俄罗斯航天发展趋势

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近日，某智库发布报告，对俄罗斯航天业的发展趋势进行了全面分析，探讨了其在卫星、发射服务、月球探测等方面的能力和挑战，并评估了其未来的发展前景。

主要组成部分

俄罗斯的航天主要由两个主要部分组成：民用项目和国防项目。

民用项目：由俄总理监督，以Roscosmos为中心。Roscosmos是一个国有公司，成立于2015年，由俄罗斯联邦航天局和联合火箭航天公司合并而成。它控制俄罗斯火箭和航天工业的所有方面，包括战略规划和政策制定、航天器的工业生产和发射、宇航员的培训、与国际航天机构的合作以及国际空间站的运营。Roscosmos还控制着数十个子公司，并监管商业航天部门，包括向初创公司颁发许可证。

国防项目：由俄罗斯国防部监督，并嵌入武装部队中。国防项目主要涉及军事航天活动，包括军事卫星的发射和运营。

Roscosmos的组织结构

Roscosmos的组织结构围绕八个主要领域：

1. 载人航天飞行

2. 发射系统

3. 无人航天器

4. 火箭推进

5. 军事导弹

6. 航天电子

7. 特殊军事航天系统

8. 飞行控制系统

这些优先事项的建立和执行由中央政府通过中央预算过程来确定，俄罗斯科学院也参与了预算过程和直接与Roscosmos的合作。此外，国防部与Roscosmos签订合同执行一些任务，导致民用和军事航天项目之间的界限模糊。

重要子公司和合作伙伴

Roscosmos的子公司和合作伙伴包括：

• Khrunichev国家航天研究中心：专注于发射运载火箭和轨道模块。

• Votkinsk机械制造厂：专注于导弹生产。

• Lavochkin研究和生产协会：专注于着陆器、科学载荷和火箭上层级。

这些子公司和合作伙伴的运营收入来自Roscosmos的直接资金，以及其他来源如俄罗斯国防部、其他Roscosmos子公司和国有企业（SOEs）。

背景

俄罗斯的发射部门有着悠久的历史，从1957年成功发射世界上第一颗人造卫星Sputnik 1到其可靠的Soyuz火箭将货物和乘员送往国际空间站（ISS），俄罗斯一直是全球主要的发射服务提供商。自1999年以来，俄罗斯一直为ISS提供发射服务，但其在全球发射次数中的份额自2014-2015年开始下降，这与全球发射次数的显著增加相吻合。

发射运载火箭项目

1. 当前使用的发射运载火箭：

• Proton-M：尽管Proton-M火箭仍然可靠，但其设计已经显示出老化迹象。

• Soyuz-2：Soyuz-2火箭同样面临老化问题，需要更新换代。

• Angara火箭家族：Roscosmos对开发下一代发射运载火箭表现出浓厚兴趣，以维持稳定的发射率并保持在全球发射服务市场的竞争力。然而，政治压力和发射运载火箭开发商的需求之间的平衡使得执行连贯的发展策略变得困难。

发射场

俄罗斯拥有多个发射场，包括Baikonur发射场和Vostochny发射场。这些发射场的现代化和扩建对于支持未来的发射任务至关重要。

外国有效载荷的发射

俄罗斯还提供外国有效载荷的发射服务，这为其带来了额外的收入来源。

挑战

1. 过时的工业基础：俄罗斯的航天基础设施大多建于苏联时期，许多任务仍然依赖于过时的技术和手动操作。

2. 技术落后：俄罗斯的航天工业在技术上落后，缺乏现代化的能力。

3. 资金短缺：由于经济制裁和国际制裁，俄罗斯在航天项目上的资金来源受到限制，导致许多项目延迟或取消。

4. 人才流失：俄罗斯航天业的劳动力老龄化严重，许多当前的专家即将退休。此外，由于低工资、腐败和组织僵化，许多年轻人不愿意加入航天部门。

背景

俄罗斯的主要民用卫星项目可以追溯到20世纪70年代的苏联军事和军民两用项目（Fedorov 2018; Podvig 2002; Bihovskiy和Dyachkova 2008）。苏联解体后，俄罗斯的非关键太空项目预算大幅缩减，导致卫星能力的提升停滞不前（Mathieu 2010）。进入21世纪后，随着石油收入的增加和对太空应用的商业兴趣，俄罗斯政府和私营航天公司扩大了对民用应用的投资（Aliberti和Lisitsyna 2019）。这一时期标志着俄罗斯太空通信和地球观测卫星项目的开始，旨在提供电信、广播和数据传输服务，包括制图、天气预报和自然资源监测，以及GLONASS卫星导航系统。

