2024 年 1 月 1 日,美国天文学家兼太空轨道分析师乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)发布了《2024年太空活动(Space Activities in 2024)》报告1.0版,全文共 104 页。
《2024年太空活动》报告目录
0、概况
然而,随着急剧增长的发射数量,特别是近地轨道星座的明显增加,地球轨道上的人造物(包括有效载荷和太空垃圾)不管是在轨数量还是在轨吨位都大幅提升,并呈指数化增长趋势。对空间环境安全和可持续发展形成了挑战。
1、轨道发射统计1、轨道发射尝试
① 轨道发射
2024年全球累计执行轨道发射 263 次,同比增 17.9%;入轨 258 次,同比增 21.7%;未入轨 5 次。
统计数据说明:
1)未包含朝鲜的一次亚轨道导弹试验飞行;
2)未包含中国嫦娥六号从月面的发射;
3)未包含蓝源(Blue Origin)和维珍银河(Virgin Galactic)的新谢泼德(New Shepord)和太空飞船2(SpaceShipTwo)的亚轨道飞行;
4)包括4次星舰亚轨道飞行试验,IFT-3、IFT-4、IFT-5、和 IFT-6;
5)包括3次载荷虽然入轨,但并不完全成功的任务(具体见下一节);
6)美国商业火箭公司火箭实验室(RocketLab)在新西兰的发射纳入新西兰统计数据。
下面两张表分别按国别统计了轨道发射尝试数和入轨数:
2017-2024年轨道发射尝试次数统计
2017-2024年发射入轨次数统计
国别 - 发射(次)、成功(次)、失败(次)、发射数同比增长
美国 - 145、145、0、33.0%
中国 - 68、66、2、1.5%
俄罗斯 - 17、17、0、-10.5%
欧洲 - 3、3、0、0%
其它 - 30、27、3、11.1%
2024年度发射中,中美两国累计占比达到 81%。其中美国超过总发射数的 55%,中国为美国的一半强,约占 26%。
得益于商业航天的爆发,美国发射数连续五年同比增长超30%;俄罗斯则因为俄乌战争的原因连续第二年同比下降约10%;中国继续保持微弱增长势头;曾经靠阿丽亚娜5号火箭驰骋国际航天市场的欧洲航天,已经没落到发射数少于日本、印度、甚至伊朗。
② 失败的发射
2024 年共有 8 次任务发射失败,其中 5 次完全失败,3 次全部或部分载荷未能进入预定轨道。麦克道尔按照他的发射任务判定规则(见本节末),在下表中给这些任务进行了赋分(Launch Score)。
2024年发射失败统计(含未进入预定轨道)
8次失败的任务中,中国占3次,其中一次为国家队任务,两次为商业航天公司任务;日本2次,均为商业航天公司任务;朝鲜和欧空局各1次,均为国家队任务;美国1次,为商业航天公司任务。
以下为8次失败任务概况和任务详细情况访问链接,日期均以UTC计:
3月13日,日本商业航天企业空一(Space One)固体运载火箭凯罗斯(Kairos)一级火箭失效,在首飞发射后3秒,火箭中部率先爆炸,继而导致全箭爆炸解体,引发地面大火;
3月13日,中国远征-1S(YZ-1S)火箭上面级欠燃烧,导致载荷未送入预订轨道。任务得 0.75 分;
7月9日,欧空局(ESA)首枚阿丽亚娜6号 (Ariane 6)火箭,由于二级火箭辅助动力装置(APU)点火故障,成功部署了11个载荷中的9个,2个重入舱载荷由于火箭已无法到达分离轨道位置,未执行分离。任务得 0.85 分;
7月10日,我国商业航天公司星际荣耀(ispace)双曲线一号(Hyperbola 1)遥八运载火箭四级火箭异常,导致飞行任务失败;
7月12日,美国太空探索技术公司(SpaceX)猎鹰9火箭(Falcon 9)执行星链G9-3组发射任务时,由于二级火箭二次点火失败,导致20颗卫星未进入预定轨道,并在数天后全部重入。任务得0.4分;
12月18日,日本商业航天企业空一(Space One)固体运载火箭凯罗斯(Kairos)的第二次飞行,由于一级发动机喷嘴推力矢量控制(TVC)失效,导致飞行器失去姿态控制,发射任务失败。
12月27日,中科宇航(CAS-SPACE)力箭一号遥六(Kinetic-1 Y6)运载火箭,由于三级发动机点火约3秒后姿态失稳,箭上自主安全控制系统实施自毁,发射任务失利。
下表为麦克道尔的单载荷发射任务判定规则参考:
结果描述 | 发射得分 | 备注 | |
1 | 完全成功 | 1.00 | |
2 | 轨道可用但非预定轨道 | 0.75 | |
3 | 入轨但轨道不可用 | 0.40 | |
