2018/1/3
航天新观察
第2期
国外宇航公司商业航天核心竞争力大盘点
美国篇（上）
国外宇航公司商业航天哪家强？核心竞争力体现在火箭、长期在轨的卫星、短期在轨的飞船和轨道器。“航天新观察”深度扫描各国从事系统级研发制造的宇航公司，对其在商业航天领域的最新成就、重点项目、主攻方向、未来发展重点等一一分析，奉上新年大盘点。
下图总览了当前要介绍的国外主要宇航公司在商业航天领域的核心竞争力情况。
让我们从商业航天的（大）半壁江山——美国开始吧。
一、洛克希德﹒马丁公司（lockheed martin）
总部位于马里兰州的洛马公司有着百年历史，是美国著名的航空航天制造商，也是世界排名第一的武器生产商。
新卫星平台系列：
2017年9月19日，洛马公司在美国空军协会航空航天网络大会上公布了新的卫星平台系列，几乎覆盖所有太空任务。公司目前已投入3亿美元改进卫星平台，从纳米卫星到高功率卫星，彻底更新了卫星方案，覆盖了地面站、有效载荷、软件应用等。
洛马公司新的卫星平台型谱
——lm 400系列：属于小卫星平台的升级版，动力比以往更强大，可在近地轨道、地球静止轨道、星际间飞行，3d打印技术的引入将订购到在轨交付时间缩短至2年以内。
——lm 1000系列：中型卫星最新平台，与lm 2100平台通用性较高，从而降低成本，提供较高的载荷功率，如用于遥感。也用于多类型轨道和星际任务。
——lm 2100系列：升级版a2100平台（ modernized a2100 ）的新名字，共有26处改进，功率更大。
未来卫星平台将使用大量通用组件，不同系列卫星的核心组件保持最大的通用性，目前共有280个组件可共用，目标是加速生产，降低成本，缩短周期，增加可靠性，平台功率更强大，面向军用、民用、商业市场。
关于modernized a2100：
2017年5月，洛马公司完成了首个m-a2100卫星推进系统的制造和交付。这一系统是化学推进和霍尔电推进相结合的混合式推进系统，前者用于卫星初始轨道提升，后者用于轨位保持和在轨机动，新的设计还面向零部件数量的减少、生产时间的减少、模块化组件精准匹配以及降低成本。
m-a2100平台研制工作由公司内部自投资开展，首次应用的卫星是hellas-sat-4/saudigeosat-1通信卫星，该卫星在2017年8月10日完成组装，将服务于阿拉伯卫星通信组织（arabsat）和沙特阿卜杜勒阿齐兹国王科技城（king abdulaziz city for science and technology），提供电视、互联网、电话、安全通信等，覆盖中东、非洲、欧洲。未来计划在2018年2季度发射，同时，洛马公司将继续在全球范围内为用户建造5颗m-a2100卫星。
二、波音公司（boeing）
波音公司不仅是世界上最大的飞机制造商，也是全球商业航天的领袖公司，其航天产品伴随了整个人类航天史。
新技术卫星：
基于702hp平台，波音为美国卫星运营商viasat公司（卫讯公司）研制的大型高功率商业卫星viasat-2卫星于2017年6月1日成功发射，是上一代卫星宽带覆盖范围的7倍，容量的2.5倍。viasat-2卫星重6.4吨，可将其宽带容量调整至需要宽带服务的区域。波音未来将协助viasat公司利用viasat-2卫星给陆海空域的成百上千万用户提供宽带互联网服务，同时按照合同再为其研制两颗基于702平台的viasat-3卫星，并加载viasat公司载荷。
基于702平台，波音在2017月11月开始着手为ses公司设计和建造7颗超大功率地球中轨（meo）卫星——o3b mpower卫星，为全球用户提供高速数据通信服务。该星包含波音最先进的数字化载荷技术，设计为可一箭四星发射。1990年至今，波音为ses公司建造了12颗卫星，最近一颗是ses-15，2017年早期已发射。
波音出品的viasat-2，史上最强通信卫星
未来，波音公司所有的全电推进卫星都可采用双星发射，abs-2a卫星就是和波音制造的另一颗全电推进卫星eutelsat 117 west b双星发射入轨，有效降低了发射成本。这也是波音特有的专利设计。
