体,使发射成本降至H-2A的一半,预计于2020财年投入使用,并逐渐接替现役的H-2A/2B火箭。

(二)载人探月迎来热潮,重型运载火箭研制快速推进

201712月,美国总统特朗普签署了其就任后的首项航天政策令——1号航天政策令,正式指示美国航空航天局(NASA)实施载人重返月球计划。NASA随后发表声明称,将“与商业和国际合作伙伴一道,开展一项具有创新性和可持续性的探索计划”。未来美国的空间探索重心将发生重大变革,载人月球探索将迎来新一轮热潮。

20171月,NASA完成航天发射系统(SLS)探索上面级(EUS)初步设计评审。5月,NASARS-25发动机进行了试车,标志着SLS完成了第一次探索任务(EM-1)的重要里程碑。10月,SLS芯级五个部段飞行件全部制造完成。11月,NASA宣布SLS首飞任务最早将于201912月进行。

SpaceX公司宣布将于2018年启动载人绕月计划,发射一个载有两名私人旅客的飞行器。该任务将使用法尔肯重型火箭及天龙座V2飞船。法尔肯重型LEO运载能力64tGTO运载能力22.2t,于20182月实现首飞。20179月,SpaceX公司对外发布改进的“星际贝博app体育系统”(ITS)。整个系统具备150tLEO运载能力,能够从轨道向地球运回50t载荷。飞船可以在轨补加推进剂,以执行近地轨道以远的任务。SpaceX公司将在2022年利用ITS发射至少2艘登陆火星的货运飞船,2024年发射4艘飞船,其中2艘载人。

美国蓝源公司正研制新格伦火箭,最早计划在2020年首飞,并尝试将其设定为人类重返月球的重要运载工具。新格伦火箭全长82mLEO运载能力达45tGTO运载能力达13t,第一级将采用7BE-4发动机。BE-4发动机以液氧\甲烷为推进剂,已于20171019日进行首次热点火试车。

俄罗斯能源火箭和航天集团在MAKS-2017国际航展上提出新探月计划——通过2次重型火箭发射和1次联盟号5火箭发射实现载人月球任务,重型运载火箭将在未来18~24个月内完成设计工作,并于2028年实现首飞。为节省成本,首飞火箭将采用芯级捆绑两枚助推器的轻型设计,芯级和助推器均为联盟号5中型火箭。

(三)SpaceX公司表现抢眼,冲击商业航天发射市场

2017年,SpaceX公司在发射次数、火箭一子级回收等方面表现抢眼,并凭借较大的价格优势承揽了多个国际商业发射任务乃至美国国家安全发射任务。

法尔肯9火箭在2017年共发射18次,占美国全年发射次数的近2/3,实施了14次一子级回收,其中6次陆地回收、8次海上平台回收,并在5次发射任务中重复使用了回收的火箭一子级。623日和25日,法尔肯9火箭在2天多的时间内完成2次发射,创下了SpaceX公司的最短发射时间间隔纪录,再加上75日的发射,SpaceX公司在12天内实施了3次发射。如此高的火箭发射频率与法尔肯9火箭构型简单、子级回收与重复使用缩短了生产制造周期等因素密不可分。

SpaceX公司在2017年使用法尔肯9火箭和天龙座飞船执行了4次国际空间站货运补给(CRS)任务,占据了总任务的近一半(俄罗斯进步号飞船3次,轨道ATK公司天鹅座飞船2次),并在2CRS任务中使用了回收的天龙座飞船。其中,330SES-10通信卫星发射任务是人类历史上首次利用回收的火箭一子级成功执行卫星发射任务。1215日,SpaceX公司执行CRS-13任务是利用“二手”火箭发射“二手”飞船的第一次。

与此同时,SpaceX公司2017年开始大规模涉足美国军方卫星发射合同,为美空军、海军、情报侦查局等提供服务。51日,法尔肯9火箭首次为美国国家侦察局(NRO)发射绝密间谍卫星NROL-7697日,法尔肯9火箭成功将美空军X-37B轨道试验飞行器送入预定轨道,开启X-37B第五次太空试验任务,此次任务是X-37B首次使用宇宙神5以外的火箭发射。另外,SpaceX公司2017年击败ULA公司赢得美国空军一份价值9650万美元的合同,将在2019年发射一颗GPS3导航卫星,这是SpaceX公司继20164月之后所获得的第二份空军GPS3卫星发射合同。

