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国际太空000306

 筛子 2007-03-06

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国际太空
SPACE INTERNATIONAL
2000 No.3 P.12-16

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世界民用卫星市场前景展望

  在1957年到1998年的42年时间里,全球约有5 137个航天器被送入太空,其中约有775颗是民用卫星,即平均每年发射约19颗,它们占所发射的航天器总数的15%。这里所说的民用卫星是指由政府定购 经营的非军用卫星。与商业卫星不同的是,民用卫星主要设计用于科学和公共事业目的,而非为了获得商业利益。这种区别必须加以注意,因为人们有时混淆这些专 用名词,使用不当。
从1957年前苏联发射人类第1颗人造地球卫星到1971年,全世界大约有450颗民用卫星发射入轨,平均每年32颗。从1972年到1998年,总 计发射了大约315颗民用卫星,平均每年约12颗。可以看出,从1972年开始,民用卫星的发射数量明显减少,在80年代的大部分时间里一直保持着这种下 降趋势,在此期间平均每年发射的民用卫星还不到10颗。但从1989年开始,这种趋势有所改变,发射的民用卫星数量开始回升,从1989年到1997年, 平均每年约有13颗民用卫星发射入轨。
1998年,全球发射的民用卫星大约有19颗,Teal集团认为这标志着民用卫星市场又一快速增长时期的到来,这种增长势头将会一直保持至少10年时 间。预计从2000年到2009年全球将发射255颗民用卫星。在未来4年内,估计平均每年发射约22颗民用卫星,此后每年发射的民用卫星数约25~30 颗。
这255颗民用卫星总价值估计可达340亿美元。其中既有新近加入卫星制造行列的国家,如阿尔及利亚、澳大利亚、巴西以及巴基斯坦等制造的价值100 万~500万美元的科学技术实验卫星,也有价值高达9亿美元的天文及地球观测卫星。后者包括NASA的“新一代空间望远镜”(NGST)和欧空局的“环境 卫星”(Envisat)。
可以预计,在将要发射的民用卫星中至少有3/4的卫星使用低地球轨道(LEO),其中有许多卫星使用太阳同步轨道,其余的大多数卫星将使用大椭圆轨道 或进入能与行星、月球或彗星交会的轨道。NASA的“跟踪与数据中继卫星系统”(TDRSS)和美国国家海洋大气管理局的“地球静止环境业务卫星” (GOES)都将进入地球静止轨道。

1 NASA的民用卫星项目再度兴起

  可以预计,今后NASA研制的民用卫星数量将会大幅度增加,因为从1995年开始,NASA明显增加了研制和发射的 民用卫星数量。1998年,NASA发射了7颗民用卫星,包括“月球勘探者”、深空-1探测器、“火星气候轨道器”、“斯帕坦”科学实验卫星、“大学生空 间探测和开发卫星”、“亚毫米波天文卫星”以及“过渡区和日冕探险者卫星”等。
在整个80年代及90年代头5年,NASA研制和发射的民用卫星相对较少,不超过24颗。从1981年航天飞机计划开始,NASA很明显地把研究与开 发的重点放在载人航天项目上。在此期间,只在1989年发射了“伽利略”木星探测器和“宇宙背景探险者”(COBE)探测器,1990年发射了“哈勃”空 间望远镜,1991年发射了“康普顿γ射线空间望远镜”和“上层大气研究卫星”,1992年发射了“火星观察者”探测器,1993年发射了“先进通信技术 卫星”。
NASA的预算不仅能够满足每年6~8次、每次耗资5亿美元的航天飞机飞行任务,还有足够的经费用于卫星研制开发。这一点我们可以从NASA喜好投资于昂贵的卫星项目——如已经失败的耗资9亿美元的“火星观察者”探测器等情况看出来。
在“火星观察者”失踪后不久,NASA开始重新评估其卫星开发计划。为降低开发大型昂贵卫星所冒的风险,NASA转而决定研制更多但更小的卫星。由 NASA局长戈尔丁提出的“快、好、省”的提法在90年代中期成为广泛共识,这已经成为NASA民用卫星项目的指导方针。新的计划重新把重点放在空间探测 领域。在此领域里,NASA曾在60和70年代发射了好几种探测器,如“先驱者”(Pioneer)、“徘徊者”(Ranger)、“海盗” (Viking)和“旅行者”(Voyager)等。
在未来几年内,将要实施一些新的空间项目,如“发现”(Discovery)计划、“新盛世”(New Millennium)计划、“小型探测者”(Smaller Explorer)计划和“中型探测者”(Medium Explorer)计划等,这些项目需要发射20多颗民用卫星。在NASA将要进行的空间计划中还包括1999年后期发射的“微波各向异性探测器”(Micro-wave Anistropy Probe)和苏伊士-乌瑞(Suess-Urey)计划;2000年发射的地球轨道器-1(Earth Orbiter-1)、“磁层极光全球探测成像卫星”(the Imager for Magnetopause-to-Aurora Global Exploration)以及“高能太阳分光成像卫星”(High Energy Solar Spectroscopic Imager);2001年发射的“星系演化探测器”(Galaxy Evolution Explorer);2002年的“赫尔墨斯水星”(Hermes Mercury)测绘计划;以及2004年的“深撞击”(Deep Impact)彗星交会计划和“水星信使”(Messenger Mercury)计划。
在这些空间计划中大部分所需成本都会远远低于3亿美元,这使NASA能够承受,并且容易在国会获得通过。另外,这些“影响巨大”的航天器如获得成功也能对NASA其他卫星计划的顺利实施产生积极的影响。
NASA正雄心勃勃地计划在未来5年内发射大量的火星探测器,包括2001年和2003年发射的几个火星轨道器和着陆器以及2005年的一次取样返回飞行任务。此外,NASA与法国航天局(CNES)合作,提出要在2003年发射“火星飞行器”(Mars Aerobot)和“火星隐蔽者”(Mars Occultation)小型探测器。
还有一些已经制定的针对太阳系行星的探测计划:如2004年发射的“木星进入者”(INSIDE Jupiter)探测器、“冥王星-Kuiper快车”(Pluto-Kuiper Express)探测器和 “金星”(Vesper)探测器,2005年的“海王星轨道器”(Neptune Orbiter)等。这还没有把各种计划于2010年内发射的地球观测卫星系统以及空间望远镜平台算在内,比如2002年发射的“空间红外望远镜设施”(Space Infrared Telescope Facility)、2007年发射的“星座”(Constellation)计划以及2008年发射的NGST等。
NASA在未来10年将会制定1个全盘发展计划,除了商用通信卫星外,美国民用卫星将会是卫星制造及发射市场上的主要增长点之一。

