【簡(jiǎn)介：】當(dāng)前，全球航天發(fā)射運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)入新的更新?lián)Q代周期，商業(yè)航天異軍突起，一批商業(yè)航天發(fā)射企業(yè)，通過(guò)快速技術(shù)迭代、集成滾動(dòng)發(fā)展，部分領(lǐng)域已超過(guò)傳統(tǒng)國(guó)家航天力量。
一、國(guó)外發(fā)射運(yùn)
當(dāng)前，全球航天發(fā)射運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)入新的更新?lián)Q代周期，商業(yè)航天異軍突起，一批商業(yè)航天發(fā)射企業(yè)，通過(guò)快速技術(shù)迭代、集成滾動(dòng)發(fā)展，部分領(lǐng)域已超過(guò)傳統(tǒng)國(guó)家航天力量。
一、國(guó)外發(fā)射運(yùn)輸發(fā)展現(xiàn)狀
航天運(yùn)輸方面
美國(guó)擁有完整的運(yùn)載火箭型譜，重點(diǎn)布局氫氧動(dòng)力運(yùn)載系統(tǒng)。
大力發(fā)展商業(yè)航天，將近地軌道載人和載貨運(yùn)輸服務(wù)交由商業(yè)公司承擔(dān)，鼓勵(lì)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)化手段降低航天門檻，促進(jìn)行業(yè)良性競(jìng)爭(zhēng)，提升航天工業(yè)的整體實(shí)力；
政府將精力和資源投入到載人航天和深空探測(cè)，穩(wěn)步推進(jìn)新老火箭更新替代以及新一代重型運(yùn)載火箭研制，確保美國(guó)在航天領(lǐng)域繼續(xù)保持絕對(duì)領(lǐng)先地位。
俄羅斯擁有完善的運(yùn)載火箭型譜，重點(diǎn)布局液氧煤油動(dòng)力運(yùn)載系統(tǒng)。
俄羅斯是傳統(tǒng)航天強(qiáng)國(guó)，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚、軍事實(shí)力強(qiáng)大，多型火箭由彈道導(dǎo)彈發(fā)展而來(lái)，通過(guò)極具競(jìng)爭(zhēng)能力的發(fā)射服務(wù)有力拓展了國(guó)際商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)。
歐洲以多個(gè)國(guó)家聯(lián)合開(kāi)展航天發(fā)射活動(dòng)，以較少構(gòu)型滿足國(guó)際主流發(fā)射市場(chǎng)需求，擁有獨(dú)立、完整的航天工業(yè)體系，積極開(kāi)展國(guó)際合作，保持航天前沿地位。
集中多國(guó)人力、物力和財(cái)力，推動(dòng)航天工業(yè)發(fā)展，增強(qiáng)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力；
著眼低成本、高可靠，發(fā)展新一代運(yùn)載火箭技術(shù)、重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)，進(jìn)一步降低發(fā)射費(fèi)用，搶占國(guó)際發(fā)射市場(chǎng)份額。
航天發(fā)射方面
美國(guó)擁有數(shù)量最多、區(qū)位優(yōu)勢(shì)顯著的發(fā)射場(chǎng)，在測(cè)試發(fā)射技術(shù)上“三垂”模式引領(lǐng)世界，航天發(fā)射場(chǎng)主要包括東靶場(chǎng)、西靶場(chǎng)和肯尼迪航天中心。
美國(guó)航天發(fā)射場(chǎng)在發(fā)射場(chǎng)數(shù)量、發(fā)射工位數(shù)量上均領(lǐng)先世界，在發(fā)射場(chǎng)選址、射向、發(fā)射軌道、航落區(qū)安全上比較完善，在發(fā)射場(chǎng)測(cè)發(fā)模式上具有很高的技術(shù)水平。
俄羅斯擁有數(shù)量領(lǐng)先、區(qū)位劣勢(shì)明顯的發(fā)射場(chǎng)，在測(cè)試發(fā)射技術(shù)上“三平”模式引領(lǐng)世界。
俄羅斯的發(fā)射場(chǎng)主要建設(shè)在高緯度地區(qū)，在可用射向和順行軌道發(fā)射能力上受限制；但由于地域廣袤，擁有較好的射向和航落區(qū)安全。
歐洲擁有數(shù)量少、區(qū)位優(yōu)勢(shì)極佳的發(fā)射場(chǎng)，在測(cè)試發(fā)射技術(shù)上注重博采眾長(zhǎng)，發(fā)射場(chǎng)測(cè)發(fā)模式及流程隨著發(fā)射場(chǎng)的建設(shè)不斷進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，航天發(fā)射場(chǎng)主要是法屬圭亞那航天中心。
該中心靠近赤道，發(fā)射順行軌道能量損失小、射向?qū)挿?、全年氣象環(huán)境優(yōu)良、航落區(qū)安全性好，是國(guó)際上公認(rèn)最理想的發(fā)射場(chǎng)。