通信卫星项目

1. 概述
   俄罗斯维持着一个复杂的民用卫星星座网络，以满足其广阔领土的通信需求。由于俄罗斯跨越多个时区，包括偏远和人口稀少的地区，其太空通信资产确保了全国范围内高效和可靠的通信服务。

2. 具体项目

• Gonets系统：1989年，NPO PM开始开发Strela军事卫星的民用版本Gonets-D，这是Gonets卫星系列的第一个成员。Gonets卫星设计用于低轨道的个人通信和数据传输功能，用于在安全通道或偏远地点传递消息（Zak n.d. j）。Gonets系统包括卫星星座和地面基础设施，主要客户是政府，但也包括运输、气象和林业等私营部门（Roscosmos n.d.）。

遥感卫星项目

1. 概述
   俄罗斯的在轨资产包括用于地球观测和遥感的卫星系统。这些系统提供多种服务，包括地球表面的数字成像、气候模式跟踪、灾害响应和管理。地球观测卫星也有双重用途，例如Meteor-M和Kondor-FKA卫星系列由国防部承包。

2. 具体项目

• Arktika项目：北极是俄罗斯联邦的关键经济利益区，由于该地区的自然资源丰富和气候变化导致的资源可及性增加，俄罗斯政府认识到利用这些自然资源需要扩展基础设施，包括基于太空的资产（Paradiso 2023）。因此，Roscosmos开始规划Arktika项目，提供包括太空通信、遥感和天气监测在内的服务。

导航和定时卫星项目

1. GLONASS系统
   GLONASS卫星导航系统对俄罗斯的军事至关重要。尽管面临制造和发射最新GLONASS项目Uragan-K的挑战，俄罗斯仍在尝试开发Uragan-V卫星，以通过非典型轨道提供类似功能。

合作与伙伴关系

俄罗斯的民用卫星部门由Roscosmos与各种私营、教育和政府组织的合作支持，包括俄罗斯的地区政府和共和国。Roscosmos依靠这些合作伙伴来获得卫星星座服务的资金，如广播媒体、互联网和数据传输的访问。

俄罗斯在太空探索方面有着悠久的历史，自1957年成功发射世界上第一颗人造卫星Sputnik 1以来，俄罗斯一直是全球太空探索的领导者。苏联解体后，俄罗斯继续在太空领域保持其领导地位，尽管面临经济和技术挑战，俄罗斯仍致力于维持其全球太空大国的地位。

优先事项

1. 载人航天飞行：载人航天飞行是俄罗斯太空探索的关键优先领域。当前的载人航天计划高度依赖于低地球轨道（LEO）空间站，因为载人航天的主要输出是微重力环境下的科学实验。载人航天不仅是国内强大的宣传工具，也是外交政策的重要组成部分。

2. 月球探测：2023年发射的Luna-25着陆器标志着俄罗斯继续苏联时期的月球探测任务。然而，Luna-25的发射时间比预期的要长，部分原因是资源分配不足。俄罗斯还计划开发一系列月球探测器，并与国际合作伙伴共同建设国际月球研究站（ILRS）。

3. 国际空间站（ISS）：俄罗斯与多个国家合作，利用其在苏联时期的Mir模块为基础，共同建造了国际空间站（ISS）。在过去25年中，许多航天国家继续依赖俄罗斯的Soyuz飞船将宇航员和货物送入轨道。

具体项目

1. Luna计划：俄罗斯计划继续其Luna系列月球探测任务，包括Luna-25、Luna-26和Luna-27等任务。这些任务旨在研究月球表面的地质结构和资源，为未来的月球基地建设提供数据支持。

2. 国际月球研究站（ILRS）：俄罗斯与国际合作伙伴共同建设ILRS，旨在建立一个长期的月球基地，进行科学研究和资源开发。

3. GLONASS系统：俄罗斯的GLONASS卫星导航系统是其太空探索的重要组成部分，提供全球定位和导航服务。

挑战

1. 资源分配：俄罗斯在太空探索项目上的资源分配不足，导致一些任务的延迟和资源紧张。

2. 技术现代化：俄罗斯需要现代化其太空技术，以应对其他国家在可重复使用发射车辆和小型卫星星座方面的进展。

3. 国际合作：尽管俄罗斯在太空探索方面寻求国际合作，但其与西方国家的关系紧张，限制了其在某些领域的合作机会。

主要挑战

1. 缺乏私人投资：俄罗斯商业航天部门的私人投资严重不足，这限制了其发展和创新能力。

2. 电子元件短缺：由于国际制裁，俄罗斯面临关键航天组件（如微电子元件）的短缺。尽管俄罗斯制造商能够生产一些所需技术，但西方公司提供的软件和微电子元件难以被国内替代品取代，导致航天系统的重新设计和进一步延迟。

