我国卫星互联网行业市场分析

我国卫星互联网行业市场分析为什么中国必须发展卫星互联网行业？他山之石：SpaceX星链计划证明卫星互联网在商业上的可行性低轨通信卫星发展迅速，卫星通信迈入卫星互联网时代。卫星通信是以卫星作为中继站进行无线电波发射或转发的一种通信方式，能够实现两个或多个地面站/手持终端以及航天器和地面站间的通信。相较于传统地面通信，卫星通信不受地理环境约束，能够实现较广的无缝覆盖，并且可使用的频谱资源丰富。通信卫星按轨道划分可分为低轨卫星（LEO）、中轨卫星（MEO）、高轨卫星（GEO），低轨卫星具有低延时、低成本、灵活组网等特点，已经成为卫星通信建设的主流。基于卫星通信，逐步发展出了卫星互联网，通过发射一定数量的卫星形成规模组网，向地面和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务。根据《低轨卫星通信的机遇、挑战与量测方案》（陈文江，陈麒安，陈宏铭等），卫星互联网可使全地球都能通过宽带连上互联网终端，解决现有世界上超30亿人无法使用互联网、超70%地理空间未实现互联网覆盖的问题。SpaceX星链计划是全球最大卫星星座，目前累计发射数量超过5000颗。美国SpaceX公司CEO马斯克于2015年宣布，SpaceX公司将向近地轨道发射约1.2万颗星链卫星，组建一个巨型低轨道卫星星座，星链计划（Starlink）旨在为全球提供高速、低延迟、高可靠性的卫星互联网服务。2019年10月，SpaceX公司宣布将向美国联邦通信委员会（FCC）追加申报3万颗卫星，星链计划卫星总数量将达到4.2万颗。2020年开始，星链计划进入全面部署阶段，卫星发射数量大幅增长，截至2023年11月，星链累计发射数量已经达到5491颗。马斯克在X（原推特，美国网络社交平台）上发文表示，预计2024年每月平均发射12次，按照22颗/次计算，2024年星链计划发射的卫星数量有望超过3000颗。星链计划是目前全球最大卫星星座，根据UCSSatelliteDatabase，截至2022年底，全球在轨低轨通信卫星数量共计4316颗，其中星链卫星3395颗，占比高达79%，远超排名第二的英国OneWeb公司和排名第三的美国铱星公司的星座计划。SpaceX星链计划具有成本低廉、全球覆盖等优势，和5G互补。在成本方面，SpaceX公司坚持独立研发路线，形成自主的产业生态，所有星座方案设计和卫星研制工作都在公司内部闭环生产，根据SpaceX公司在2020年8月给FCC的报告，SpaceX星链卫星的单月产能高达120颗，单星制造成本在50万美元以下。此外，SpaceX公司“猎鹰9号”火箭的回收复用性和一箭多星的运载能力使得单星发射成本大幅降低，卫星制造和发射的成本优势为星链计划的商业化和全球覆盖提供了有力保障。虽然地面基站在带宽与速率方面具有显著优势，但是由于地球表面的地形、地貌和人类活动等因素所限制，目前全球只有约20%的陆地面积和5%的海洋面积有地面通信基站的覆盖，还有很多山脉、森林、沙漠等人口稀少的偏远地区无法接通互联网，而星链计划通过大规模卫星的部署，可实现地球上任何一个角落的无缝覆盖。根据《Starlink低轨卫星通信星座深度分析》（徐冰玉，李侠宇），星链的网络能力（上传/下载速度、延迟）和4G相当，达不到5G的水平。综上，星链在偏远地区的成本优势使其定位为地面移动通信网络尤其是5G的补充和延伸，虽然不完全排除在城市地区提供服务的可能，但是仍旨在覆盖农村、海洋、沙漠、极地等互联网服务水平低的地区。星链计划已经实现现金流平衡，证明其在商业上的可行性。自星链计划被提出起，关于其盈利能力的争议一直没有停止，根据甲子光年在2020年的测算，预计SpaceX星链计划总投资成本（不含运营）962亿美元，按照1000万人/年的用户数量、80美元/月/人的使用价格、25.7亿美元/年的运营成本计算，星链计划的回本周期为10年。