一、商业航天运输副局长办公室2001年非同步轨
道卫星商业发射需求模型
商业航天运输副局长办公室对2001～2010年间的非同步轨道商业卫星发射市场进行了预测。非同步轨道卫星是指除同步轨道卫星以外的卫星，包括近地轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）和椭圆轨道（ELI）卫星。根据该办公室的分析得出小型、大型和宽带非同步轨道通信卫星、遥感卫星、科学及其它载荷的发射需求。表6给出了已运营或正在研制的中低轨道卫星通信系统的有关数据。
1.中低轨道卫星星座的发展现状
1997至1999年，世界上曾掀起了一股发射近地轨道卫星星座的热潮。当时首先出现了世界上第一个小型卫星星座系统“轨道通信”，接着出现了第一个大型低轨星座系统“铱”，随后“全球星”系统发射升空并运营，主要用于移动通信和宽带互联网接入等。那时的近地轨道卫星市场呈现出雨后春笋之势。在这3年中，为发射这三个系统，总共进行了37次发射，将169颗卫星送入近地轨道，占全球非同步轨道商业发射市场的86％，而在此期间非同步轨道发射又占整个发射市场的45％，紧随传统的同步轨道卫星发射之后。按照1998年进行的非同步轨道市场预测，在1998～2010年期间将有多达1044个低轨有效载荷被发射入轨，平均每年需要19发中重型运载火箭和9发小型运载火箭来进行发射。
但在上述三个卫星系统部署完成以后，就再也没有其它低轨系统部署了，许多在研系统也停止了。更为不幸的是，运营这三个卫星星座的公司在收回投资方面都遇到了困难，因此相继宣布申请破产保护。虽然也有新公司接手现有的“铱”和“轨道通信”卫星系统，但迄今为止未出现第二代卫星群系统。建立卫星群系统需要很高的启动资金，加之上述三家公司的破产使后续投资者产生了怀疑思想，而且市场存在不确定性和竞争性，这些都阻碍了非同步轨道商业市场的发展。尽管存在这些困难，但仍有一些公司计划发射非同步轨道卫星进入这一领域，不过卫星数目明显减少。
非同步轨道多卫星系统按照规模和用途可划分为以下三类：
（1）小型低地轨道系统，主要用于提供窄频数据通信服务，如电子邮件、双向传呼和信息传送，工作频率小于1GHz。它的目标市场包括仪表自动记录和车辆编队的跟踪。
（2）大型低地轨道和其它移动卫星系统，主要用于提供声音和数据通信服务，工作频率为1～2GHz。其市场为移动电话和数据通信用户，以及那些陆地系统服务不到的定点用户。
（3）宽带低地轨道系统，主要用于提供宽带数据通信，使用的频率是Ku波段（12/17GHz）、Ka波段（17/30GHz）、V波段（36/45GHz）和Q波段（46/56GHz），市场包括互联网服务、移动视频服务和其它数据通信等。
除此之外，还有少量的商业和民用遥感卫星系统要发射部署。它们一般由小型运载火箭发射，如1999年9月一枚“雅典娜”2火箭将空间成像公司的高分辨率遥感卫星“伊克诺斯”发射入轨。外国政府和一些研究组织也在开发一些科学有效载荷，需利用商业火箭送入非同步轨道。
1）小型低地轨道通信系统发展现状
小型低地轨道系统的功能如前所述。部署这种系统的成本在数百万美元和6.5亿美元之间，这取决于星座系统的设计。
“轨道通信”是目前已部署的唯一一个小型低地轨道通信系统。它原来由轨道通信公司经营，卫星数量48颗，其中35颗是工作卫星，其余为备用卫星。该系统主要从事移动资产跟踪、固定资产监视和各种手机终端的通信等。轨道通信公司曾经成功地获得了许多用户的订单，但由于在用户软硬件的研制方面造成了一系列拖延，在客户服务上产生了困难。经过两年的缓慢增长，轨道通信公司于2000年9月申请破产保护，2001年4月由国际特许有限公司拍得并接手该公司业务。
还有其它一些公司在参与小型低地轨道通信系统的部署，如最终分析公司打算在2003年开始运营其“FAI星”卫星系统，尽管他们也看到了其它公司在吸引投资方面遇到了困难。2000年4月，雷声公司联合通用动力公司作为合作伙伴，向最终分析公司的“FAI星”卫星星座项目注入资金，使该星座总投资达到1.25亿美元，星座卫星数量也从原来的26＋4增加到32＋6颗。前两颗“FAI星”卫星已经分别于1995和1997年由俄宇宙3M火箭发射入轨。
2）大型低地轨道通信系统发展现状
大型低地轨道通信系统主要在全球范围内提供移动电话服务，也被称为移动卫星服务（MSS）系统或全球移动个人通信系统（GMPCS）。每个系统的研制和部署估计要花13～70亿美元。迄今为止，有两大低地轨道系统已经部署完成，即“铱”和“全球星”系统。第三个系统——ICO系统2001年进行了第一次发射。
