商業航天產業鏈報告之二：運載火箭產業鏈——三足鼎立，百家爭鳴（二）

最新 07-15

3.5 藍色起源（Blue Origin）：發動機技術先進，未來不可小覷

藍色起源是亞馬遜CEO傑夫·貝索斯旗下的一家商業太空公司，2000年成立。該公司致力於亞軌道旅遊項目，開發了「新謝泊德」（New Shepard）運載火箭，2015年11月實現了該火箭的發射和回收，火箭升到100km高空後完好無損的降落到了預定的地面位置，預計2017年進行載人測試飛行，2018年搭載付費客戶飛行。

2016年，公司推出「新格倫」火箭，將是未來參與商業競爭的主力運載火箭。「新格倫」火箭為兩級或三級液體火箭，第一級採用7台藍色起源自研的BE-4發動機，以液氧、甲烷為推進劑，推力可達245噸，第二級採用1台BE-4U發動機，為BE-4的高空版，第三級採用公司自研的BE-3發動機，以液氧、液氫為推進劑，推力可達50噸。「新格倫」火箭直徑為7米，長度82米（二級版）或95米（三級版），二級版本的近地軌道運載能力約為45噸，同步轉移軌道運載能力約為13噸。Eutelsat公司已經成為「新格倫」火箭的首個商業客戶，其大型通信衛星的發射時間定於2021年。

3.6其他：主要瞄準微小型衛星發射市場

美國其他製造運載火箭的公司包括維珍銀河、美國火箭實驗室公司等，主要致力於小型運載火箭研製。

維珍銀河公司成立於2004年，致力於太空旅遊事業，為付費客戶提供亞軌道航天飛行體驗，也提供運載火箭發射服務。目前擁有「發射者一號」（LauncherOne）運載火箭，正在研發「發射者二號」，用於為衛星互聯網公司OneWeb提供39次的發射任務需求。

火箭實驗室公司成立於2008年，為美國與紐西蘭合資設立，正在研製一種被稱為「電子」的小型運載器，已開始接受載荷未來發射機會在線預訂並已獲得訂單，可將高達150kg的載荷送入500km太陽同步軌道。

四、俄羅斯：航天企業大合并，成立俄羅斯航天國家集團公司

蘇聯解體後，俄羅斯航天工業便進入漫長的「寒冬」。最近十多年來，儘管俄羅斯政府將航天工業發展預算增長17倍，從2003年的100億盧布增加到2014年的1781億盧布，但航天工業發展依然緩慢，經濟效益和組織機構效率低下、人才流失嚴重、技術進步滯後、腐敗現象滋生等問題也未得到根本性改觀。特別是2010年以來的連串發射失敗，讓航天局飽受詬病，改革呼聲日趨強烈，在此情況下，俄羅斯被迫加快了航天工業改革的步伐。

俄羅斯從2012年5月底開始醞釀新一輪改革。經過多次討論，2013年，俄羅斯分管軍工航天部門的副總理德米特里?羅戈津公布了航天改革方案：繼續保留俄羅斯航天局，同時通過整合原航天局下屬工業企業組建新的聯合火箭航天集團公司。2014年3月12日，聯合火箭航天集團公司正式註冊成立。航天局仍履行國家訂貨方和制定航天政策的職能，而聯合火箭航天集團公司將承擔總承包商的職能。

但是，聯合火箭航天集團公司的成立，並未完全實現普京的戰略意圖。為此，在2015年1月，即聯合火箭航天集團公司組建工作尚未完成之際，普京又同意了俄羅斯航天局與聯合火箭航天集團公司合并成立俄羅斯航天國家集團公司的提案。同年7月13日，普京簽署法令，批准成立俄羅斯航天國家集團公司；12月28日，正式宣布組建俄羅斯航天國家集團公司，並於2016年1月1日起撤銷俄羅斯航天局。公司擁有原聯邦航天局職權，同時擁有聯合火箭航天公司及其下屬企業，聯合火箭航天公司幾乎囊括了俄羅斯航天領域內的所有企業、設計局與科研單位。