根据LeichtmanResearchGroup，截至2021年1月，美国仍有近14%的人口，约4200万人无法接入互联网，再考虑到全球其他地区，星链计划的潜在用户数量十分可观。2023年9月，星链计划宣布其全球活跃用户超过200万，相较2022年底翻倍。2023年11月，马斯克在X上发文表示星链计划已经实现了现金流平衡。根据彭博社报道，预计2023年SpaceX火箭发射和星链计划的收入将达到约90亿美元，预计2024年将增至150亿美元左右，其中星链计划的收入将超过发射业务。低轨资源竞争和国防安全威胁决定中国必须发展自己的卫星互联网行业中国布局卫星互联网能够推动6G“空天地一体化”。考虑到中国目前在卫星制造和发射方面的成本较高、5G基站建设领先全球等因素，客观来讲中国如果发展自己的卫星互联网行业，短期内在商业角度上前景或许并不是很乐观。但是在6G时代，卫星通信将是必不可少的重要部分，IMT-2030（6G）推进组将“空天地一体化的全球无缝覆盖”列为下一代移动通信技术的总体愿景之一，提出卫星互联网将成为地面通信系统的有效补充和未来6G的重要组成部分。实现6G空天地融合，需要在网络架构、空口传输、组网技术和频率管理等多方面开展技术攻关，有赖于地面运营商与卫星运营商的高度协作。因此从长远的角度看，中国发展自己的卫星互联网行业也具有商业性，此外，低轨资源竞争和国防安全威胁也是中国必须发展自己的卫星互联网行业的重要原因。低轨频谱和轨道资源有限，全球遵循“先登先占、先占永得”的规则。通信频谱与太空轨道是有限资源，为了确保资源分配的公平、公正和透明，国际电信联盟（ITU）制定了卫星频谱和轨道资源分配的程序，其中核心原则是“先登先占、先占永得”。这意味着在ITU的卫星频谱和轨道资源注册表中登记的卫星拥有优先权，其他卫星必须在可用资源之后进行分配。为避免对资源的登记占用，ITU要求各国在卫星频轨资源登记后7年内必须启用所申报的资源，发射第一颗卫星，否则所申报的资源自动失效。此外，在资源登记后的9年内必须发射总数的10%，12年内必须发射总数的50%，14年内必须全部发射完成。若未在规定时间内发射对应数量的卫星，其频谱权利将按实际发射比例缩减。美国领跑全球，欧洲紧随其后，多国发布计划，中国需要加速布局。根据《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》（中国信通院）测算，近地轨道卫星总容量约为10万颗，仅SpaceX星链计划就申请了4.2万颗，并在Ku及Ka频段取得了较靠前的优先地位。2023年3月，美国国家科学技术委员会发布《国家近地轨道研究与发展战略》，确定了美国在低轨卫星领域的政策目标和优先事项。2023年3月，欧盟理事会批准了《2023-2027年欧盟安全连接计划》，旨在建立欧盟自己的卫星星座“IRIS2”，使欧盟在全球范围内获得独立、安全、低成本的卫星通信服务。俄罗斯、加拿大、日本、韩国等均提出了自己的计划，围绕低轨资源的全球争夺战已经打响。根据UCSSatelliteDatabase，截至2022年底，全球在轨低轨卫星共5937颗，其中低轨通信卫星占73%，美国处于绝对领先的地位，中国在轨低轨通信卫星仅31颗，外部各国竞争压力下，中国需要加速布局卫星互联网。星链计划在军事方面的潜力可能给中国国防安全带来重大挑战。SpaceX作为商业航天公司主要面向普通用户，然而从星链计划自身的网络架构以及配合美国军方完成的一系列测试来看，星链计划可能具有很强的军用发展空间。首先，星链计划完成一期发射后，具备了全球覆盖的能力，尤其是当新一代具备星间链路的卫星完成部署后，其全球覆盖的能力将大大增强，能够实现全天候不间断的侦察和监视。