2 俄罗斯的空间活动日渐减少

  与美国的情况相反,俄罗斯研制与发射的民用卫星数量越来越少。俄罗斯航空航天局(RAKA)的经费近年来大幅度减少,以致连完成目前主要的空间项目如国际空间站(ISS)所需的经费都不够。RAKA 1999年的预算只有大约1.42亿美元,而仅完成国际空间站项目所需的经费就是1999年总预算的两倍还多。俄罗斯前总统叶利钦曾经在1999年早些时候承诺增加该局的经费,但这笔钱出自何处一直是个问题。
俄罗斯研制和发射的民用卫星数量一直在减少。在90年代初期俄罗斯还每年发射大约10颗民用卫星,现在RAKA如果每年能够发射5颗卫星就算很幸运 了。这5颗卫星可能包括1颗地球资源监测卫星、2颗“闪电”(Molniya)通信卫星、1颗“希望”(Nadezda)导航卫星和1颗“流星” (Meteor)气象卫星。俄罗斯最后一颗专门用于科学目的的民用卫星是1996年发射的火星-96探测器,但因质子-K火箭故障而以失败告终。
在未来几年内,俄罗斯计划发射的民用卫星很少,它包括2颗地球观测卫星、2颗“流星”气象卫星以及一些科学卫星,如日冕卫星-F(Coronas- F)、ISELA-600、“赛船会卫星”(Regatta)和残余辐射探测卫星-2(Relikt-2)。预计其中可能只有2~3颗卫星能够进展顺利。 在多数情况下,制造卫星“节余”的每一笔钱都会被俄罗斯政府用来制造军用卫星的替代卫星,以补充日益老化的军用卫星星座,而不是进行空间科学研究。实际上 目前俄罗斯的空间科学项目只有国际空间站一项。
过去,俄罗斯和美国所拥有的民用卫星各占全球民用卫星总数的55%和25%。但在未来10年里,这种份额将出现戏剧性的变化,即美国民用卫星将占全球所有发射的民用卫星总数的40%~45%,而俄罗斯可能不到12%。

