全球卫星地位:日本是全球第四个拥有人造卫星技术的国家。
卫星数量:大约205颗
日本是全球第四个拥有人造卫星技术的国家。1955年,日本东京大学成功进行了“铅笔”火箭的水平发射实验,自此日本航天事业正式启航;1970年将首颗人造卫星“大隅”送入轨道后,日本的空间探索技术也开始急速发展。据民间统计,截至2022年前后,日本在轨运行卫星数量约205颗,是发射卫星最多的国家之一。历史上日本卫星制造发射分为几个重要阶段:
1955~1969年:开始阶段
日本航天计划始于1955年,首先在东京大学工业科学研究所开始研制探空火箭。1964年,东京大学成立了日本宇宙与航空科学研究所(ISAS),1981年改称日本宇航科学研究所。1966年~1969年期间,ISAS在尝试发射日本第一颗卫星过程中,经历了4次失败。导致1969年10月1日成立日本国家宇宙开发事业团(NASDA)。从此NASDA开始成为日本开发太空能力的主导机构。1969年,日本与美国签订了一份协议,允许向日本转让美国运载火箭的不保密技术。但该协议有些条款,禁止日本再出口火箭技术,因而阻止了日本在全球发射服务市场占有一席之地。
1970年代:采购美国技术
1970年代,日本采取了从美国公司采购运载火箭技术的战略。日本也与美国公司组成团队获得开发其卫星通信系统的能力。
1970年2月,ISAS成功发射了日本的第一颗人造地球卫星大隅号(OHSUMI)。同年,NASDA开始研制N-1运载火箭。N-1运载火箭是麦克唐纳•道格拉斯公司研制的德尔他火箭的升级版。值得一提的是,美国公司提供技术援助,发放产品许可证,或是直接提供运载火箭上的几乎所有硬件产品。1975年9月,日本首次用N-1火箭发射卫星,其地球同步转移轨道的运载能力仅为260kg。1976年,NASDA开始研制N-2火箭,其地球同步转移轨道的运载能力也仅为715kg,而且其零部件仍主要来源于美国供应商。
1970年代期间,日本发射的通信卫星中,日本公司的贡献是有限的。例如,在1978年发射的第一颗通信卫星(CS)中,日本零部件仅占24%,其他的部件均来自福特航空航天通信公司(即劳拉空间系统公司)。
1977年发射的工程试验卫星-Ⅱ(ETS-Ⅱ)中有日本的零部件40%,1978年发射的广播卫星(BS)中,仅有15%的日本零部件。由此,在1970年代,日本在提高其航天能力方面不得不大量依靠美国供应商。
1980年:自主开始阶段:
1980年代,日本航天活动主要是研制H系列运载火箭。N-1和N-2火箭有限的承载能力不能胜任发射大多数应用卫星。针对这种情况,1981年开始研制H-1火箭,1986年首次发射。H-1运载火箭可将1100kg重的卫星发送到地球同步转移轨道。H-1火箭的发射显示出日本航天工业的能力迈出了重要的一步。尽管H-1火箭可用于发射日本大型卫星,但由于它含有美国技术,因此,日本在国际发射市场的竞争中依然受到限制。日本为满足更大承载能力的需要,并积极在国际发射服务市场参与竞争,1986年日本开始研制H-2火箭(简称H-2)。它是日本完全依靠自己的技术独立研制的大型运载火箭,能把4000kg的卫星送入地球同步转移轨道。发射H-2的计划推迟了两年,1994年2月才首次发射。
值得一提的是,1980年代,日本也提高了本国通信卫星的开发能力。1981年发射的工程试验卫星-Ⅳ(ETS-Ⅳ)是日本自主研制的第一颗通信卫星(comsat)。日本东芝公司在向美国通用电气公司取经学习广播卫星(BS)系列中也未修成正果。BS-2卫星上的日本零部件仅增加到30%。
1980年代末,日本国内通信卫星市场的政策发生了变化。1989年前,日本国内通信卫星市场由日本供应商所垄断,以此来提高日本卫星通信的能力。1989年,日本国会取消了国内通信卫星市场的限制,在平等基础上为非日本供应商打开了实用型卫星的竞争局面。