3. 过时的工业基础：俄罗斯的航天工业基础仍然过时，缺乏现代化的能力）。

4. 市场竞争：Roscosmos在商业航天部门中扮演多重角色，既是监管者又是主要的供应商和客户，这导致了利益冲突和对私营企业的压制。

Roscosmos的角色

Roscosmos在商业航天部门中扮演了关键角色，既是监管者又是主要的供应商和客户。这种双重角色导致了利益冲突，Roscosmos利用其权力优先考虑其子公司，限制了私营企业的竞争。此外，新进入市场的航天公司需要获得Roscosmos的许可，这进一步限制了私营企业的自由发展。

具体公司表现

STPI研究了七家在航天领域运营的公司，包括Dauria Aerospace、Sputnix、SR Space、S7 Space Transport Systems、Gazprom Space Systems、Lin Industrial和KosmoKurs。这些公司大多成立于2010年至2020年，是俄罗斯商业航天活动的高峰期。研究发现，这些公司中的大多数财务状况不稳定，收入较低，且面临高进入壁垒和市场竞争。

未来展望

尽管面临诸多挑战，俄罗斯政府和Roscosmos仍在努力推动商业航天部门的发展。Roscosmos的负责人Yuri Borisov提出，未来将主要服务于国内政府和私人客户，提供电话、高速互联网和地球表面成像等服务。Borisov还寻求促进历史上被边缘化的私营航天企业，并开发成本效益高的发射系统，以帮助俄罗斯重新获得在发射服务市场的地位。

研究背景

STPI对俄罗斯卫星系统的寿命分析主要集中在GLONASS系统上。GLONASS系统是俄罗斯的全球导航卫星系统，类似于美国的GPS系统。该系统在俄罗斯的卫星舰队中具有最完整的信息和连续性，因此成为寿命分析的理想对象。

寿命分析的主要发现

1. 寿命延长与替换速度下降：

• 寿命延长：GLONASS卫星的预期寿命在过去几十年中有所增加，显示出高质量的工程设计。

• 替换速度下降：尽管新世代的GLONASS卫星寿命更长，但俄罗斯经常依赖这些卫星超出其计划的寿命。由于后续计划的卫星寿命更长，每年发射的卫星数量减少，导致GLONASS星座逐渐老化。

• 国际制裁的影响：由于国际制裁导致的供应链中断，Roscosmos正在重新设计未来的GLONASS卫星，使其主要依赖国内生产的组件。

• 生产挑战：这些趋势表明，俄罗斯在制造足够的卫星以维持GLONASS星座的全面功能和及时替换GLONASS卫星方面面临困难，不得不依赖在役卫星超期服役。

具体分析

1. GLONASS卫星的寿命趋势：

• 新世代卫星的寿命增加：随着新世代GLONASS卫星的引入，其预期寿命有所增加，但俄罗斯经常依赖这些卫星超出其计划的寿命。

• 星座老化：由于后续计划的卫星寿命更长，每年发射的卫星数量减少，导致GLONASS星座逐渐老化。

• 生产模型的转变：2014年克里米亚事件后，俄罗斯太空工业开始转向国内生产模式，特别是GLONASS系统。

• 制裁的影响：2022年乌克兰入侵后，国际制裁迫使Roscosmos转向国内生产大多数航天器组件，这严重影响了卫星系统，因为大多数现代俄罗斯卫星包括微电子和其他由西方制造商生产的组件。

• 延迟与重新设计：GLONASS卫星不得不完全重新设计，因为它们严重依赖进口技术，导致其发射时间严重滞后。

• 国内生产的GLONASS卫星：2014年开始转向国内生产，2023年发射了第一颗部分国内生产的GLONASS卫星，预计2030年将发射第一颗完全国内生产的GLONASS卫星。