3 欧洲、日本的预算紧张

  欧洲民用卫星研制开发的主要机构是欧空局(ESA),现在其发射的民用卫星占全球总数的大约8%,日本约占5%。
欧洲发射的民用卫星今后10年内将达到全球总数的16%。要达到这个比例,今后平均每年需要发射4颗卫星。在这些卫星中可能包括一个由欧空局投资的称 作“地球探测器和地球观测者”(Earth Explorer and Earth Watch)的新的地球观测卫星系列,还有一些其他的已经正在研制或计划发射的欧空局卫星。后者包括计划于2000年发射的“阿蒂米斯” (Artemis)试验性数据中继卫星、“环境卫星”(Envisat);2002年发射的“国际γ射线天体物理实验室”;2003年发射的“气象业务卫 星”(Metop)和“罗塞塔”(Rosetta)卫星;以及一直到2006年完成的3颗第二代Metop。
由于欧空局在阿里安-5运载火箭和国际空间站的哥伦布轨道舱项目上花费巨大,因此预算相当紧张。结果形成了目前欧空局几乎没有什么明确的卫星项目的局 面。但是,欧空局各成员国政府对于地球观测计划给予了大力支持,同样,重点进行地球科学研究的卫星也得到大力支持,而空间探测项目却缺乏资金。这对于计划 中的某些空间探测项目来说可不是一个好兆头,比如月球探测项目中的欧月-2000(EuroMoon-2000)计划、“环月观测台”(Moro)计划; 火星探测器计划中的“发电机”(Dynamo)、“火星快车轨道器”(Mars Express Orbiter)和“火星网”(Marsnet)计划;还有“水星全球轨道器”(Mercury Global Orbiter)等。
除欧空局外,欧洲各国也正计划发射大约12颗小型科学卫星,包括西班牙的“微型卫星”(Minisat),德国的Champ卫星,意大利的“伽利略” (Galileo)卫星,芬兰的“木屋卫星”(HUTsat),瑞典的“奥丁卫星”(Odin)及“汉那斯”(Hannes)卫星。预计其中绝大多数都由 各自国家的空间机构投资。
到2009年,日本民用卫星将占全球民用卫星发射总数的14%左右,日本宇宙开发事业团(NASDA)以及国家宇宙科学研究所近年来平均每年发射 2~3颗卫星;相信今后这个数字会达到每年3~4颗。在这些卫星中至少有半数用于先进通信技术开发,包括2000年发射的“增强(试验)型数据中继技术卫 星”,2001年发射的“通信广播工程试验卫星”,2002年发射的“数据中继技术卫星”和“光学星间通信试验卫星”,还有2003年发射的“工程试验卫 星”。
日本其他主要的民用卫星计划包括先进地球观测卫星-2,预计在2000年发射;“先进陆地观测卫星”,预计2002年发射;“月球学与工程探测器” (Selene)和“阳光X射线观测卫星”,预计2003年发射。NASDA现在必须把预算的很大一部分用于国际空间站组件和H-2A大型运载火箭项目 上。因此,日本某些卫星项目近期仍然受到限制,可能会延期。

4 其他国家正在崛起

  中国、印度和其他8个国家或地区在全球已发射的民用卫星总数中占7%。这8个国家和地区是阿根廷、巴西、加拿大、以色列、巴基斯坦、南非、韩国和中国台湾,其中的绝大多数只发射了1~2颗民用卫星。 中国和印度分别发射了大约20颗民用卫星,主要用于通信、对地观测和气象监视。相信这些国家和地区的空间项目会保持增长势头,在2000~2009年可能研制发射的民用卫星将占到全球的13%~15%。
尤其是中国政府和印度空间研究组织(ISRO)都将大幅度增加民用卫星的发射数量。中国正计划至少建造1个小型对地观测卫星星座,并计划研制1个月球轨道器。ISRO计划到2005年能发射6颗对地观测卫星,包括“测绘卫星”(Cartosat)、“海洋卫
星”(Oceansat)和“资源卫星”(ResourceSat)。此外,ISRO还在研制一颗称作GSat的宽带试验通信卫星。
加拿大将会与中国和印度一样成为民用卫星市场上的重要力量。加拿大空间局希望通过研制一系列重量为50~250 kg的低成本科学卫星来提高其小型卫星制造能力。最先完成的可能是1个称为“恒星微小变动及振荡卫星”(Microvariability and Oscillation of Stars)的小型天文台,预计在2001年发射。
阿根廷、巴西、以色列、中国台湾和韩国正在通过不断地研制小型多用途科学卫星来提高自己的卫星制造水平。这些卫星与TRW空间电子公司为中国台湾“空间计划办公室”和韩国宇航研究院制造的Formosat和Kompsat卫星相似。
在未来几年内出现在世界民用卫星市场的国家还包括阿尔及利亚、澳大利亚、比利时、马来西亚和摩洛哥,这些国家正在购买卫星或学习如何制造自己的卫星。
综观世界民用卫星市场的发展可以看出,在21世纪初期的民用卫星市场上,将会出现以几个卫星大国为主、多个其他国家参与竞争的多元化格局,民用卫星发射数量会不断增加,这无疑对外层空间利用和科学技术发展具有巨大的促进作用。■

(刘焕杰 供稿)

收稿日期:1999-12-27

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