1980年代日本研制和发射了第一颗遥感卫星——海洋观测卫星-1(MOS-1),MOS-1于1987年用N-2火箭发射,设计寿命2年,实际在轨运行9年。1990~2003年,日本自主研制了H-2、H-2A火箭、“国际空间站”日本试验舱,且启动了日本侦察卫星计划。但从1994年开始,一连串的卫星和运载火箭发射失败却影响了日本卫星和火箭的前进的步伐。
1993年12月,日本地球资源卫星(JERS)上的短波红外(SWIR)遥感器由于致冷器故障导致其功能失灵。1994年8月,H-2火箭第二次发射,将ETS-6卫星送入大椭圆地球同步转移轨道,但是因ETS-6卫星上的双组元远地点发动机故障而未进入预定的地球静止轨道。1996年8月先进地球观测卫星-1(ADEOS-1)在发射入轨10个月后由于太阳电池阵故障而失去工作能力。2002年12月发射的ADEOS-2卫星,也由于“未知的异常”原因,于2003年10月与地面失去联系。
这种失败的阴云扩展到H-2火箭。1998年2月,H-2火箭未能把通信广播工程试验卫星(COMETS)送入地球同步转移轨道。1999年11月H-2火箭再次发射失败,损失了一颗多功能运输卫星(MTSAT)。H-2火箭连续发射失败,不仅造成重大经济损失,更重要的是影响了日本在商业卫星发射市场中的声誉。1999年12月,日本决定取消H-2火箭剩下的最后一次发射并延期。
H-2A首次发射是在2001年8月,并获得成功。它的第2次发射是在2002年2月,取得部分成功。紧接着日本H-2A火箭又有两次成功的发射:2002年12月的ADEOS-2卫星和2003年3月一箭双星发射的头两颗军用侦察卫星。但在2003年11月,H-2A火箭搭载第二对侦察卫星发射时,大约10分钟后火箭出现故障,星箭自毁。这次失败导致H-2A发射中止。
日本航天计划失败的原因很多,涉及的领域也很广。其中包括遥感致冷器、远地点发动机,太阳电池阵和通信卫星的失效以及低温一级和二级发动机、固体火箭发动机等故障。但还未发现因为一个共同的技术问题导致重复的失败。这些问题的多样性表明,日本航天计划的失败不是由于设计上的缺陷,而是普遍缺乏严格精准的测试、质量控制和质量保证。
五、俄罗斯
全球卫星地位:俄罗斯(包括前苏联)在世界航天史上创造了非常多“第一”:比如第一名宇航员飞向太空、第一次实现太空行走、建立人类历史上第一个“太空轨道空间站”等等。
卫星数量:大约169颗
苏联发射了全球第一颗人造地球卫星--斯普特尼克1号。这一事件具有划时代的意义,它宣告人类已经进入空间时代。 当时消息迅速传遍全球,世界为之震惊,世界各大报刊都在显要位置用大字标题报道:《轰动20世纪的新闻》、《科技新纪元》、《苏联又领先了》、《俄国人又打开了通住宇宙的道路》等。
第一颗人造地球卫星呈球形,直径58厘米,重83.6公斤。它沿着椭圆轨道飞行,每96分钟环绕地球一圈。人造地球卫星内带着一台无线电发报机,不停地向地球发出“滴——滴——滴”的信号。
值得一提的是,苏联解体后,俄罗斯航天事业失去了原有的特殊地位。新世纪以来,俄罗斯一直试图通过改革创新扭转颓势,希望摆脱“吃老本”的形象。截至2022年前后,俄罗斯的在轨运行卫星数量约169颗,曾经为全球卫星数量排名前五。每年航空日上,俄罗斯都会纪念加加林首次进入宇宙的壮举,有着要在航空业创造更大辉煌的愿景。
俄罗斯1961年4 月12日, 前苏联成功地将航天员加加林送入地球轨道, 在世界上实现了首次载人航天, 开创了人类进入太空和开发利用宇宙的新纪元。
值得一提的是,前苏联共发展了五个型号的载人飞船和两个型号的轨道站, 此外还有两个型号的货运飞船。比如 东方-1号载人飞船,发射日期在 1961年4 月12日, 航天员是享誉世界的加加林飞行任务,是世界上首次载人轨道飞行。飞行时间1 小时48分钟。飞行目的是了解人体在航天中的生理反应。飞行中记录了航天员的心电图和呼吸描记图。飞行证实了载人航天的可能性。