發(fā)展特點(diǎn)
發(fā)展模式由國(guó)家主導(dǎo)轉(zhuǎn)向由國(guó)家和企業(yè)共同推動(dòng)
當(dāng)前全球航天產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展的新時(shí)期，航天已轉(zhuǎn)向服務(wù)人類、推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，航天強(qiáng)國(guó)超前布局大航天時(shí)代，以航天生態(tài)創(chuàng)新催生民商航天經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建了涵蓋眾多環(huán)節(jié)的航天生態(tài)。
快速機(jī)動(dòng)發(fā)射是太空軍事化背景下的堅(jiān)實(shí)根基
質(zhì)量輕、成本低、研制周期短、部署應(yīng)用快的小衛(wèi)星成為國(guó)家空間力量建設(shè)特別是快速響應(yīng)空間的重要組成，適應(yīng)戰(zhàn)時(shí)空間信息戰(zhàn)術(shù)保障和小衛(wèi)星任務(wù)的快速機(jī)動(dòng)發(fā)射也成為航天強(qiáng)國(guó)發(fā)射力量發(fā)展的重點(diǎn)方向。
重型火箭覆蓋面廣、影響力大再次得到全力發(fā)展。
重型火箭在美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期發(fā)展到了頂峰，隨著美國(guó)重返月球計(jì)劃以及深空探測(cè)計(jì)劃密集推出，重型火箭再次被重視，以其超廣的專業(yè)覆蓋性、超強(qiáng)的國(guó)際影響力，將再一次引領(lǐng)世界火箭發(fā)展大潮。
航天測(cè)試發(fā)射向運(yùn)載火箭整體總裝、測(cè)試和運(yùn)輸?shù)姆较虬l(fā)展，增強(qiáng)測(cè)試、運(yùn)輸?shù)恼w性，減少狀態(tài)變化和重復(fù)測(cè)試。
在遠(yuǎn)距離測(cè)試發(fā)射方式下，提高測(cè)試發(fā)射設(shè)備系統(tǒng)化和集成化程度，推進(jìn)發(fā)射區(qū)測(cè)試發(fā)射簡(jiǎn)化和無(wú)人值守。通過(guò)自動(dòng)化和智能化的箭地一體化測(cè)試，加強(qiáng)設(shè)備通用化和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，提高測(cè)試發(fā)射效率和安全可靠性
主要由地面固定發(fā)射方式逐漸向陸基、空基、海基機(jī)動(dòng)發(fā)射方式發(fā)展，以保證發(fā)射的快速性、機(jī)動(dòng)性和生存性，增強(qiáng)完成多樣化航天任務(wù)的能力。
發(fā)射操作和控制向自動(dòng)化方向發(fā)展，以減少人為差錯(cuò)、提高發(fā)射效率和安全可靠性。
二、中國(guó)發(fā)射運(yùn)輸發(fā)展現(xiàn)狀
中國(guó)運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力已初步達(dá)到世界航天強(qiáng)國(guó)主流水平。
目前已形成現(xiàn)役運(yùn)載火箭系列、新一代無(wú)毒無(wú)污染液體運(yùn)載火箭、新一代固體運(yùn)載火箭3個(gè)系列；基本形成了近地軌道、太陽(yáng)同步軌道、極地軌道、中高軌道、載人航天發(fā)射等多樣任務(wù)的發(fā)射能力；商業(yè)發(fā)射企業(yè)嶄露頭角。
但目前火箭的運(yùn)載效率（評(píng)價(jià)火箭的綜合能力的指標(biāo)）總體偏低，未來(lái)需重點(diǎn)提升。
我國(guó)運(yùn)載火箭測(cè)試發(fā)射主要由酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心（JSLC）、太原衛(wèi)星發(fā)射中心（TSLC）、西昌衛(wèi)星發(fā)射中心（XSLC）、文昌衛(wèi)星發(fā)射中心（WSLC）4個(gè)航天發(fā)射場(chǎng)保障和實(shí)施，在用綜合發(fā)射工位7個(gè)、小型工位2個(gè)。
已初步建成沿海內(nèi)陸相結(jié)合、高低緯度相結(jié)合的布局，發(fā)射場(chǎng)數(shù)量和區(qū)位優(yōu)勢(shì)上可比肩世界航天強(qiáng)國(guó)，但文昌發(fā)射場(chǎng)的發(fā)射容量尚有待進(jìn)一步挖掘提升。
發(fā)展特點(diǎn)：
體系不夠完善
長(zhǎng)期將火箭作為進(jìn)入空間的單一手段，軌道轉(zhuǎn)移飛行器和重復(fù)使用運(yùn)載器發(fā)展緩慢，無(wú)毒無(wú)污染火箭體系不夠完善，且沒(méi)有形成合理運(yùn)載能力臺(tái)階。
測(cè)試發(fā)射不夠簡(jiǎn)潔
發(fā)射場(chǎng)測(cè)發(fā)操作繁雜、參與人員多，箭地一體化設(shè)計(jì)和無(wú)人值守有待加強(qiáng)，信息化和智能化應(yīng)用有待拓展。