俄羅斯至今共發射了3000多枚太空火箭，是美國的兩倍多。2016年是歷史上第一次，俄羅斯的航天火箭發射數量落後於中國和美國。

俄羅斯主要運載火箭包括聯盟號系列、質子-M、呼嘯號、安加拉系列等，安加拉系列將成為未來俄羅斯運載火箭的主力。

「聯盟」號系列

「聯盟號」運載火箭起源於R-7洲際彈道導彈和「東方號」火箭，是航天聯盟計劃的一部分，負責將聯盟號宇宙飛船送入近地軌道，承擔了聯盟計劃前19次載人任務。聯盟號系列火箭有上升號、閃電號、聯盟號、聯盟U、聯盟號U/伊卡爾、聯盟號U/弗雷蓋特、聯盟號FG、聯盟號2等10餘個型號，目前主要使用的是聯盟號U、聯盟號FG和聯盟號2火箭。

聯盟號U和聯盟號FG火箭為兩級結構，全部採用液氧、煤油推進劑，第一級採用5個RD-107A發動機，每台發動機推力可達84噸，第二級採用RD-108A發動機，真空中推力近100噸。兩型火箭主要用於發射載人飛船/貨運飛船或軍用照相偵察衛星，曾發射過上升號載人飛船、聯盟號載人飛船、進步號貨運飛船以及第2代宇宙號照相偵察衛星。在二級型火箭聯盟號U/FG的基礎上還可增加伊卡爾和弗雷蓋特上面級，用於商業高軌道發射。

聯盟2火箭是聯盟號系列中改動最大的型號，採用了新的二子級和三子級。其基本型（二級型）可將近地軌道運載能力提高到8.2噸，帶上面級的三級型火箭可將有效載荷送入大橢圓軌道和地球同步軌道，地球同步軌道運載能力為2.7~3噸，太陽同步軌道運載能力為4.5~4.9噸。聯盟號2火箭既與原來的聯盟號火箭有很好的繼承性，又能更好地適應國際商業發射市場的需求，最終取代現用的聯盟號U和聯盟號FG，進行載人飛船、軍事和商業衛星的發射。

「聯盟」系列火箭中最新的型號是「聯盟2.1b」，它於2006年12月27日首次發射。這種運載火箭裝備了新型的數字導航系統和更強大的RD-124第三級發動機，這極大地提高了運載火箭的整體性能和有效載荷負載能力。聯盟2.1v是聯盟2.1的改進型，其芯一級改為改進型NK-33液氧煤油發動機，取消了四個液體助推器。

近5年，「聯盟」系列運載火箭總共發射73次，其中聯盟U和聯盟FG分別為17、24次，聯盟2.1a和聯盟2.1b分別為14、15次。

「質子-M」運載火箭

質子-M運載火箭是俄羅斯質子號運載火箭家族中的最新型號，是目前俄羅斯從事國際商業發射服務的主力。質子號從20世紀60年代中期以來一直是蘇聯/俄羅斯發射大型航天器的主要運載工具。在冷戰結束後，由於能源號火箭的被棄用，質子號實際成為俄運載能力最強的火箭。質子-M火箭採用了劇毒的液體燃料，一旦發射失敗可能對發射場周邊地區造成嚴重污染，所以俄羅斯已決定用新研製的安加拉號來取代它。近5年，「質子-M」運載火箭共發射41次，主要載荷為世界各國的商業衛星。

呼嘯號

呼嘯號運載火箭是蘇聯禮炮設計局利用冷戰時代研製的UR-100N洲際彈道導彈（北約代號為SS-19「匕首」）改裝而成的。在UR-100N上加裝一個「和風」上面級，就成了呼嘯號火箭。呼嘯號為三級液體火箭，第一級採用4台RD-0233發動機，單台推力47噸；第二級採用1台RD-0235發動機，推力為24噸；第三級為和風-KM上面級；三級火箭推進劑均為偏二甲肼、四氧化二氮。

1990年，呼嘯號從拜科努爾航天發射場的一個洲際導彈發射井裡進行了第一次發射。在冷戰結束後，俄羅斯開始將多餘的戰略導彈改裝成運載火箭，因為這樣做的成本實際上比銷毀這些導彈更便宜。呼嘯號目前只用於發射運行於低地軌道的小型商業載荷，近5年共發射12次。