此外,快速推进新一代铱星组网任务,发射四批二代铱星,使得新一代铱星系统在一年内在轨卫星达到40颗,预计2018年初即可完成系统建设;完成7次高轨卫星发射任务,其中卫星最重的为Intelsat35e,重6760kg,客户涵盖欧洲卫星公司、国际移动卫星公司、国际海事通信卫星公司等国际重要卫星公司。

(四)微小卫星发射频繁,多国完成一箭多星发射

2017年,世界微小卫星发射市场需求旺盛,共完成了10次搭载微小卫星的一箭多星发射任务,共将269颗微小卫星送入轨道。此外,1128日俄罗斯联盟号2-1b/弗雷盖特M火箭搭载的18颗微小卫星因上面级故障未能入轨。

20172月,印度利用PSLV-XL火箭将104颗卫星送入505km太阳同步轨道,创造了新的一箭多星世界纪录。本次任务的主载荷是印度制图卫星-2D,重714kg,此外还搭载了2颗纳卫星和101颗立方体星,103颗小卫星总重约663kg

20177月,俄罗斯联盟号2-1a/弗雷盖特M火箭进行了一箭73星发射任务,主星为俄罗斯“老人星V-IK”小型遥感卫星,搭载星为其他国家的72颗微小卫星。本次发射中,弗雷盖特M上面级先后7次点火工作,将73颗卫星送入3条不同的轨道,创下了俄罗斯火箭一次发射卫星数量最多的新纪录。

201711月,美国轨道ATK公司安塔瑞斯230火箭从沃勒普斯发射天鹅座飞船,执行该公司第8次国际空间站货运任务。本次任务中飞船携带约3350kg货物,包括16颗立方星。

(五)各国推进小型运载火箭研制,多型火箭进行试飞

2017年,世界各国纷纷推进小型运载火箭研制,并开展飞行试验,包括新西兰的电子号火箭;日本的SS-520-4火箭等。美国蓝源公司、英国维珍银河公司、欧空局(ESA)等也在实施各自的微小型卫星发射专用火箭计划。这些火箭大多具备设计简单、成本低、快速发射等特点。

20175月,火箭实验室(RocketLab)公司自主研制的电子号火箭在新西兰马希亚综合发射场进行首次飞行试验。由于地面遥测设备故障,导致试验失败。电子号火箭是世界上第一个采用电驱动推进剂泵的火箭,500kmSSO运载能力150kgLEO运载能力225kg

20171月,JAXA发射了SS-520-4微小型运载火箭,旨在收集数据,验证采用探空火箭技术和简易发射流程的微小卫星专用火箭。火箭起飞约20s后,地面失去遥测信号,发射失败。SS-520-4火箭全长9.54m,直径约0.5m,起飞质量为2.6tLEO运载能力为4kg,未来升级改进型LEO运载能力将达到140kg

此外,蓝源公司计划在新谢帕德亚轨道重复使用飞行器火箭级的基础上增加小型上面级,形成两级小型运载火箭,以满足微小卫星的发射需求。维珍银河公司将小卫星发射业务分离出来,成立了维珍集团的第三家子公司——维珍轨道公司,运营运载器1号空射运载火箭,为全球提供小卫星发射服务。运载器1号预计2018年开展首飞试验,SSOLEO运载能力分别为200kg400kg,发射成本为1000~1200万美元。ESA的小型航天器任务服务(SSMS)项目预计2018年采用织女星火箭进行微小卫星专用发射任务,目前正在为此次任务寻找共载载荷。

(六)航天发射故障增多,质量管控与可靠性需提升

2017年,航天发射失败5次,较2016年(2次)有所增加,其中印度PSLV-XL火箭、俄罗斯联盟号2-1b/弗雷盖特M运载火箭为成熟型号,新西兰电子号火箭和日本SS-520-4火箭为新研火箭首飞。

2017年的多次火箭发射事故表明,再成熟的型号也会有失利的潜在可能,火箭型号质量管控需要长抓不懈;运载火箭技术复杂,即使是技术相对简单的小型火箭也存在较大的难度,尤其是私营航天公司还需要相当的技术经验与质量管理积累。


附表

2017年世界航天发射记录表


中国运载火箭技术研究院研发中心/唐琼 胡冬生

 

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