技術(shù)更新緩慢
發(fā)射運(yùn)輸系統(tǒng)載荷的通用化適應(yīng)能力有待加強(qiáng)，異軌部署、高低軌轉(zhuǎn)移等技術(shù)尚需要進(jìn)一步發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)能力發(fā)展相對(duì)滯后。
產(chǎn)品質(zhì)量待提升
近年來(lái)面臨較為嚴(yán)峻的質(zhì)量形勢(shì)，重大問(wèn)題接連發(fā)生，商業(yè)發(fā)射頻頻推延，成熟產(chǎn)品故障頻發(fā)，迫切需要對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量提出更高要求。
三、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
低成本進(jìn)入空間將改變百年航天格局
近年來(lái)，在各國(guó)政府大力支持下，新興航天企業(yè)井噴式出現(xiàn)并快速發(fā)展，涌現(xiàn)出一批明星商業(yè)航天企業(yè)。
商業(yè)航天企業(yè)采取扁平化管理提高了管理效率，在研制和生產(chǎn)過(guò)程以降低成本為主要目標(biāo)，同時(shí)采用靈活的技術(shù)路線，注重繼承和集成現(xiàn)有技術(shù)，提高研發(fā)效率，顯著降低了航天發(fā)射成本，大幅提高了性價(jià)比。
2020年，SpaceX公司發(fā)射衛(wèi)星總計(jì)422顆（截至目前已超1千余顆），標(biāo)志著人類已經(jīng)具備構(gòu)建超大規(guī)模星座的能力。
進(jìn)入空間成本的大幅降低將有力支撐航天大國(guó)實(shí)現(xiàn)相關(guān)計(jì)劃；而極低成本進(jìn)入空間將對(duì)其他航天國(guó)家形成“降維打擊”效應(yīng)，國(guó)際航天發(fā)射運(yùn)輸已明顯呈現(xiàn)跨代競(jìng)爭(zhēng)的局面。
隨著成本降低，航天有望走向生活，形成蓬勃發(fā)展的個(gè)人消費(fèi)市場(chǎng)，航天發(fā)射產(chǎn)業(yè)的占比正逐步減小，進(jìn)入空間成本的降低一定程度上也刺激了航天產(chǎn)業(yè)的繁榮。
目前航空運(yùn)輸面臨運(yùn)輸效率難以突破的窘迫局面，且全球尚無(wú)工程化超音速客機(jī)的計(jì)劃。
航天運(yùn)輸系統(tǒng)中基于吸氣式組合動(dòng)力系統(tǒng)的亞軌道飛行器是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程跨域運(yùn)輸?shù)睦硐牍ぞ摺?/p>
美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局于2013年提出了試驗(yàn)性太空飛行器項(xiàng)目“幻影快車”，旨在驗(yàn)證快速響應(yīng)、廉價(jià)進(jìn)入空間的相關(guān)核心技術(shù)，但由于技術(shù)和財(cái)務(wù)困境，2020年1月終止了該項(xiàng)目
英國(guó)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)公司于1994年提出了“云霄塔”空天飛機(jī)SKYLON，的主要目的是降低進(jìn)入空間的成本，最終將研制出一架使用壽命達(dá)200次的運(yùn)載器。
隨著吸氣式組合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的深入研究，其關(guān)鍵技術(shù)的突破已初見(jiàn)端倪，亞軌道飛行器有望超越現(xiàn)有航空飛行器運(yùn)輸效率極限，成為跨洲際飛行的另一優(yōu)選方式。
近年來(lái)，隨著各國(guó)特別是民商企業(yè)紛紛推出的超大規(guī)模低軌衛(wèi)星星座，空間碎片的爆發(fā)可能加速到來(lái)。
如不采取措施及時(shí)清理空間，未來(lái)空間環(huán)境將急劇惡化，并將成為阻礙人類沖出地球探索宇宙的枷鎖。
空間碎片的清理一般有飛網(wǎng)捕獲、電動(dòng)繩系、機(jī)械臂抓捕、激光燒蝕等方式，對(duì)將清理平臺(tái)投送至軌道空間，同時(shí)將捕獲的空間碎片移除軌道或返回地面等方面提出了極高的要求。
從現(xiàn)有技術(shù)來(lái)看，單位質(zhì)量的太空碎片離軌成本遠(yuǎn)高于將單位質(zhì)量的航天器發(fā)射入軌。
因此，發(fā)展高可靠、公交化、極低成本的天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)，是支撐商業(yè)化空間碎片移除、維系空間環(huán)境的必由之路。
受限于緯度、射向、航落區(qū)安全等因素，發(fā)射場(chǎng)所能執(zhí)行的發(fā)射任務(wù)也嚴(yán)格受限，隨著軌道空間多樣性發(fā)展趨勢(shì)，將催生對(duì)多樣態(tài)全域發(fā)射能力的需求。