其次，星链计划的卫星具有运动速度快、密度高、难以追踪的特点，为反侦察或反监视带来很大困难。同时，星链计划能够提供更大的速率和更低的时延，在性能具有优势的同时，更有利于陆、海、空、天等多领域通信网络互联互通，增强美军跨域协同通信能力。根据《星链计划的发展现状及其影响》（四健），在俄乌冲突中，乌克兰军方已从多种渠道获取了超过3万个星链终端，证实了星链计划用于军事用途，这些终端不仅帮助乌克兰获得了高效的通信网络，还协助乌克兰军队无人机精准打击俄军各种高价值的军事目标。星链计划在通信上速度快、全球覆盖、发射成本低等方面的优势运用在军事用途后，可能对中国国防安全产生重大挑战。SpaceX发布星盾计划，中国需要重视太空安全。2022年12月，SpaceX公司公布了其专门服务于政府、国防与情报部门的全新业务——“星盾”（StarShield）。星盾计划将在星链2.0平台基础上搭载军用级别的专用载荷，提供地球观测、安全通信和有效载荷托管服务，作为星链系统的一部分，星盾具有模块化设计、互动性快速开发与部署的优势。根据《美“星链”计划迈出军事化一步》（中国国防报，张帅），星盾计划将从根本上提升美军通信侦察、空间态势感知和天基防御打击能力，且星链计划和星盾计划相互兼容，将进一步模糊太空军事化准则，引发外太空领域争端，推动太空军备竞赛。中国支持政策持续出台，“GW星座”和“G60星链”蓄势待发国家层面和地方层面对卫星产业的政策支持力度不断加大。不管是出于商业需求，还是为应对低轨资源竞争和国防安全威胁，中国都需要支持国内卫星产业尤其是商业低轨卫星的发展，但是中国的低轨卫星互联网计划起步较晚，直到2020年4月国家发改委将卫星互联网纳入“新基建”范畴后，中国的卫星互联网项目才开始迅速发展起来。2023年10月，工信部发布《关于创新信息通信行业管理优化营商环境的意见（征求意见稿）》，提出分步骤、分阶段推进卫星互联网业务准入制度改革，不断拓宽民营企业参与电信业务经营的渠道和范围。同时，各地方政府也在积极支持本地的卫星产业发展，随着国家层面和地方层面的政策支持力度不断加大，中国卫星互联网行业有望加速发展。“GW星座”规划约1.3万颗卫星，星网集团统筹国内低轨卫星布局。根据ITU，2020年9月，中国以“GW”为代号申报了两个低轨卫星星座，共计12992颗卫星，分布在距地面590公里至1145公里的低轨轨道，频段为37.5GHz—42.5GHz及47.2GHz—51.4GHz。2021年4月，国务院国资委发布关于组建中国卫星网络集团有限公司（星网集团）的公告。卫星互联网的建设是极其复杂的系统工程，卫星的规模化生产、快速批量发射部署、巨型星座的运行管理等问题，都亟需改变过去航天工程任务的生产、运作模式，以应对新航天时代的挑战。星网集团的成立不仅将加速整合航天、通信、信息等产业优质资源推动中国卫星互联网建设，还将促进中国航天产业结构性升级，引领新一轮产业变革。“G60星链”规划约1.2万颗卫星，上海松江打造国内首个卫星互联网产业集群。2021年11月，在第四届进博会上长三角“G60科创走廊”正式发布“G60星链”计划，将以上海松江为龙头，长三角G60科创走廊九城市一起“造卫星”，建设长三角首个卫星制造的“灯塔工厂”。2023年7月，上海举行“高质量发展在申城”系列主题新闻发布会，会上宣布“G60星链”实验卫星完成发射并成功组网，一期将实施1296颗，未来将实现12000多颗卫星的组网。《上海市促进商业航天发展打造空间信息产业高地行动计划（2023—2025年）》提出，到2025年，形成从火箭、卫星、地面站到终端的全覆盖产业链，发展新一代中大型运载火箭、低成本高集成卫星、智能应用终端三大拳头产品，形成年产50发商业火箭、600颗商业卫星的批量化制造能力，以打造“上海星”“上海箭”为目标，提供卫星研制、运载发射、在轨交付与管理链式服务模式。