波音研制的第4颗（最后一颗）inmarsat-5卫星基于702hp平台，于2017年5月15日成功发射，用于增强全球高速宽带网络的容量和覆盖范围。inmarsat-5卫星星座可通过固定和可调波束调节覆盖范围，实时满足变化的宽带需求。inmarsat-5 f4卫星标准已被全球各国政府、公司、机构所接受，正式在轨运行后将组成inmarsat公司完整的 global xpress全球网络，也将是全球唯一的商业化全球移动ka波段网络。波音和inmarsat双方未来战略合作面向全球市场，服务于军用ka波段、政府客户和商用客户。
2017年2月，波音还取得了基于702平台的jcsat-18/kacific-1卫星订购合同，合同来自两家卫星运营商，分别为日本东京的sky perfect jsat公司和新加坡的kacific broadband satellites公司。卫星计划于2019年发射，将满足两家运营商的宽带通信需求，增强对亚太地区用户提供移动手机、数据和互联网宽带通信服务能力。
cst-100“星际线”飞船（空间站往返）
2017年3月10日，波音成功测试了cst-100“星际线”飞船（cst-100 starliner）的降落伞系统：使用一个氦气球，30分钟到达11.7km（38300英尺）高度，坠落用了4分钟，坠落速度最高达到483km/h（300mph），随后降落伞系统依次打开，成功完成软着陆。假人在座位上的测试结果表明，系统能够垫好成员的头部、颈部、脊柱。工程师们目前共执行了30次坠落试验，验证不同高度和座位方向的着陆效果。降落伞和气囊系统将在大气层再入时进行最初的减速。
该飞船后续将继续进行更多的伞降试验，当前和未来将在nasa的载人载货往返国际空间站（iss）项目下进一步研发演示验证，首次发射计划于2018年。
太空胶囊一般的starliner
空天飞机项目（xs-1）——“幻影快车”原型机
发射后几分钟，火箭到达大气层边缘，释放其小型一次性上面级，将小卫星送入进入leo；火箭一子级会返回地面水平着陆，快速修复后进行下一次任务。主要技术指标为：长度30.5m，高度7.3m，直径4.1m，翼展19m，发动机1台ar-22（空气喷气洛克达因公司，是航天飞机的主发动机，液氧液氢动力），小卫星载重1361kg。
“幻影快车”概念图
“幻影快车”概念图
三、联合发射联盟公司（united launch alliance，简称ula）
ula，是由洛克希德﹒马丁公司和波音公司在2006年12月共同成立的一家合资企业，其客户主要有美国国防部、nasa等。
运载火箭：
2015年4月，ula宣布研制“火神”运载火箭，用以逐渐替代目前正在服役的“宇宙神”5和“德尔塔”4火箭。该火箭研制经费共20亿美元，主发动机10亿美元，目标是用蓝源公司的be-4液氧甲烷发动机替代宇宙神5的俄罗斯rd-180发动机。
“火神”将于2019年形成发射能力，采用美制发动机的芯一级和半人马座二级构成一款新火箭（vulcan/centaur），助推器可4台或6台（运载能力20吨）。上面级即液氢液氧发动机提供动力的先进低温进化上面级（advanced cryogenic evolved stage，aces），在2023年取代半人马座二级（vulcan/aces），运载能力达到40吨。其回收复用，则只回收发动机而不是整个舱段，采用伞降方案——降落伞张开后，由支奴干直升机吊走，返回地面再装到新的火箭上。预计此回收方案将节省推进系统成本的90%。
摆脱对俄罗斯依赖的“火神”
ula运载火箭未来计划
四、轨道atk公司（orbital atk）
轨道atk公司又是一个强强联合的产物，由火箭、卫星制造商轨道科学公司和世界著名军火制造商atk合并而成。
“飞马座”平流层空射火箭：
2016年10月，轨道atk公司与平流层发射系统公司宣布建立新的合作关系，后者的平流层发射飞机（stratolaunch）将发射轨道atk公司的“飞马座-xl”火箭，未来有望在一次飞行中发射多达3枚火箭。“飞马座”是一枚三级火箭，用于飞机挂载发射近地轨道小卫星，目前已完成43次空射任务，发射了94颗卫星。火箭有效载荷约450kg，最新型号“飞马座-xl”火箭被nasa认证为3类火箭认证标准，与“宇宙神”5火箭是同级安全标准。
空基发射的“飞马座”火箭
“米诺陶”一次性小型运载火箭：
