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近期，随着马斯克星链计划的持续推进，全球卫星发射行业呈现井喷之势，特别是通讯小卫星的发射活动异常活跃，尤其是美国与中国的卫星行业发展迅速。
卫星是指环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器，其中，人造卫星是目前发射数量最多、用途最广的航天器，占所有航天器发射总数的绝大部分。根据用途，人造卫星大致可分为科学卫星、技术试验卫星、应用卫星等；根据功能，其可分为观测卫星（如侦察卫星、气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星等）、中继卫星（如广播卫星、通信卫星、跟踪和数据中继卫星等）、基准卫星（如导航卫星、测地卫星等）、轨道武器（如轨道轰炸系统、拦截卫星等）；根据尺寸，按美国联邦航空管理局（FAA）的划分，卫星可分为超重卫星、大卫星、中卫星、小卫星等多种（见表1），而根据BRYCE公司的划分，其将质量等于或低于1200千克的卫星全部归为小型卫星，其中，小型卫星又可细分为迷你卫星(mini-satellite)、微卫星(micro-satellite)、纳米卫星(nano-satellite)、皮米卫星(pico-satellite) 及飞米卫星(femto-satellite)等。与大型卫星比较，小型卫星的用途和种类都较少且功能受限、寿命较短、可靠性也低，但造价低廉、发射成本显著下降，且可以一次发射多颗，因而受到商业航空界青睐。
表1 卫星分类（按尺寸）
卫星尺寸分类 | 重量（千克） | |
小型卫星 | 飞米卫星（Femto） | 0.01-0.09 |
皮米卫星(Pico) | 0.1-1 | |
纳米卫星（Nano） | 1.1-10 | |
微卫星（Micro） | 11-200 | |
迷你卫星（Mini） | 201-600 | |
小卫星（Small） | 601-1200 | |
大型卫星 | 中卫星（Medium） | 1201-2500 |
中大型卫星（Intermediate） | 2501-4200 | |
大卫星（Large） | 4201-5400 | |
重型卫星（Heavy） | 5401-7000 | |
超重型卫星（Extra Heavy） | >7001 | |
资料来源：美国联邦航空局（FAA）
近年来，小卫星和微小卫星的发射数量占所有卫星的比重正逐步增加。根据BRYCE公司的报告，2023年全球共发射2860个小型卫星，数量逐年迅速上升，其中绝大多数为通信卫星（占比79%），其次是遥感卫星（占比13%），科学卫星占1%。2023年发射的小型卫星数量占所有发射的航空器数量的97%，与2022年持平；2023年轨道发射共计221次，其中有164次是用于小型卫星。同时，运营小型微型卫星的企业也有所增加，从2022年的212家增至2023年的267家，其中SpaceX公司的星链和OneWeb公司占据大比重。
此外，为提高卫星性能，新研制发射的小型卫星的质量正不断增加。例如SpaceX公司推出的星链（Starlink）卫星V2.0 mini版卫星的单星重量约800千克，是V1.0版本的3倍，其通信容量也相应地提升至上一代的4倍，进一步，SpaceX还开发了V2.0版本卫星，体积更大，据称包括中频PCS频谱天线，用于与地面手机直接通信，各代际卫星通信能力见表2；又如美国行星公司（Planet）为发展“鹈鹕”（Pelican）卫星星座，已于2023年11月成功发射Pelican-1首颗技术验证卫星，其卫星质量从上一代Skysat卫星的100~120千克提升至180千克，分辨率也相应提升至0.3米；卡佩拉公司（Capella）于2023年8月发射其第三代卫星阿卡迪亚（Acadia）卫星，质量从上一代的112千克增加至180千克，分辨率从0.5米提升至0.3米，功率提升四成。Bryce的数据显示，2023年新发射的小型卫星中，质量在601~1200千克的小卫星占到所有发射的卫星的31%，而2014年~2023年间累计发射的卫星中，小卫星数量占比仅为11%，可见在近几年来，在小型卫星中，具有较大质量的小卫星比重正在不断上升。
表2 星链不同代际卫星发射时间及性能
版本 | 发射时间 | 质量（kg） | 通信能力 | 轨道高度和倾角 |
V0.9 | 2019.05 | 227 | 不具备卫星间通信能力，采用Ku，Ka频段通信 | 550km、53° |
V1.0 | 2019.11-2021.05 | 260 | 不具备卫星间通信能力，采用Ku，Ka频段通信 | 550km、53° |
V1.5 | 2021.09-2023.07 | 295 | 具备激光通信能力，采用Ku，Ka频段通信 | 550km、53.22°；560km、97.6° |
V2.0mini | 2023.02至今 | 800 | 具备激光通信能力，回程链路增加E波段通信 | 530km、43° |
V2.0 | 待定 | 1250 | 具备激光通信能力 | 待定 |
资料来源：中科星图
3．卫星发射：美国占绝对优势，SpaceX公司发射最多
卫星的发射入轨需要火箭的支持。目前，美国主导全球航天器的发射。根据Jonathan McDowell发布的报告，2023年全球航天器发射次数共计223次，其中成功入轨的有212次。其中，美国成功发射104次位列榜首，中国排名第二成功发射66次，俄罗斯以19次位列第三，其后是印度（7次）和新西兰（6次）。2016~2023年，美国和中国的航天器发射速度大幅加快，美国从2016年的22次飙升至2023年的104次，中国也从21次提升至2023年的66次，相比之下，俄罗斯较为平稳，而欧洲地区发展缓慢，2023年仅发射3次。而在小型卫星的发射中，美国的优势更加明显。根据Bryce的报告，由美国发射的小型卫星所占的比重从2014年的50%上升至2023年的88%；其次是中国，从2014年的6%上升至7%；俄罗斯占比第三，但比重已从2014年的27%大幅下跌至2% （见图1）。