中国低轨通信卫星的发射爆发期何时到来？低轨卫星规模化发射的核心：卫星批量生产+一箭多星技术+火箭回收复用卫星批量化生产促进产业革命。根据SpaceX，2022年星链卫星发射数量达到1722颗，2023年1-11月星链卫星发射数量达到1848颗，未来要实现4.2万颗星链卫星的发射目标，卫星批量化生产能力是SpaceX的一项重要关键技术。马斯克坚持“为生产而设计”的理念，以卫星的工厂化、规模化生产为设计导向，将卫星当作汽车或其他工业产品一样，所有的设计与研发工作始终围绕着能否实现快速、批量生产进行。规模化生产是星链与传统卫星生产模式的重大差异，相对于传统卫星生产周期长、产量小、成本高的模式，星链以流水线方式，实现快速制造、规模化、低成本目标。根据SpaceX计划，2024年至2027年每年需生产/发射约7000-8000颗，2028年后基本维持在每年8000颗以上水平。SpaceX成功将卫星批量化生产技术进行成熟应用，打破了传统航天制造领域的局限，预计将促进航天生产制造产业的变革，引领新一轮航天产业革命。卫星批量化生产的核心在于制造策略、制造能力、供应链三方面：1）制造策略：星链卫星实现规模化制造不是一蹴而就的，先进的制造理念、自主的制造供应、迭代的制造模式、高效的成本控制是实现规模化制造的灵魂。制造理念方面，SpaceX体现出“面向制造的设计、设计与制造的协同、面向发射的设计”；制造供应方面，SpaceX坚持自主研发核心系统、核心部件，同时也实现自主生产，并为此建立相应的生产线，从而掌握了技术与生产的主动权；制造模式方面，自2018年首次发射以来，星链卫星的生产方案、生产线根据卫星版本的变化，在短时间内实现多次调整、升级展现出巨大灵活性；成本控制方面，SpaceX通过不断提升制造规模和降低制造成本，实现持续的降本增效。2）制造能力：在正确的制造策略指引下，强大的制造能力是卫星批量化生产的保证。生产设施方面，西雅图雷德蒙德为星链卫星主要生产、组装基地，SpaceX加州霍桑总部负责部分精密部件、地面终端的制造，德克萨斯州奥斯汀负责用户地面终端的研发与制造；生产设备方面，SpaceX为星链的生产引入了大量专业生产线、流水线机器人等设备，确保生产线的稳定和产品性能与质量的一致性。3）供应链：SpaceX虽坚持重要技术、装备的自行研发生产，但将建设自有生产线成本过高、实现自行生产需时过长、自行担负效费比不高的专业部件/服务，通过对外生产合作、采购方式实现降费增效。生产合作方面，SpaceX采用合约制造（CM）、联合开发生产（JDM）、原始设计制造（ODM）、原始设备制造（OEM）等多种方式；直接采购方面，SpaceX通过直接采购市场上的成熟产品与服务来降低成本、加速系统建设；通用部件方面，对于部分所处环境并不恶劣、性能要求不高、作用并不关键的部件，SpaceX多采用工业制造标准而非航天专业标准。多星分离技术助力一箭多星发射。多星分离技术是指用一枚运载火箭将两颗及以上的卫星发射至预定轨道的分离技术，传统多星分离模式需要依靠质量体积较大的卫星适配器，对整流罩内宝贵空间的利用率不足，一次可发射的卫星数量也受到限制。为了能够快速部署星链星座，最大化地利用火箭的整流罩内部空间，SpaceX创新性提出卫星标准接口，并将卫星设计成扁平的结构，采用统一的承力支柱接口进行堆叠安装连接，该堆叠式卫星不再需要专门的卫星适配器，节省了运载能力的同时，也可以充分利用运载火箭整流罩的可用空间，可突破一次发射的卫星数量，提高发射效率。2021年1月，SpaceX利用猎鹰9号火箭实现了“一箭143星”的发射，将10颗星链卫星和133颗小卫星送入轨道，大幅刷新了世界一箭多星发射卫星数量的纪录。此外，大运载能力的火箭也是一箭多星发射的重要基础。