第聶伯號

第聶伯號運載火箭是俄羅斯與烏克蘭在R-36M洲際彈道導彈（北約代號SS-18「撒但」）基礎上改造而成的一種運載火箭。R-36M是蘇聯所研製的最大的重型陸基洲際導彈，按美蘇第一階段削減戰略武器條約，這種導彈應被銷毀，但俄羅斯與烏克蘭兩國政府決定開發這種導彈的商業價值，於是產生了第聶伯號運載火箭。

第聶伯號運載火箭為三級液體火箭，第一級為1台RD-264發動機，推力可達452噸，第二級為一台RD-0255發動機，推力可達75.5噸，第三級為1台RD-869發動機，推力為1.86噸，三級發動機均為偏二甲肼、四氧化二氮。第聶伯號的發射均採取地下井冷發射方式，利用原有的導彈發射井，幾乎不受氣象條件的影響，其發射費用也非常低廉。近5年第聶伯號共發射5次，主要載荷為世界各國的商業衛星。

安加拉號

安加拉號運載火箭是前蘇聯解體後由俄羅斯單獨研製的一種運載火箭，自1994年起由俄赫魯尼切夫國家航天研究和生產中心負責研製，採用模塊化設計思想，可以通過捆綁多個通用火箭模組，根據任務需要組合出不同推力的火箭，實現發射不同載荷的發射任務，包括輕、中、重型三個級別，目前可將1.5噸到25噸的有效載荷送入近地軌道。

安加拉系列運載火箭包括多種不同型號：安加拉-1.2、安加拉-A3、安加拉-A5等，其中，安加拉1.2型火箭已經於2014年7月9日進行首次發射成功。安加拉系列火箭第一級採用不同數量的RD-191發動機，單台推力可達192噸，第二級採用RD-0124A發動機，單台推力可達30噸，兩級發動機均採用液氧煤油作為推進劑。安加拉號將最終取代現在的質子號運載火箭，成為俄羅斯未來航天發射的主力。

五、歐洲：多國聯合發展，成立歐洲航天局

第二次世界大戰後，許多歐洲科學家離開西歐到美國工作。雖然上世紀50年代的繁榮使得西歐國家能夠投資太空領域的研究，但西歐科學家發現單個的國家項目將不能與兩個超級大國競爭。西歐國家決定設立兩個不同的機構，一個關注發展發射系統，ELDO（歐洲發射發展組織）和ESRO（歐洲太空研究組織）。1975年，ESRO與ELDO合并，成立了現在的ESA（歐洲航天局）。

歐洲航天局擁有22個成員國，總部設在法國巴黎。歐洲航天局的太空飛行計劃主要包括載人航天發射，行星和月球的無人探測任務，地球觀察，科學和通信，設計運載火箭，維護髮射場法屬蓋亞那庫魯的蓋亞那航天中心等。

歐洲航天局成立伊始，就把發展火箭技術當作首要目標，成立了阿麗亞娜空間公司。它最早的型號是阿里亞娜1型火箭，這種火箭能將1.85噸的有效載荷送入地球同步轉移軌道，現在阿里亞娜火箭已經過渡到第5型。另外，歐洲航天局也研製了小型運載火箭，名為「織女星」。

2005年年初，歐洲航天局與俄羅斯一同簽署了有關聯合研製火箭的協議，按照協議，雙方要成果共享，研製「聯盟－CT」新型火箭，這種火箭在俄羅斯「聯盟」火箭的基礎上改造而成，是一種中型火箭。雙方共同研製，共同經營，並將利用這種新型火箭在庫魯航天中心承攬商業發射業務。

阿里亞娜火箭

阿麗亞娜5型火箭由歐洲航天局及國家中央發射場出資建造，以EADS太空載具公司為主要承包商，負責整合下游承包商。阿麗亞娜航天公司負責經營及銷售阿麗亞娜火箭,太空載具公司則在歐洲建造火箭及在蓋亞那航天中心發射火箭。