“铱”系统在轨卫星共有 72颗，其中包括66颗工作卫星和6颗备用卫星。整个星座组建任务是由德尔它2（9次）、质子K（3次）和长征2号丙改进型（3次）三种火箭担任的。其中德尔它2火箭每次可以同时发射5颗，质子K每次可以发射7颗，长征2号丙改进型每次发射2颗。“铱”系统于1998年5月17日组建完成，在此之后又进行了几次补网发射。
“铱”系统是第一个全球移动卫星电话系统，但由于系统研制和服务成本过高，未能吸引足够多的用户，在其进入商业服务后仅一年铱公司就向美国破产法院申请破产保护。“铱”星项目的失败也给一些要进入非同步轨道卫星市场的新经营者和企业泼了一盆凉水。铱公司破产之后，新成立的铱卫星公司于2000年12月从美国国防部获得了价值7200万美元的一份合同，接手运营铱星星座，向2万个用户提供不受时间限制的通信服务。铱卫星公司购买“铱”星座花费了2500万美元。
2001年3月，铱卫星公司宣布将在2002年发射7颗“铱”星，其中用德尔它2发射5颗，用欧洲呼啸公司的俄制“呼啸号”火箭发射2颗。这两次发射都是在铱公司破产前安排好的。现在还不清楚“铱”系统能否揽到更多的新用户，以组建和发射未来的卫星，更不用说下一代卫星。
2001年6月，“铱”系统在停止商业运营一段时间后又重新恢复了商业移动电话通信服务，其中包括用户拨号连接和直接连接互联网两项服务。铱卫星公司已将原来每分钟2～3美元的通话费用降低到1.5美元以下，而且还在力争开拓新的政府与军事用户市场。
“全球星”系统是目前在轨运行的第二个大型低地轨道通信系统。它由48颗工作卫星和8颗备用卫星组成，用于为地面用户提供包括话音和数据通信在内的普通通信业务以及其它一些特殊服务。卫星星座的组建任务由德尔它2、联盟U和天顶2三种运载火箭承担。
星座组建完成以后，“全球星”系统于1999年9月正式开始为用户提供服务。由于“全球星”系统在目标市场定位、研制成本、服务费用和服务质量等方面与“铱”系统相比都具有优势，另外它还吸取了“铱”系统失败的教训，因而该系统被人们普遍看好。然而“全球星”系统也没能吸引到足够多的用户。该系统的建设总成本为40亿美元，维持公司日常运营需要有50万个用户的支持，但在系统开通的最初6个月中，只发展了大约1.3万个用户。2001年1月，全球星公司停止了一切还债程序和向债权人支付利息的行动，并在2001年4月通知证券交易委员会称，如果它不能筹措到更多的资金或寻找到更好的解决办法，它也将寻求破产保护。
到2001年4月底，“全球星”的用户达到4.4万个，分布于109个国家，覆盖了全球75％的陆地地区。但在同年5月初全球星公司宣布，该公司第一季度的营业额仍继续出现赤字。其经营状况仍未摆脱困境。
第三个大型低地轨道通信系统是ICO星座系统。这是由已破产的ICO全球公司的继承者新ICO公司投资组建并经营的。它是一个中地球轨道卫星星座系统，主要由10颗较大卫星和两颗备用卫星组成，将于2003年开始提供服务，用于传输数据、话音、无线因特网接入和传真服务。不过这一系统的前景也不明朗。
“铱”和“全球星”项目的失败主要是因为没能竞争过无处不在和廉价的地面无线电话系统，未能吸引到足够多的用户。不过以卫星星座实现移动通信对于军方和某些特殊部门还是具有一定的吸引力的。
3）宽带低地轨道系统发展现状
随着计算机和通信技术的发展，无论是普通消费者还是经营用户都会对高速数据通信有很大的需求。卫星可以为那些传统电缆网络达不到的客户提供服务。另外，它可以以很高的数据传输速率进行多媒体服务，如电视电话会议的声音、图像和数据传输等。
目前除一些同步轨道卫星之外，还没有任何一个非同步轨道系统能进行宽带服务。50～100亿美元的启动资金也会使非同步轨道系统项目的研制步伐放慢。目前正在研制的主要宽带低地轨道卫星星座有“天桥”和“特里德西克”系统等。“天桥”系统由80颗卫星组成，设140座地面站，能支持2000万个用户。该系统将由法国的天桥有限公司经营，据估计要60～70亿美元的投资。系统组建的首次发射定于2003年进行。天桥公司已经选定用波音公司的2枚德尔它3火箭和4枚德尔它4火箭发射40颗“天桥”卫星，并与法俄合资的斯达西姆公司签订了用11枚联盟/弗雷盖特火箭发射32颗卫星的合同。
“特里德西克”系统的未来走向还很不明朗，目前只知道该系统由288颗卫星组成。特里德西克公司已经与国际发射服务公司签署了协议，要用3枚宇宙神火箭和3枚质子M火箭发射其星座中的卫星。未来该项目的发射服务还有很大竞争空间，这取决于星座的规模。
宽带低地轨道系统也面临着陆基网络的快速建设及同步轨道卫星系统的竞争。
4）遥感和其它卫星