目前，星链计划发射的卫星版本以V2.0Mini为主，该版本卫星重量约800kg，猎鹰9号火箭的发射规模通常为“一箭23星”。火箭回收复用是降低发射成本的重要途径。一次性运载火箭长期以来都是人类进入空间的主要运输方式，但随着进出空间规模需求的快速增长，一次性运载火箭在发射成本、履约周期和产能需求等方面均面临巨大挑战，发展回收复用运载火箭能够很好地解决以上问题，已是全球航天领域的共识。回收复用运载火箭技术近年来得到快速发展，以猎鹰9号为代表的部分回收复用运载火箭已规模化投入使用，其实践表明垂直起降回收复用运载火箭已能够实现提升进入空间规模、大幅降低成本、缩短履约周期、降低产能需求和拓展市场规模。综合来看，回收复用运载火箭在发射成本和发射频次上相比一次性使用运载火箭具有明显优势，是实现一小时全球抵达、天地往返运输等大规模、低成本进出空间运输系统的重要途径。回收复用的猎鹰9号成本相比全新成本降低约70%。根据《商业思维下SpaceX公司“星链”计划发射成本浅议》（赵凯，王文正，尚辉等），一手猎鹰9号的成本构成主要为芯一级（3000万美元）、芯二级（1000万美元）、整流罩（550万美元）和推进剂及其它成本（500万美元），总计大约5050万美元，猎鹰9号可回收复用火箭芯一级和整流罩，因此回收复用的猎鹰9号的成本构成主要是芯二级（1000万美元）、推进剂及其它成本（500万美元）和芯一级的维护成本（25万美元），总计大约1525万美元，相比一手成本降低约70%。一手猎鹰9号火箭报价为6200万美元，回收复用的猎鹰9号火箭报价为5000万美元，按照芯一级重复使用10次、整流罩重复使用2次测算，10次发射后，总成本约为2.1亿美元，SpaceX可以使用每个芯一级进行4次商业发射，剩余6次发射可以折算为零成本。中国目前在三大方面均有所落后，不过追赶速度值得期待中国在卫星批量生产和成本控制方面落后。从2015年逐步开放商业航天领域以来，中国商业卫星制造取得了很大的进步和发展，商业卫星设计也从十公斤级的3U、6U卫星发展到目前百公斤级以上卫星，但我国商业卫星的设计制造产业链生态仍处于成长初期，与国外商业卫星研发制造相比仍有巨大差距。根据长光卫星招股说明书，其第二代200kg级卫星的制造成本不超过5000万元，而同一重量级星链卫星的制造成本不超过50万美元。目前，中国卫星星座计划逐步增多，国内发射数量在30颗以上卫星的星座规划就有数十个，面对如此多的卫星发射数量，卫星的设计和生产方式必须发生根本改变。国家队和商业公司加速提升卫星制造能力。根据新华社报道，2021年5月，武汉国家航天产业基地卫星产业园内的国内首条小卫星智能生产线迎来第1颗卫星下线，智能制造技术手段的应用使该小卫星批量生产效率提高40%以上，单星场地面积需求将减少70%以上，单星生产周期将缩短80%以上，人员生产效率将提升10倍。2023年11月，上海市发布《上海市促进商业航天发展打造空间信息产业高地行动计划（2023—2025年）》，提出到2025年形成年产600颗商业卫星的批量化制造能力。国内的商业卫星公司也在积极探索低成本量产的路径，银河航天在南通建设新一代卫星智能制造工厂并已实现百颗卫星的量产能力，九天微星计划实现年产100颗标准化卫星或50颗定制化卫星的产能。中国实现“一箭41星”，但和星链卫星的常态发射相比仍有差距。近年来，中国的“一箭多星”技术发展迅速。2022年2月，搭载了22颗卫星的“长征八号”运载火箭在文昌航天发射场成功发射，创造了当时中国“一箭多星”发射的最高纪录。2023年6月，“长征二号”丁遥八十八运载火箭在太原发射中心成功将“吉林一号”高分06A星等41颗卫星（采取“38颗卫星壁挂+3颗卫星侧壁”的搭载方式）准确送入预定轨道，刷新了中国一次发射卫星数量最多的纪录。