阿麗亞娜5型運載火箭第一級採用EPC（低溫主引擎）作為主發動機，採用液氧、液氫作為推進劑，單台發動機推力可達115噸，另外還捆綁了兩台固體火箭發動機作為助推器，第二級採用ESC-A發動機，採用液氧、液氫作為推進劑。阿麗亞娜5近5年發射了32次，主要載荷為高軌通信衛星和中軌導航衛星等。

「織女星」火箭

「織女星」火箭具有較小的推力，它全長30米，直徑3米，發射重量為130噸。織女星運載火箭共有4級，包括3個固體推進級和1個可重新點火的液體推進級，主要用於發射小質量的地球觀測衛星和各種科研衛星。該火箭可以將1.5噸的有效載荷送入距地高700公里的極地軌道，或將1.2噸的有效載荷送入距地高1200公里的太陽同步軌道。近五年「織女星」火箭共發射9次，主要載荷為世界各國的遙感衛星。

六、日本：寓軍於民，火箭技術已達到世界先進水平

日本的火箭技術來自美國「德爾塔」系列運載火箭。通過購買德爾塔運載火箭進行研製，日本掌握了大型固體火箭發動機技術和液體火箭發動機技術，先後開發出L、M、N、H系列運載火箭。自1975年，日本開始自主研製火箭發動機，在氫氧發動機方面的技術已達到世界先進水平。目前，日本的運載火箭主要包括H系列和艾普斯龍。

H系列運載火箭

H2A運載火箭是由日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）領導、三菱重工業公司牽頭研發和製造的，其中，日本三菱重工負責機體、發動機等的組裝和發射的準備工作；石川島播磨重工負責提供向發動機輸送燃料的渦輪泵；IHI航空航天公司負責製造固體火箭助推器；川崎重工承造衛星整流罩；NEC、日本航空電子公司等單位也參加了H2A的開發與研製。該火箭在2001年8月首次成功發射。自2006年，日本H2A火箭開始將轉為民營化，從設計、製造到發射，均由日本著名軍工企業三菱重工業公司負責，在體制上和歐美管理體制相同，意在調動民間資金髮展日本航天業。

H2A運載火箭第一級採用LE-7A液體火箭發動機，推進劑為液氫和液氧，推力可達110噸，另外還可選擇2個或4個固體火箭發動機作為助推器，第二級採用LE-5B液體火箭發動機，推進劑為液氫和液氧，推力可達13.7噸。近5年，H2A共計發射14次，主要載荷為日本的軍用衛星以及國際商業衛星載荷。

H2B運載火箭是由日本H2A運載火箭改進升級的運載火箭，是日本目前最大的運載火箭，其第一級火箭搭載有兩台LE-7A液體發動機，同時裝備了4個固體火箭推進器，另外，還將第一級火箭的燃料箱直徑由原來的4米擴大到5.2米，長度增加了1米。與H2A火箭3.7噸的地球同步轉移軌道最大發射能力相比，H2B火箭的地球同步轉移軌道最大發射能力約8噸，空間站轉運飛行器軌道的最大發射能力達16.5噸。近5年，H2B共計發射4次，主要載荷為貨運飛船。

艾普斯龍

艾普斯龍運載火箭，是日本研發的新型固體燃料運載火箭，2013年9月14日首次成功發射。艾普斯龍運載火箭為三級固體火箭，與洲際彈道導彈技術相同，是日本以民用航天為名發展的軍用技術，可看作日本寓軍於民的重要表現。近年來，艾普斯龍運載火箭共發射2次，主要載荷為小衛星。

七、印度：技術相對落後，正在大力追趕

印度航天事業是在蘇聯的技術援助下建立起來的。印度空間研究組織（ISRO）是執行航天計劃的主要機構之一，從1973年開始研發航天運載火箭，1980年7月18日，印度第一次用自製的運載火箭從本國的發射場發射衛星成功，成為世界上第6個具有獨立衛星發射能力的國家。印度已成功研發了四種型號：衛星運載火箭(SLV3)、大推力衛星運載火箭(ASLV)、極地軌道運載火箭(PSLV)、地球同步運載火箭(GSLV)，目前印度的主力運載火箭為PSLV和GSLV，且已經在國際市場上提供商業發射服務。