隨著商業(yè)航天的深入發(fā)展，低軌通信衛(wèi)星星座迎來(lái)蓬勃發(fā)展勢(shì)頭，低軌通信衛(wèi)星星座將轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)大規(guī)模寬帶通信星座，呈現(xiàn)采用低軌道、小傾角、小衛(wèi)星趨勢(shì)。
小傾角軌道將成為未來(lái)商業(yè)航天發(fā)射的主流軌道，發(fā)射場(chǎng)和發(fā)射能力設(shè)計(jì)上應(yīng)調(diào)整滿足該需求
批量發(fā)射將成為未來(lái)大規(guī)模商業(yè)星座部署的主要手段，其中小衛(wèi)星和整流罩的集成拓?fù)鋬?yōu)化、小型化分離結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、先進(jìn)上面級(jí)和異面軌道部署能力將成為航天運(yùn)輸?shù)闹攸c(diǎn)研究?jī)?nèi)容。
目前航天發(fā)射領(lǐng)域以陸基發(fā)射為主，?；?、空基發(fā)射為補(bǔ)充的全域發(fā)射格局初步形成，將滿足軍、民、商各類用戶多樣化航天發(fā)射任務(wù)需求，未來(lái)航天發(fā)射樣態(tài)的走勢(shì)，仍需經(jīng)過(guò)任務(wù)和市場(chǎng)的檢驗(yàn)。
近年來(lái)，隨著民商航天發(fā)射企業(yè)的異軍突起以及重復(fù)使用運(yùn)載技術(shù)的重大突破，傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)格局將迎來(lái)重大變革。
液氧甲烷推進(jìn)體制具有比熱高、無(wú)結(jié)焦、不易積碳、相容性好、無(wú)毒無(wú)污染、相對(duì)安全、資源豐富、價(jià)格相對(duì)便宜等優(yōu)點(diǎn)。
尤其是液氧甲烷無(wú)結(jié)焦、不易積碳的優(yōu)點(diǎn)，可大大減少再次使用過(guò)程中的清理和測(cè)試工作，天然適用于重復(fù)使用運(yùn)輸系統(tǒng)，理論上可實(shí)現(xiàn)航班式“即加即飛”模式。
在可遇見(jiàn)的未來(lái)，液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)將成為國(guó)內(nèi)外重復(fù)使用運(yùn)輸系統(tǒng)的主力推進(jìn)系統(tǒng)。
液氧煤油推進(jìn)劑組合真空理論比沖比液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)低，但密度比沖更高，且煤油可常溫保持，在發(fā)射場(chǎng)使用環(huán)境友好，此外，高能合成煤油可大幅提高液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)作為液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)巔峰，雖然具有很高的技術(shù)性能，但仍然存在技術(shù)難度大、材料工藝要求高、推進(jìn)劑成本高、發(fā)動(dòng)機(jī)成本高、特殊氣體使用要求高等問(wèn)題，更適宜作為投入產(chǎn)出比高的末子級(jí)。
從國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)上看，應(yīng)在中小推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)上精益求精，不斷提高技術(shù)能力，并結(jié)合運(yùn)載火箭型譜規(guī)劃，將氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)研制重心轉(zhuǎn)移到適配運(yùn)載火箭末子級(jí)上。
四、結(jié)論
發(fā)展航天，運(yùn)載先行，發(fā)射運(yùn)輸作為基礎(chǔ)性和支撐性手段，是所有航天產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和前提。
分析國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，以高可靠、低成本、高安全、可重復(fù)、自主智能等特征為代表的新一代航天發(fā)射運(yùn)輸系統(tǒng)，正在對(duì)上一代航天發(fā)射運(yùn)輸系統(tǒng)形成壓制競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)發(fā)射運(yùn)輸領(lǐng)域，一方面應(yīng)摒棄彎道超車、直面短板弱項(xiàng)，加大對(duì)液氧甲烷動(dòng)力、液氧煤油動(dòng)力重復(fù)使用運(yùn)輸系統(tǒng)，大推重比、多次啟動(dòng)和深度節(jié)流發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，以盡快彌補(bǔ)代差；另一方面應(yīng)緊盯國(guó)際發(fā)展前沿，適當(dāng)牽引吸氣式組合動(dòng)力技術(shù)、深度預(yù)冷循環(huán)技術(shù)、水平起降單級(jí)入軌完全重復(fù)使用技術(shù)等，避免再次形成技術(shù)代差。