SpaceX采用的堆叠式卫星，不再需要专门的卫星适配器，节省运载能力的同时，也可以充分利用运载火箭整流罩的可用空间，通过合理设计可突破一次发射的卫星数量，提高发射效率，实现一箭多星的常态发射，相较之下国内一箭多星发射技术还有不小差距，在多星分离技术上还需继续沉淀，寻找新的技术创新和突破。火箭运载能力不足也是制约中国一箭多星技术的重要因素。火箭推力与运载能力决定可以携带多少设备和资源进入太空，也是一箭多星的物质基础，从全球现役火箭运载能力上看，能够负担近地轨道20吨以上重量这种任务的火箭只有六型：猎鹰重型（美国SpaceX）、德尔塔IV型（美国波音）、长征五号（中国航天科技）、阿丽亚娜5（欧洲）、猎鹰9号（美国SpaceX）和安加拉A5（俄罗斯）。但是从商业火箭角度看，根据《2022年中国商业航天发展白皮书》（创业邦），“长征二号丙”火箭的LEO运力仅为2.4吨，远远落后于猎鹰9号火箭的22.8吨和猎鹰重型火箭的63.8吨，同时“长征二号丙”火箭的平均发射成本高达1.04万美元/kg，约为猎鹰9号火箭的3.6倍。不过国内民营商业航天公司也在快速追赶，蓝箭航天的“朱雀二号”火箭的LEO运力达到6.0吨，2023年7月12日，朱雀二号遥二运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空，是全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭，也是国内民商航天首款基于自主研制的液体发动机实现成功入轨的运载火箭。火箭回收复用是中国航天快速提升发射量的关键。根据《2022年中国商业航天发展白皮书》（创业邦），2021年中国成为全球第一大航天发射大国，但是2022年美国的航天发射次数几乎翻倍，大幅超越了中国，究其原因，主要是SpaceX的猎鹰9号火箭可回收复用，显著提高了发射效率并降低了发射成本，相较之下中国的发射次数增长则受限于火箭的制造速度和成本。中国已经针对气动力与主动力联合减速回收模式上开展了大量技术攻关，基本具备了集成演示验证的条件。2020年12月，中国新一代运载火箭长征八号在文昌航天发射场首飞成功，长征八号已经在着陆缓冲机构、低空低速的返回段制导、自主控制等回收技术领域做了试验，后续将在回收关键技术进一步攻关。民营商业航天公司方面，2023年11月2日，星际荣耀的双曲线二号验证火箭在酒泉卫星发射中心开展垂直回收试验，这是中国首次实现液体火箭全尺寸一子级的垂直起降与重复使用飞行试验。预计2024年将成为中国低轨卫星密集发射元年，2026年有望迎来爆发“GW星座”和“G60星链”提速，预计2024年将成为中国低轨卫星密集发射元年。短期来看，国家队依然将是巨型低轨星座发射的主力，海南商业航天发射场就是为了支持未来大规模高密度发射而建设的，预计今年年底将完成硬件建设，2024年实现常态化发射。根据中国经济网报道，航天科技集团一院海南商业航天发射场建设项目专项总设计师吴义田表示“会在2024年上半年的6月份之前择机完成星网工程（“GW星座”）的发射任务，星网工程也是我们海南商业航天发射场首次执行的发射任务”。根据上海松江微信公众号，“G60星链”产业基地一期项目将建设数字化卫星制造工厂、卫星在轨测运控中心、卫星互联网运营中心，其中卫星工厂的设计产能将达到300颗/年，单星成本将下降35%，预计于2023年投入使用。综上，我们认为海南商业航天发射场的投入使用和“GW星座”、“G60星链”加快部署进度将使得2024年成为中国低轨卫星密集发射元年。随着国内卫星和火箭的相关技术及生产取得突破、卫星互联网市场前景逐步清晰，我们预计国内低轨通信卫星的发射量有望在2026年迎来爆发：1）卫星的相关技术及生产：2023年7月23日，中国首颗采用柔性太阳翼的卫星—银河航天灵犀03星发射升空，完成了平板卫星堆叠分离技术国内首次在轨验证，未来将计划实施一箭多星发射。