航天任务运行行业市场前瞻与投资战略规划

航天任务运行行业市场前瞻与投资战略规划

航天行业市场规模近年来，随着国际国内航天产业发展提速，航天测控管理和航天工业设计行业也迎来快速发展。美国《2021年航天工业基础现状》报告指出，2020年全球太空产业规模为4，469亿美元，较2010年增长了55%，预计2040年前将达到1-1．5万亿美元，2050年前达到2．7-10万亿美元。根据《2021中国的航天》白皮书，2016年至2021年我国共完成207次发射任务，其中长征系列运载火箭发射共完成183次，共发射通信、导航及遥感卫星合计245颗。根据Statista预测，2020年至2030年，全球航天产业经济规模将由2020年度的3783亿美元增长至2030年的5996亿美元，年均复合增长率达4．7%。其中，根据数据，2015年以来我国商业航天市场保持高速增长，预计2024年市场规模将达23，382亿元。国际国内航天产业规模的快速增长，给作为重要技术支撑的航天测控管理和航天工业设计创造了大量市场需求。根据Statista预测，航天产业衍生应用市场2020年至2030年复合年均增长率将高达60．2%。我国航天产业发展迅猛，由此对航天工业设计和航测控管理的技术也提出了更高、更大、更深层次的要求，也带来更加旺盛的航天工业设计需求。行业内龙头企业在政策指引下，也逐步拓宽航天测控管理、航天工业设计的应用领域和应用方向。同时，近年来各主要航天大国相继推出了数十个星座建设计划。美国近几年利用已有技术优势深化对太空资源的争夺，通过SpaceX加速实施星链计划。截至2022年5月23日，SpaceX已经发射2，653颗星链卫星，其中1，800多颗（包括近300颗在轨备份星）处于工作状态，并计划在未来10年之内完成一个由42，000颗卫星构成的巨型星座。我国则于2021成立中国卫星网络集团，开启单位星座计划整合之路，公开发布的星座计划卫星数量合计1，700余颗。目前仅入轨20余颗卫星左右，实施率不足2%。全球庞大的星座建设计划为航天测控管理提供了广阔的市场空间和发展潜力。航空航天行业市场发展前景预测现代碳纤维材料始于，目前航空航天为重要应用领域。现代的碳纤维是一种含碳量在90%以上的无机高分子纤维，具有良好的柔软性，且纵轴方向的强度很高，具有超强的抗拉力，属于新一代增强纤维，且碳纤维化学性质稳定，对高温耐受能力强，不易被腐蚀，是大型整体化结构的理想材料。与常规材料相比，碳纤维复合材料可使飞机减重，并有能力克服金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点。我国碳纤维产业链企业主要有中航高科、光威复材、中简科技等，其中中航高科偏下游，主要为航空复材产品;光威复材实现全产业链布局，为碳纤维产业龙头;中简科技布局偏上游，产品技术含量相对更高。我国航空航天行业市场发展前景目前我国航空航天行业处于成长期阶段，经过半个多世纪的努力，基本建成了中国的航空航天工业体系，航空航天工业在国防和经济建设中发挥着越来越重要的作用。航空航天为科学研究的发展做出了重要贡献。航空技术为人类提供了从空中观察自然界的条件。航天技术开启了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代。通过航天活动获得的有关地球空间、行星际空间、太阳系和宇宙天体的丰富信息，更新了人类对地球、行星和宇宙的认识，推动了天文学、空间物理学、高能物理学和生物学的发展，形成了一些新的学科分支。空间实验室的特殊环境，可以被用于开展许多在地球上无法完成的物理、化学、生物、医学、新材料和新工艺等方面的综合研究工作。航天工业设计行业趋势（一）新兴技术进一步推动航天工业设计市场需求近年来，我国航天事业突飞猛进、在多个领域取得重大突破，北斗导航、载人航天、深空探测、运载系统等诸多工程异军突起。