4 | 载荷分离失败或由于火箭导致的载荷严重损坏 | 0.25 | 即使进入正确的轨道 |
5 | 未入轨 | 0.00 | 包括在一个轨道周期内重入 |
③ 政府及商业发射
2024 年全球累计进行的 263 次轨道发射中:
81 次由政府所属公司执行发射任务;
14 次为商业航天公司发射本国政府载荷;
169 次为商业航天公司发射商业载荷(包括外国政府载荷)。
商业航天发射数占比和商业载荷发射占同比进一步提高,分别达到 69.6% 和 64.3%。
这一数据表明,从全球视角看不管是发射能力还是载荷能力都已经形成了以商业航天为主体的格局。航天不再是一件需要举国之力才能开展的活动了。
2、载荷统计
① 载荷发射及部署
由于存在部分载荷未正常入轨,以及部分载荷发射后并不直接部署的情况(极端情况下,随同飞船进入国际空间站的美国载荷,存在隔年部署的情况),因此,麦克道尔将载荷发射和载荷部署分成2张表进行统计。
2015-2024年各国载荷发射数统计
2015-2024年各国载荷部署数统计
2024 年全球累计发射载荷 2,855 颗、部署 2,852 颗。由于欧洲和其他国家的发射载荷数降低,发射和部署载荷数同比分别减少56颗和45颗。按国别统计如下:
国别 - 发射(颗)、部署(颗)、发射同比增长
美国 - 2272、2271、19.7%
中国 - 263、264、24.1%
俄罗斯 - 98、98、46.3%
欧洲 - 109、109、-57.4%
其他 - 113、110、-21.5%
2024年度载荷发射数,美国占比达到 79.6%,中国占9.2%,其它国家占11.2%。
② 100公斤以上的载荷数据
2024 年全球制造的 100 公斤以上的载荷共计 2,434 颗,同比增加 92 颗。
2024年各国100公斤以上载荷数统计
其中,中国100公斤以上载荷数同比增加126.4%,美国则是同比减少了1%。按国别统计如下:
国别 - 载荷(颗)、年度增长
美国 - 2,168、-1.0%
中国 - 197、126.4%
俄罗斯 - 22、15.8%
欧盟 - 23、9.5%
其他 - 24、0%
2024年度100 公斤以上的载荷制造数,美国占比达到 89.1%,中国占 8.1%,其他国家仅占总数的 2.8%。
③ 载荷质量
2024 年全球累计发射载荷 2,540.9 吨,同比增加71.7%,1,061吨。其中研究或非盈利载荷 0.8 吨、商业载荷 2,038.3 吨、民用载荷 126.1 吨、防务载荷 181.6 吨、飞船 194.1 吨。
2024年各国载荷发射吨数统计
按国别统计的发射质量:
国别 - 载荷(吨)、同比增长
美国 - 2181.2、84.5%
中国 - 174.4、42.6%
俄罗斯 - 94.6、18.7%
西欧 - 46、-24.7%
其他 - 44.7、33.0%
2024年度载荷吨位数,美国占比达到 85.8%,中国占 6.9%,其他国家占7.3%。
3、在轨人造物统计
纳入麦克道尔统计的在轨人造物共计29,592个,年度同比增加6.0%,1,668个(见表11);总质量达到13,717吨,同比增加13.6%,1,644吨(见表12)。
2014-2024在轨人造物数量统计表
2014-2024在轨人造物质量统计表
由于统计的诸多因素,不管是活动卫星数的认定,还是在轨物的吨位统计,其数值都可能存在 10% 数量级的偏差。当然这并不影响对空间人造物变化趋势的判断。
1957-2024年在轨人造物数量变化分类图示
从统计数据可以看出,人造物在轨数量和质量近些年正在大幅提升,并呈现指数化增长的趋势。
这主要得益于SpaceX复用型猎鹰火箭极大提高了发射效率,同时大大降低了进入轨道的成本。由此萌发出了以星链卫星为代表的近地轨道星座的部署,从上图可以看出2020年以来载荷数的增长主要由星链卫星贡献。
后续,随着全复用的星舰投入常态化运行,以及中国等国家可复用火箭研制的进展和近地轨道星座的竞争性部署,在轨人造物的数量和质量增速必将进一步提高。各国达成空间环境安全和可持续发展的共识,并共同付诸行动已成为当务之急。
注:
① 本文引用的数据及图表均来自乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)的报告;
② 有需要《2024年太空活动(Space Activities in 2024)》原文的,可扫码添加“全球航天事件”微信号免费索取。
延伸阅读:
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