“米诺陶”4、“米诺陶”5、“米诺陶”6运载火箭用于政府任务发射。“米诺陶”c火箭用于nasa发射或者国内外商业发射任务，有效载荷1.59吨，可以看作是“飞马座”空射火箭的地面发射版本。
“安塔瑞斯”一次性中型运载火箭：
nasa商业轨道运输系统（cots）2013年伊始，轨道atk公司开发了“安塔瑞思”运载火箭和”天鹅座”飞船，2014年在nasa商业补给服务（crs）下，开始执行iss货运任务。
“安塔瑞斯”运载火箭是二级火箭，有效载荷约为8吨，其mach电子系统、管理模式、工程标准、生产与试验流程与公司的“飞马座”火箭、“米诺陶”火箭是通用的。根据合同，“安塔瑞思”运载火箭未来将继续为nasa逐渐将30吨加压货物运往国际空间站（iss），同时还将用于其他商业发射、nasa科学探索、国防安全任务。
ngl（下一代发射）系统（火箭）：
这是轨道atk公司的未来新型中型或大型运载火箭，11月7日成功完成了固体火箭发动机壳体的结构评审试验，取得初步成效。该项目被作为公司未来增长的支柱型项目，系统设计将汲取其他公司已有的小型火箭、导弹拦截器、目标飞行器、战略导弹等系统中高可靠性的系统与分系统。
项目计划于2018年中期在公司与空军正式签订发射服务协议后再正式启动，届时会明确全系统研制任务、发射场建设、工厂生产任务等。ngl火箭将发射商业卫星、科学卫星、军用卫星等中型、大型载荷，这些是当前公司已有的“米诺陶”火箭、“飞马座”火箭、“安塔瑞思”火箭发射不了的。
“天鹅座”一次性空间站货运飞船：
“天鹅座”飞船运货重量3.2~3.5吨，目标是向国际空间站（iss）运送成员、货物和科研设备，在2017年11月12日完成了第8次iss货运任务。未来将继续执行或竞争nasa的空间站补给任务，其优势显著，将与spacex的龙飞船共同成为空间站任务的主力。
“天鹅座”飞船，空间站的“快递员”
五、劳拉空间系统公司（space systems/loral，简称ssl）
历经半个多世纪，ssl公司从一个为美国海军开发雷达、声纳检测方法的电子公司发展为全球主要的航空航天和国防工业大公司。
ssl公司的ssl-1300平台是当前在全球卫星产品中应用较多的平台，是首批可提供太阳电力推进系统（sep）的平台。该平台已验证新一代的q/v波段、光电子等技术，其有效载荷轨道释放系统（pods）可将自由飞行小卫星送至geo轨道。
基于ssl-1300平台，2017年9月28日，公司为亚洲卫星通信公司（asiasat）研制的asiasat 9卫星在拜科努尔发射场由“质子”微风m上面级火箭发射。这是ssl为asiasat公司提供的第5颗卫星，为亚太地区用户提供c波段、ku波段通信，提供到户电视服务、视频转发、vsat宽带网、移动服务，包含了专门服务于缅甸、印度尼西亚、蒙古国的ku波段波束，专门服务于澳大利亚和东亚部分地区的ku波段波束。
2017年9月29日，为日本广播运营商b-sat(broadcasting satellite system corporation )公司研制的bsat-4a卫星由阿里安5运载火箭在库鲁发射场成功发射如轨，卫星用于在日本提供到户电视服务。这是ssl为b-sat公司研制的首颗卫星，也是近年来ssl服务日本市场的第4颗卫星，将提供4k/8k超高清电视服务，用于2020年奥林匹克运动会和残奥会。
ssl-100平台可用于研制leo或geo地球观测与通信小卫星产品。2017年11月1日，ssl为行星公司（ planet ）研制的6颗小卫星skysat 8、9、10、11、12、13，发射1天后开始与地面通信。卫星由“米诺陶”c火箭从范登宝空军基地发射，高度约500km，每颗重量100kg，尺寸60 x 60 x 95cm，可完成亚米级成像，每秒30帧的90秒视频，一周内传回了首张图片。skysat星座中目前有10颗卫星是ssl公司研制，另外仍有8颗卫星在研。2018年及以后还将研制并发射后续大约14颗skysat卫星。
2017年11月底，ssl为telesat公司研制的一颗近地轨道通信小卫星leo vantage 2卫星（重70kg）搭载“联盟号”2火箭，用于测试该公司面向全球商业与政府市场的下一代全球leo星座性能参数。遗憾的是，发射失败。
目前，ssl公司的leo地球观测、通信卫星与服务等业务正在显著增长中。
（未完待续）