这些成就标志着我国从世界航天大国迈向航天强国，反映出我国航天实力不断增强，也对航天工业设计提出了更高的要求。随着我国航天任务的复杂化、航天工业信息化程度不断提高，对航天工业设计的应用需求也越来越迫切。航天工业设计技术与手段正在向数字化、高效化、信息化、智能化等方向演进。当前业内研究热点包括复杂系统建模仿真理论与方法、网络化建模仿真、虚拟现实技术与仿真融合等。此类技术吸纳了新兴电子信息技术的研究成果，对传统建模仿真等设计手段的理论、方法与平台技术提出了严峻的挑战，将对航天工业设计的继承与发展产生重大影响。航天工业设计不仅将在功能、任务、应用场景等方面更加丰富，而且也正逐渐在立项论证、方案设计试验验证、生产制造、定型评估、服务保障等航天任务全生命周期发挥更大作用。（二）特种领域等传统应用方向的航天工业设计需求增加特种领域是航天工业设计的传统应用方向。一方面，根据《新时代的中国国防》白皮书，2012年以来，中国国防支出进入适度增长阶段，总体保持与国家经济和财政支出同步适度协调增长。2015年至2022年，中国国防支出从9，087．84亿元人民币增加到14，760．81亿元人民币，年平均增长7．17%。国防开支的增长为航天工业设计创造了更广阔的市场空间。另一方面，随着未来各国对太空主权、混合战的深化发展，装备的现代化，装备自动化、智能化程度将不断提高，同时，由于航天相关领域的高风险、高价值和高投入的特点，相关单位对航天装备的数字化论证和设计的要求更加迫切，航天工业设计的需求更复杂、经费投入也持续增加。整体来看，航天工业设计在特种领域等传统应用方向的需求将持续增加。（三）航天工业设计标准持续完善随着太空技术的成熟与太空商业化的推进，在太空民主化的趋势逐步显现的背景下，美国基于对自身太空能力及其面临的威胁进行的评估与反思，促成其太空战略理念经历了从新边疆到高边疆再到最后的边疆两次转变。受此影响，全球太空竞赛加剧、太空的武器化进一步加速，也造成国际分化且压缩中国参与国际太空合作的空间。目前，我国航天工业设计技术在建模、操作、算法、系统、平台等方面尚未形成统一标准，导致不同单位、不同建模平台之间在统筹规划、设计、研制、集成等方面存在数据与信息孤岛现象，导致数据利用率低。为支撑未来更高的航天布局需求，标准先行是确保航天工业设计有据可依、层次情形的基础，航天工业设计的标准也将持续完善。综上，随着中美两个主要太空大国在航天领域的持续投入，作为重要技术支撑的航天工业设计技术将持续迭代优化、标准也将持续完善。中国商业航天市场规模在政策和资本等多方加持下，2015-2021年中国商业航天产业保持着22．3%的年均复合增长率。iiMediaResearch（艾媒咨询）数据显示，2020年中国商业航天市场规模已经突破1万亿元；预计未来3年，产业将继续以超20%的增长率进行扩张，预计2022年将突破1．5万亿元，2024年有望达到2．3万亿元。航天产业行业趋势（一）太空竞争加剧，推动航天产业特种领域快速发展太空作为人类发展的第四空间，太空开发国际竞争愈演愈烈、已成为大国博弈的焦点。航天卫星等作为各国太空战略布局的重要载体，直接关系到气象、通信、经济、科技等领域。据美国忧思科学家联盟（TheUnionofConcernedScientists）统计，截至2022年5月，全球在轨卫星5，465颗，其中美国在卫星数量和种类上具有绝对优势。虽然美国在轨卫星数量、卫星功能等方面代表的航天实力大幅领先世界其他国家，但其仍在大力争占、维持航天制霸权。例如，美国太空发展局计划2021-2025财年投资110亿美元，用以部署大型星座，其中106亿美元用于卫星层建设，用于研究、设计、开发与测试大型卫星星座。此外，世界其他国家和地区也加速推进太空开发，如2022年2月欧盟推出了一项新太空计划，旨在能够尽快出台太空交通规则，是近年来欧盟在太空领域采取的又一重大举措。整体来看，太空开发国际竞争愈发激烈，太空程度持续加深。