2023年11月，上海市发布《上海市促进商业航天发展打造空间信息产业高地行动计划（2023—2025年）》，提出到2025年形成年产600颗商业卫星的批量化制造能力。在国家队和民营商业航天公司的共同努力下，我们预计可堆叠式卫星、星箭分离技术、低成本批量化制造等问题有望在2026年前被逐步克服。2）火箭的相关技术及生产：目前多家民营商业航天公司公开了LEO运力超过10吨的火箭规划，根据各公司官网和微信公众号，包括天兵科技的“天龙三号”（LEO运力为17吨，预计2024年6月首飞）、星际荣耀的“双曲线三号”（LEO运力为13.4吨，预计2025年首飞）、蓝箭航天的“朱雀三号”（LEO运力为21.3吨，预计2025年首飞）、深蓝航天的“星云二号”（LEO运力为20吨，预计2025年下半年首飞）等。除了大运力火箭外，回收复用技术更是降低发射成本的核心，深蓝航天的“星云-M”1号试验箭在2022年5月完成1公里级垂直起飞及降落飞行试验，成为继SpaceX后全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收复用全部低空工程试验的公司。如果以SpaceX的历史发射记录（2013年下半年蚱蜢火箭完成相应试验，2015年12月猎鹰九号首次实现陆地垂直回收）作为参考，中国航天的火箭回收复用技术也有望在2026年前取得突破。3）卫星互联网的市场前景：2023年10月，星链官方网站商业服务板块全新推出星链直连手机业务，该业务适用于现有的LTE手机，无需更改硬件、固件或特殊应用程序，即可通过星链发送文本、语音和数据。预计2024年实现短信发送，2025年实现语音通话和上网（Data），同年分阶段实现IOT（物联网）。此前卫星互联网市场推广的最大痛点之一就是依赖定制终端，一旦低轨通信卫星直连手机技术普及，中国卫星互联网行业的潜在市场空间将十分可观，有望从需求端推动国内低轨通信卫星的发展。综上，我们认为随着供需两端不断成熟，预计国内低轨通信卫星的发射量有望在2026年迎来爆发。卫星互联网会带来哪些材料和零部件的投资机会？卫星制造和卫星发射环节直接受益于低轨卫星发射量的快速增长卫星制造和卫星发射环节对卫星互联网产业链起到支撑作用。互联网产业链主要包括卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大环节，根据美国卫星产业协会（SIA），2022年全球卫星产业市场规模达到2810亿美元，卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务占比分别为5.6%、2.5%、51.6%、40.3%。卫星制造和卫星发射处于中上游，对卫星互联网产业链起到支撑作用，具备技术密集、资本密集、高集成总装的特点，壁垒较高，同时也直接受益于低轨卫星发射数量的快速增长。卫星制造环节主要包括卫星平台和卫星载荷：卫星平台包含姿轨控制系统、供电系统、推进系统、结构系统、遥感测控系统、热控系统以及数据管理系统等，卫星载荷包含天线分系统、转发器分系统以及其它金属/非金属材料和电子元器件等；卫星发射环节主要包括火箭制造和发射服务：火箭制造包含推进系统、箭体制造、遥测系统、制导和控制系统、发动机制造、安全自毁系统以及其他组件等，发射服务包含火箭控制系统、发射及遥测系统、发射场建设、逃逸系统等。卫星制造中载荷、姿控系统、电源系统价值量占比较高。载荷是卫星入轨以后发挥其核心功能的部件，所以会根据任务情况从零开始设计，除非实现大规模量产，否则基本就是定制型项目，因此卫星的成本节约压力就集中到了平台上，根据《2021年中国商业航天产业发展报告》（艾瑞咨询），理想状态下卫星平台的成本占比在20%-30%之间，而从平台的结构上看，为卫星提供机动能力和电力是它的核心作用，所以姿控系统（该处姿控系统的口径包含前文的姿轨控制系统和推进系统，下文以该口径为准）、电源系统占比较高，分别为40%和22%。