PSLV

PSLV（Polar Satellite Launch Vehicle）運載火箭是印度研製的用於發射極地軌道、太陽同步軌道衛星的運載工具，由150多家印度公司和實驗室聯合研製，於1993年首次發射。

PSLV為四級固體液體混合火箭，第一級採用固體火箭發動機，推力可達486噸，第二級採用VIKAS液體火箭發動機，推進劑為偏二甲肼和四氧化二氮，第三級為固體火箭發動機，第四級為液體火箭發動機。近5年，PSLV共發射20次，主要載荷為氣象衛星、資源衛星以及國際商業小衛星。

GSLV

GSLV（Geosynchronous Satellite Launch Vehicle）運載火箭是印度研製的用於發射地球同步軌道衛星的運載工具，用於將衛星送至地球同步軌道。火箭多為俄羅斯協助建造，並非印度獨立建造，2001年首次發射。

GSLV為三級半運載火箭，第一級為固體火箭發動機，另外有4個液體火箭發動機助推器，推進劑為四氧化二氮和聯氨，第二級為4台GS2VIKAS液體火箭發動機，推進劑為四氧化二氮和聯氨，第三級為RD-56M液體火箭發動機，推進劑為液氫和液氧，推力為7.35噸。近5年，GSLV共發射6次，主要載荷為印度的通信衛星。

八、世界運載火箭市場競爭格局

8.1俄美中發射次數名列三甲，佔據領先地位

自2012年至2016年，全球共計發射運載火箭約415次，其中俄羅斯共發射運載火箭137次，美國97次，中國91次，俄羅斯、美國、中國發射次數穩居世界前三名，歐洲緊隨其後，共計發射51次，印度和日本分別發射22次和17次。

2016年，中國和美國的運載火箭發射次數首次超過俄羅斯，並列世界第一。歷史上，俄羅斯運載火箭發射總數達美國的2倍，但俄羅斯火箭頻繁出現質量問題，目前正處於改革的陣痛期。

自2012年至今，發射次數最多的運載火箭為美國的宇宙神5，共計發射42次，俄羅斯的質子-M、聯盟U/FG並列第二，均為41次。美國私人航天企業SpaceX的獵鷹9號發射35次，居第四位，我國的長征三號系列運載火箭共發射33次，居第五位。

8.2商業發射市場競爭全球化，發射成本成為主要競爭要素

提供國際商業發射服務的運載火箭主要包括世界各國的中型運載火箭，如中國的長征三號乙、獵鷹9號、阿麗亞娜5、質子-M等，主要載荷包括GEO的通信衛星、資源衛星等民用或商業衛星。隨著運載火箭技術的成熟與成功率的提高，衛星運營商在選擇發射服務商時，將更多的考慮發射成本。

隨著美國SpaceX公司獵鷹9號運載火箭技術的不斷成熟及其回收技術的發展，其成本顯著降低，對世界各國的運載火箭發射服務商構成了嚴峻挑戰，各國均在積極探索運載火箭的低成本手段，包括技術、體制機制等多個方面。目前，我國國際商業發射市場的低成本和高可靠性優勢已經不再那麼明顯，為其他國家提供發射服務的次數顯著下降。

8.3微小衛星發射服務市場迅速擴張，小型火箭需求旺盛

隨著世界商業航天迅猛發展，低軌小衛星星座將成為未來發展方向，針對低軌小衛星發射需求，大量小型運載火箭公司應運而生。目前，國內外多個衛星運營公司提出了小衛星星座計劃，發射衛星數量將達數千顆，將遠超現有運載火箭發射服務商所能提供的服務能力。

小衛星若利用中型運載火箭進行發射往往需要搭載，無法得到規律發射，國內外多家公司瞄準低軌小衛星星座的快速發射需求開展小型運載火箭的研發。提供低軌小衛星發射服務的運載火箭主要為小型固體運載火箭，包括美國維珍銀河的發射者1號、火箭實驗室的「電子」運載火箭，歐洲航天局的「織女星」、日本的「艾普斯龍」，中國航天科技集團的長征十一號、航天科工集團的快舟系列、零壹空間的信使一號以及北京藍箭的藍箭一號等。

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