在太空竞争加速的背景下，当前各主要国家聚焦航天器长周期运行动力、长在轨时间以及数字智能化等核心需求，围绕全域态势感知、自动规避威胁、损伤自动修复、快速溯源反击等加强技术攻关。为满足航天器长时间运行的动力需求，相关国家大力开发核动力与推进技术。如美国政府发布《国家太空核动力与推进战略》，提出推动美太空核动力与推进技术的发展目标；Roscosmos（俄罗斯航天国家集团）则大力发展宙斯核动力太空拖船，将其定位为未来空间站之间的主要接驳载具，并具备执行深空复杂科学任务的能力。为满足航天器更长在轨时间的需求，在轨服务与制造技术得到长足发展，用于延长航天器在轨时间、提升遂行任务能力。如美国太空军提出建立天基后勤在轨服务系统计划，平时提供在轨维修维护等服务，战时则执行抵近、抓捕、操控对方航天器等太空作战任务；英国加快推进主动碎片清除与在轨服务计划；日本正在研究建造具备在太空实现警戒、监视和补给等功能的宇宙巡逻船。为满足多任务负荷需求、提升航天器数字智能化水平，各国加大了数字技术和智能技术在特种领域的应用推广力度。其中，美国太空军重点关注数字工程、数字人才、数字总部及数字作战，谋求通过技术变革打造真正的数字军种。综合来看，随着太空竞争加剧、各国加大太空竞争投入，航天产业特种领域发展迎来重大契机，全域态势感知、自动规避威胁等技术将成为特种领域的重要技术发展方向。（二）航天产业产能增长，产业链延伸，需求增长迅猛近年来全球商业航天的产能增长、市场竞争加剧。随着资金投入增加，全球商业航天以卫星研制、卫星互联网及发射服务能力为代表的产能持续增长。卫星研制方面，随着地球静止轨道卫星趋于饱和，小卫星研制能力迅速提升。卫星互联网方面，全球现已提出的互联网卫星星座计划已达十余个，规划的拟发射卫星数量已超五万颗。发射服务能力方面，发射服务企业大力研发、推广火箭重复使用技术，并通过新建火箭工厂、配套发射设施，以及扩充在研在役小运载数量等多种方式提升发射服务能力。随着商业航天企业服务能力向上下游产业链延伸，商业航天向各经济领域的渗透强度也在逐步提升，当前以制造为主的航天发展模式将变革为以服务应用端需求为主。在新的发展模式下，航天将进一步与各行业融合发展，探索形成新的应用领域和应用场景，尤其是互联网、物联网与航天技术的深度融合将持续推动商业航天的行业变革。在商业航天对各经济领域的持续渗透、综合服务能力的持续增强的背景下，政府和特种领域用户对商业航天产品及服务的采购需求持续增长。以美国为例，政府和特种领域用户为降低发射成本、构建多元化的航天能力，已开始采购商业航天产品和服务。商业航天服务的引入可以降低发射费用、打破传统的垄断局面，并形成对特种领域用户能力的有益补充。2016年9月，《中国科学报》发表中国科学院魏奉思院士文章《数字空间是空间科技战略新高地》，在全世界范围内率先提出数字空间（也称数字太空）概念，即指地球之上空间的认知与应用通过数字化构建的空间，是由天基、地基观测数据驱动，以科学认知为依据，空间通信网络、大数据、云计算等现代信息技术为手段，以天人合一为根本，牵一发动全身为灵魂的空间信息大数据库，是集空间科学、空间技术、空间应用与空间服务为一体的重大空间基础设施。近年来，随着各国太空开发加速、卫星等飞行器数量的增加，太空环境越发复杂，太空碎片数量增加、飞行器轨道间隔变小等问题愈发严重。据有关数据与CNKI文献，过去20年间，太空发生了已确认的、非故意的、系统相关的在轨碎片事件566次，产生了数以百万计的潜在有害碎片，导致凯斯勒综合症（Kesslersyndrome）正在逐渐由理论设想变为现实困境。同时，随着各类飞行器设计功能复杂化、承担任务多样化，商业航天快速发展的背景下对于飞行器设计及运行的成本考核、提升飞行器运行效率、实现全生命周期管控等需求不断攀升，建设数字航天、智能航天已成为太空探索亟待解决的行业问题。