前苏联自1961年4月到1970年9月共发射了17艘载人飞船。1965年3月航天员在"上升"号上第一次走出飞船,1966年1月两艘"联盟"号飞船第一次在轨道上交会对接,并实现两个航天员从一艘飞船向另一艘飞船转移。1971年到1982年发射了7艘重量为18~20吨的"礼炮"号空间站,截至1985年还发射了27艘载人飞船("联盟"T号、TM号)和25艘无人飞船("进步"号)用作天地往返运输系统。1986年发射了"和平"号空间站,这是未来永久性空间站的核心舱,将于90年代建成由7个舱组成的大型空间站。
值得一提的是,俄罗斯计划21世纪前期发射无人和载人火星飞船以及建立载人月球基地。设计寿命为五年的"和平号"空间站运行了十五年,于2001年3月23日13时59分安全地坠落在南太平洋海域。
俄罗斯还拥有全球导航卫星系统简称GLONASS,是俄罗斯空间局管理的卫星定位系统,预计共发射有24颗卫星。GLONASS于1982年10月2日开始启动,
六、印度
全球卫星地位:印度曾创造卫星发射世界纪录,是迄今人类单次发射卫星数量最多的国家。
卫星数量:大约101颗
印度空间研究组织ISRO之前在该国南部萨迪什·达万航天中心成功发射一箭104星,打破俄罗斯在2014年6月创造的“一箭37星”世界纪录,是迄今人类单次发射卫星数量最多的一次。这枚火箭计划携带一颗714公斤重的地球观测卫星和103颗重量总计664公斤的纳米卫星。印度空间研究组织透露,这些纳米卫星几乎全都属于外国客户,96颗来自美国,其余来自以色列、哈萨克斯坦、荷兰、瑞士、阿拉伯联合酋长国等。
值得一提的是,1963年11月印度第一枚探空火箭发射成功,宣告印度太空时代的来临。不过从1963年到70年代初,印度由于技术基础薄弱,无法依靠自身能力将卫星送上太空。不过在70年代,苏联是印度空间计划的支持者,于是印度的第一颗自制卫星阿耶波多(Aryabhatta)就由苏联火箭在1975年发射升空。如今印度的航天技术已有明显进步,截至2022年前后拥有约101颗在轨运行卫星。
印度国家卫星系统(Indian National Satellite System 简称INSAT)。该系统的协调和管理工作全部由部长级的印度国家卫星系统协调委员会负责。其中"印度卫星"(INSAT)从1983年开始研制,是亚洲太平洋地区最大的国内通信卫星系统之一。印度国家卫星系统日前在轨运行的卫星有9颗,包括:1NSAT一2E、3A、3B、3C、3E、4A和KALPANA-1(METSAT)、GSAT-2、"教育卫星"GSAT-3 (EDUSAT)。INSAT-4A是到日前为止最后成功发射的卫星,进一步提高了INSAT系统的性能,特别是直播到户电视转播业务。印度一直开展IRNSS导航卫星的发射,期间经历过不少失败和成功。比如在2017年发射的IRNSS-1H导航卫星就以失败告终。
七、法国
全球卫星地位:法国是继美国、俄罗斯和以色列之后,第四个拥有侦察卫星的国家。法国称得上是欧洲卫星强国。
卫星数量:大约85颗
法国称得上是欧洲卫星强国。早在1965年11月26日,法国第一次成功地发射了一个人造地球卫星。这个人造卫星“A·1号”重42公斤,是于国际标准时间14点47分,在撒哈拉的法国哈马基尔基地,用法国“钻石”三级火箭送入轨道的。法国发射的这个卫星是一个简单的容器,呈桶形,直径五十厘米,带有一些仪器。
值得一提的是,法国第一颗照相侦察卫星“太阳神——1A”于1995年7月7日由“阿里亚娜”火箭发射升空,从而使法国成为继美国、俄罗斯和以色列之后,第四个拥有侦察卫星的国家。从2001年开始,法国发射4颗第二代太阳神卫星。“太阳神—2”卫星的性能更高,它除装有可见光相机外,还载一台红外线相机,因而可进行昼夜观测。
此外,法国还正在研制电子侦察卫星和载有合成孔径雷达的照相侦察卫星,后者可实现全天候、全天时侦察,与太阳神卫星互为补充。
法国在欧洲拥有着相对独立的航天技术,尽管没有发射本国的全球卫星导航体系,但整个欧洲的伽利略系统主要还有依靠的是法国的火箭发射升空。值得一提的是,法国库鲁航天发射中心,有着“发射卫星”的先天地理优势;法国的卫星制造能力也很突出,可以对外出口大容量高端通讯卫星,其单颗价值可高达十几亿欧元。截至2022年前后,法国在轨运行卫星约85颗。
八、德国