目前已有一些商业遥感卫星系统投入使用或正在研制之中，以便为商业和政府用户提供高分辨率的地球表面图像。随着市场的发展，这类卫星将为小型运载火箭提供一个小而稳定的发射需求。表7给出了各种商业遥感卫星计划的数据。
外国政府和研究组织为了发射低地轨道小型航天器以便从事科学研究（微重力、生命科学和通信实验等）也会增加小型火箭的发射需求。
2.非同步轨道卫星发射市场预测结果
根据商业航天运输副局长办公室对2001～2010年非同步轨道商业卫星发射市场进行的预测，总体而言要发射的通信卫星数量比2000年所进行的预测有大幅度降低，这主要是由于铱公司和全球星公司的破产和资产重组，加之高启动成本导致投资者对非同步轨道通信卫星市场失去信心，而且投资非同步轨道宽带卫星系统还存在着不确定性。
在2001年的预测中，该办公室仍像以前一样将卫星发射市场分为两种情况：一种是基本市场需求情况预测，另一种是强劲市场需求情况预测。基本市场需求预测主要是基于在预测期内可能部署某种系统的假设，而强劲市场需求预测则是基于有更多的卫星服务商进入市场的假设。
基本市场需求情况下的假设是：部署一个小型低地轨道通信系统（除“轨道通信”系统外）和一个大型低地轨道通信系统（除“铱”和“全球星”系统外），不部署宽带低地轨道系统。表8给出了基本市场需求情况下卫星和发射需求的预测结果。图4示出了非同步轨道卫星发射市场预测结果示意图。
从预测结果可以看出，在2001～2010年，总共有151个商业载荷（10年）要发射，比2000年的预测（11年）减少73％。这主要是由于基本市场需求情况下新发射部署的系统少，只是对现有系统中的卫星进行有限的替换。遥感卫星和科学卫星的预测结果与去年基本一样。
对2001～2010年的发射需求也进行了预测，预计平均每年要进行1.5次中重型火箭的发射和6.5次小型运载火箭的发射。中重型运载火箭的需求有所下降（尤其在后5年），而小型运载火箭需求保持稳定。在2001年的预测中，总共只需15枚中重型火箭，而2000年的预测是82枚。小型运载火箭的发射需求是65次，而2000年的预测是114次。
强劲市场需求情况下的假设是：部署两个小型低地轨道通信系统（除“轨道通信”系统外）、一个大型低地轨道通信系统（除“铱”和“全球星”系统外）和一个宽带低地轨道系统。表9给出了强劲市场需求情况下卫星和发射需求的预测结果。
在该种情况下，在2001～2010年，总共将有252颗卫星（10年）要发射，比去年预测的685颗卫星（11年）下降了63％。在总共104次发射需求中，平均每年中重型火箭要发射3.1次，小型火箭要发射7.3次。发射需求也比去年预测的总共272次下降了62％。与基本市场需求情况类似的是在后5年卫星需求数和发射需求数明显减少。
二、商业航天运输咨询委员会和商业航天运输副局长办
公室综合预测结果
将同步轨道和非同步轨道预测结果（只考虑基本市场需求情况）综合在一起，预计2001～2010年期间总共将有456颗卫星要发射，其中同步轨道卫星的发射数量大约是非同步轨道卫星的两倍。这是自1994年联邦航空局开始对非同步轨道卫星进行预测以来同步轨道卫星总数首次超过非同步轨道卫星。根据预测，平均每年将有30.5颗同步轨道卫星要发射入轨，最少的是2001年的24颗，最多是2009年的34颗。对于非同步轨道卫星市场，除2003年外，总体上相对平稳。2003年将有53颗非同步轨道卫星要发射。在其它9年中，预计每年卫星的发射次数都在6～18次范围内，从而使10年的平均年发射颗数达到115颗非同步轨道卫星。
在这10年中考虑同步轨道卫星的双星发射情况和非同步轨道卫星的多星发射情况，预计总共将进行321次发射，平均每年发射需求32.1次，具体为：241枚中重型运载火箭执行同步轨道卫星发射任务；1.5枚中重型运载火箭发射非同步轨道卫星；6.5枚小型火箭发射非同步轨道卫星。
这一预测结果比2000年预测的每年要进行41.4次发射（2000～2010年）下降了22％，这主要是由于非同步轨道系统所遇到的持续困难使总系统发射数量减少。
表10给出了2001～2010年商业空间运输的卫星和发射需求综合预测结果。图5示出了考虑同步轨道和非同步轨道卫星的综合发射需求预测结果示意图。
三、结论
根据2001年进行的商业卫星市场预测，可以看出商业同步轨道卫星发射需求稳中有升，卫星质量越来越重，使用寿命越来越长。“轨道通信”、“铱”和“全球星”系统在经营上陷入困境，对近地轨道通信卫星系统的发展产生了严重的负面影响，原来打算进入这一领域的卫星星座系统（如“天桥”和“特里德西克”等）不得不推迟研制和部署时间，更谈不上发展第二代近地轨道卫星星座系统了。□
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