2020年8月，中国科学院《关于实施建设‘数字空间’、打造‘空间大脑’重大科技工程的建议》（科发学部〔2020〕55号，以下简称《建议》）。《建议》提出近二十年信息科技飞速发展，一切都可以数据化、一切均可编程、数字经济成为经济增长新引擎的数字时代已经到来，人类正进入空间大航天时代与数字时代融合发展的历史交汇期，数字航天、智能航天正成为第四次全球工业革命竞争的焦点。然而，《建议》指出我国尚未建立能够为空间硬实力提供全过程及全周期服务的空间软实力支撑体系、缺乏数字化及智能化的空间安全倍增器，导致我国航天向数字化及智能化的高质量发展受空间软实力落后的制约。此外，我国在开拓人类空间新知识体系的竞争中落后西方国家甚远，空间硬实力的产出/投入比远不及美国一半，空间应用的广度、深度和效益亟待提升。在此背景下，《建议》提出数字太空主要用以提升、增强和扩展卫星、火箭、导弹等空间硬实力实体进出空间、探索空间、利用空间、开发空间的能力与效益。数字太空建设已成为加速空间强国建设最紧迫的战略需求。数字太空建设系统通过航天测控管理和航天工业设计，将涵盖致动致动器、传感器的物理世界和包括数据、仿真及缝隙的数字孪生串联起来，形成了一个完备的架构。通过智能数据处理与评估，航天工业设计的技术成果广泛应用于航天测控管理，促进数字太空建设的稳步发展。航天工业设计行业概况航天工业是研制与生产空间飞行器、航天运载器及其所载设备、地面保障设备等航天器、配套设施的工业，位于航天产业的上游。航天工业是航天强国的战略支柱，全面自主的航天科技、产品和产业能力已成为世界强国的重要标志。在航天工业领域取得竞争优势，是取得综合国力国际竞争的有力支柱和重要前提，是我国实现中华民族伟大复兴的重要保障。航天工业设计基于物理效应模型，采用按照飞行器运行学、空气动力学及轨道动力学等有关原理建立的数学模型进行模拟试验与分析，为各类航天器的设计、发射、运营、回收等航天任务全生命周期提供解决方案。航天工业设计涵盖航天工程体系设计、航天器系统设计等领域。航天工程体系设计主要用于设计、分析、验证并优化航天工程体系综合效能，在多平台模拟、攻防对抗、武器系统定性等方向应用广泛，其主要技术挑战在于模型的准确度和精细度、模拟的战场和空间环境的真实性。航天器系统设计包括验证系统设计准确性的系统级仿真、用于验证系统间匹配行为的多系统多自由度的联合模拟，以及对全系统综合性能效能进行验证与评估的全系统多物理场仿真。通过航天工业设计，能够提前筹划空间飞行器、航天运载器等的载荷需求、功能布局、技术指标，提升其制效率、压缩研发周期、优化生产过程，能够有效降低空间飞行器、航天运载器等的研发与生产成本、促进航天工业的高质量发展。在世界各国加快航天工业发展，经济、高效提升投入产出效益成为我国继续保持竞争优势、实现全面领先的关键领域的背景下，航天工业设计对于提升航天工业综合实力越发关键。航天工业设计的主要客户为特种领域客户和航天航空类研究院（所）等，其中特种领域航天工业设计直接关系到我国全面建设航天强国、掌握航天主动权、保证国家安全，具有重大战略意义。二十世纪80年代和90年代，美国NASA和DARPA最早将虚拟现实技术应用研制大型座舱飞行模拟器系统，对飞行人员进行飞行战斗训练。我国在航天工业设计领域发展起步比欧美等发达国家晚，相关研究始于上世纪90年代初。在发展初期，我国高水平的航天工业设计技术开发人员、产品研制人员、复杂系统设计集成人员等较为稀缺。进入21世纪，我国开始对分布交互式仿真、虚拟现实等先进建模、仿真、模拟等精细化设计技术及其应用开展研究，开发了较大规模的复杂系统模拟、仿真，并由单个武器平台的性能仿真发展为多武器平台在作战环境下的对抗仿真。航天产业行业概况航天产业是以航天技术为主导、多种学科专业集成的综合产业，应用领域广泛，包括通信、导航、遥感等，产业链包括航天器制造、航天器发射、航天器服务、管理和应用等。航天产业上游为航天器制造，中游包括发射服务和卫星运营，下游为各种终端应用领域