图1 2014~2023年主要国家小型卫星发射占比
资料来源: Bryce.2024年
在2023年进行的这223次轨道发射尝试中，有78次由政府进行，有13次由与东道国政府签订合同的商业公司进行，132次由商业公司为包括外国政府在内的商业客户进行。主要的火箭提供商包括SpaceX公司、火箭实验室（Rocket Lab）、俄罗斯国家航天集团、欧洲阿里安航天集团（Ariane）、中国航天科技集团等。2023年，美国的发射活动绝大多数都由SpaceX公司包揽，尤其是该公司的猎鹰9号火箭承载发射任务多达91次（见表3）。
表3 2023年主要国家发射卫星的火箭型号及发射性质
火箭提供商 | 火箭类型 | 发射次数 | 客户情况 | ||
政府 | 商业 | 外国政府 | |||
美国火箭提供商 | |||||
ABL空间 | RS1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
波音 | Delta 4 | 1 | 1 | 0 | 0 |
萤火虫航天 | Firefly Alpha | 2 | 0 | 2 | 0 |
洛克希德·马丁 | Atlas V | 2 | 1 | 1 | 0 |
诺斯罗普-格鲁曼创新系统(NGIS) | Antares | 1 | 0 | 1 | 0 |
相对论空间 | Terran | 1 | 0 | 1 | 0 |
火箭实验室 | Electron（电子号） | 9 | 2 | 7 | 0 |
SpaceX | Falcon 9（猎鹰9） | 91 | 2 | 86 | 3 |
SpaceX | Falcon Heavy（猎鹰重型） | 5 | 3 | 2 | 0 |
SpaceX | Starship（星舰） | 2 | 0 | 2 | 0 |
维珍轨道 | Launcher One(发射器一号) | 1 | 0 | 0 | 1 |
欧洲火箭提供商 | |||||
阿里安航天集团（Ariane） | Ariane5（阿丽亚娜5型） | 2 | 2 | 0 | 0 |
阿里安航天集团（Ariane） | VEGA(织女星) | 1 | 0 | 0 | 1 |
俄罗斯火箭提供商 | |||||
赫鲁尼切夫国家科研生产航天中心 | KHRO Proton | 2 | 2 | 0 | 0 |
俄罗斯国家航天集团 | MORF Soyuz | 7 | 7 | 0 | 0 |
俄罗斯国家航天集团 | ROSK Soyuz | 10 | 10 | 0 | 0 |
中国火箭提供商 | |||||
中国运载火箭技术研究院 | 未知 | 1 | 1 | 0 | 0 |
中国运载火箭技术研究院 | CALT CZ-11（长征11号） | 2 | 2 | 0 | 0 |
中国运载火箭技术研究院 | CALT CZ-2C（长征2丙） | 6 | 6 | 0 | 0 |
中国运载火箭技术研究院 | CALT CZ-2F（长征2F） | 3 | 3 | 0 | 0 |
中国运载火箭技术研究院 | CALT CZ-3（长征3号） | 5 | 5 | 0 | 0 |
中国运载火箭技术研究院 | CALT CZ-5（长征5号） | 1 | 1 | 0 | 0 |
中国运载火箭技术研究院 | CALT CZ-7（长征7号） | 3 | 3 | 0 | 0 |
中国航天科工集团 | CASIC KZ-1A（快舟一号甲） | 5 | 0 | 5 | 0 |
中国长征火箭有限公司 | 捷龙三号（CZHJ JL-3） | 1 | 0 | 1 | 0 |
北京蓝箭航天空间科技 | 朱雀二号（LANDSP Zhuque-2） | 2 | 0 | 2 | 0 |
上海航天技术研究院（SAST） | SAST CZ-2C（长征2丙） | 3 | 3 | 0 | 0 |
上海航天技术研究院（SAST） | 长征2丁（SAST CZ-2D） | 13 | 13 | 0 | 0 |
上海航天技术研究院（SAST） | SAST CZ-4（长征4号） | 7 | 7 | 0 | 0 |
上海航天技术研究院（SAST） | SAST CZ-6（长征6号） | 3 | 3 | 0 | 0 |
北京天兵科技 | TIANB TL2（天龙2号） | 1 | 0 | 1 | 0 |
北京星河动力装备科技 | XIDO Gushenxing-1（谷神星一号） | 7 | 0 | 7 | 0 |
中国航天科工集团 | XIDO KZ-1A（快舟一号甲） | 1 | 0 | 1 | 0 |
星际荣耀 | XJRY SQ-1（星际荣耀SQ-1） | 2 | 0 | 2 | 0 |
中科宇航 | ZKYT ZK-1（力箭一号） | 1 | 0 | 1 | 0 |
资料来源: McDowell. 2024年1月, 上海图书馆上海科技情报研究所翻译整理
【参考文献】
[1] Jonathan McDowell. Space Activities in 2023[R].2024
[2] Bryce Tech. Smallsats by the Numbers 2024[R].2024
[3] 中科星图. 星图测控｜星链技术发展现状及通信能力分析[EB/OL]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1799664990447000633&wfr=spider&for=pc, 2024-05-21