• 过渡期的挑战：这些日期表明，过渡期仍在进行中，可能导致GLONASS星座的功能下降。

STPI对俄罗斯太空服务收入的分析涵盖了2006年至2023年期间俄罗斯从美国获得的收入，主要集中在三个维度：导弹和火箭反应发动机销售、国际空间站（ISS）座位销售以及发射服务。该研究的目的是展示来自外国合作伙伴的收入，但分析并不全面，特别是火箭发动机销售仅考虑了销往美国的发动机，未包括其他太空技术。

收入分析

1. 火箭发动机销售

• 历史背景：在与乌克兰冲突之前，俄罗斯在国际太空服务市场中占有重要份额，特别是在发射服务领域。俄罗斯为国际空间站提供了大部分载人飞行，并向美国出售了RD-180和RD-181火箭发动机，用于Atlas V和Cygnus美国发射车辆。

• 收入估算：STPI估计，从2006年到2023年，俄罗斯的平均年收入（调整为2020年美元）约为10亿美元，总计185亿美元。

• 乌克兰冲突的影响：2022年乌克兰入侵后，这些收入流被切断，Roscosmos的收入主要依赖于俄罗斯政府。2021年，外国销售和服务收入占Roscosmos总收入的30%（峰值为2020年的57%）。

• 收入估算：从2000年到2023年，俄罗斯通过提供Soyuz ISS运输服务获得的总收入约为54亿美元。

• 历史背景：俄罗斯在发射服务市场中占有重要份额，特别是在与乌克兰冲突之前。俄罗斯为私人太空公司提供卫星发射服务，并为国际空间站提供了大部分载人飞行。

• 收入估算：STPI估计，从2006年到2023年，俄罗斯的平均年收入（调整为2020年美元）约为10亿美元。

• 乌克兰冲突的影响：2022年乌克兰入侵后，俄罗斯失去了所有RD火箭发动机的销售收入，且在友好政府下也难以重新获得该市场。

具体分析

1. 商业太空部门的现状

• 公司表现：研究显示，俄罗斯的商业太空部门表现不佳。2010年至2020年间，117家太空和太空相关公司在不同应用领域中，有15%已经破产或濒临破产。

• 收入和员工：活跃的公司中，大多数年收入低于8亿卢布，员工少于100人，财务状况不稳定。

• 竞争压力：专注于发射服务或产品的公司尤其脆弱，这可能是由于乌克兰战争和Roscosmos子公司之间的激烈竞争。

• Gazprom Space Systems：收入在2019年至2021年间基本持平，分别为44亿卢布、41亿卢布和43亿卢布。

• SR Space：收入波动显著，从2019年的900万卢布到2020年的0卢布，再到2021年的2300万卢布。

• 国内市场：Roscosmos的负责人Yuri Borisov提出，未来将主要服务于国内政府和私人客户，提供电话、高速互联网和地球表面成像等服务。

• 私营企业：Borisov寻求促进历史上被边缘化的私营太空企业，并开发成本效益高的发射系统，以帮助俄罗斯重新获得在发射服务市场的地位。

俄罗斯的民用太空企业正处于转型期。尽管俄罗斯的太空部门受益于过去表现出强大能力的遗留系统，但当前和未来面临重大挑战。这些挑战包括技术老化、资金短缺和人才流失等问题。

俄罗斯希望维持的能力

1. 发射基础设施和运载工具：俄罗斯致力于保持其发射能力，包括基础设施和运载工具的发展。俄罗斯拥有强大的发射基础设施，既用于国内使用，也提供给其他国家使用。

2. 关键卫星项目：俄罗斯致力于维护其卫星系统，特别是GLONASS导航卫星系统。由于国际制裁，俄罗斯不得不转向国内生产卫星组件，导致卫星发射延迟。

3. 太空探索：俄罗斯在2023年成功发射了Luna-25探测器，显示了其继续月球探测的意图。然而，该任务的延迟和资源不足表明俄罗斯在科学任务上的投入不足。

4. 太空服务：俄罗斯试图发展国内商业航天部门，但面临高进入壁垒和市场竞争。Roscosmos在行业内扮演多重角色，限制了私营企业的发展。

未来展望

1. 现代化挑战：俄罗斯航天业在现代化方面面临诸多挑战，包括技术落后、资金短缺和人才流失。尽管俄罗斯有雄心壮志，但其航天业的未来发展仍充满不确定性，特别是其在国际上的竞争地位。

2. 经济与人才：俄罗斯需要稳定的经济和足够的高技能劳动力来支持其航天计划。目前，俄罗斯的经济前景尚不明朗，而其航天人才也在老龄化。

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