随着卫星发射量快速增长，我们认为载荷、姿控系统、电源系统中的核心材料和零部件具备投资价值。卫星发射中发动机制造、配套燃料值得关注。根据《2021年中国商业航天产业发展报告》（艾瑞咨询），最核心的动力系统占全箭成本的70%到80%，新一代可重复使用液体火箭的特点要求发动机材料满足耐温更高、耐介质、可重复使用、耐高周疲劳、高可靠性以及低成本等要求，材料的创新发展将带来新的投资机会。不管是否实现回收复用，配套燃料都是火箭发射必需的耗材，卫星发射的本质就是将燃料的化学能转化为卫星的机械能，因此其需求将随着卫星发射量增加而增长。看好卫星制造和卫星发射环节材料和零部件的投资机会。通过下文的分析，我们看好在卫星制造中价值量占比较高的载荷、姿控系统、电源系统，在卫星发射中价值量占比较高的发动机制造和具备独供性质的配套燃料。载荷：射频芯片、陶瓷管壳、行波管、激光星间链路通信卫星有效载荷的灵活性提高是发展趋势。通信卫星使用寿命不断增长，在整个寿命期内，传统载荷功能固定，无法适应在轨后应用需求的变化，而灵活载荷通过天线在轨重构和数字柔性转发技术，可支持在轨后载荷任务调整。具体来说，通信卫星有效载荷的灵活性体现在六个方面：1）轨道位置的灵活可变，2）覆盖区的波束数量、波束形状灵活可变，3）频率规划的灵活可变，4）输出功率灵活可变，5）通道路由可变，6）灵活的体制适用。灵活载荷将成为通信卫星的标准配置载荷，是满足用户多样化及多变需求的必然途径，最终会替代功能单一的模拟透明转发器有效载荷，以满足多任务需求以及卫星在轨后的任务变化。根据《通信卫星灵活载荷技术综述》（周颖，康丁文，楼大年等），通信卫星灵活载荷方案中，用户链路采用有源多波束天线，在轨可重构，波束大小、数量、覆盖区可灵活控制，单馈源失效不会导致波束失效，具备抗干扰能力；馈电链路一般采用机械可动天线或相控阵天线，为多个信关站提供服务。根据我们测算，T/R射频前端芯片的单星价值量约为295万元，占卫星成本的10%。多波束相控阵天线可以利用波束形成网络同时实现多个独立的高增益波束，是低轨卫星星座的核心载荷之一，它具有灵活度高、扫描角域宽、可靠性高等优点。T/R组件是相控阵天线的核心部件，T/R组件主要由功率放大器、低噪声放大器、移相器、衰减器、收发开关、滤波器以及相应的电源电路和控制电路组成。T/R射频前端芯片是内嵌于T/R组件内的核心功能芯片，直接决定了T/R组件的各项性能。根据《2021年中国商业航天产业发展报告》（艾瑞咨询）和《低成本毫米波相控阵关键技术研究》（罗烜），我们估算T/R射频前端芯片占卫星制造成本的比例约为10%，参考星链卫星V1.5的单星质量295kg，保守按照卫星制造成本10万元/kg（长光卫星招股说明书披露的卫星制造成本为20万元/kg，我们假设未来卫星规模化生产后成本大幅降低）测算，T/R射频前端芯片的单星价值量约为295万元。铖昌科技是少数有能力供应星载T/R射频前端芯片的民营企业。相控阵T/R射频前端芯片主要应用于星载、机载、舰载、车载和地面等军用相控阵雷达中，产品性能要求高，具有较高的技术水平。目前国内具备微波毫米波相控阵T/R射频前端芯片研制量产能力的单位主要为军工集团下属科研院所和少数具备三、四级配套能力的民营企业，在星载领域，主要厂商包括中国电科13所、中国电科55所、铖昌科技等。根据铖昌科技招股说明书，其推出的星载相控阵T/R芯片应用在某型号卫星并稳定运行，该芯片的应用提升了卫星雷达系统的整体性能，达到了国际先进水平。中瓷电子募投项目布局星链通信射频芯片与器件。中瓷电子的子公司博威公司是国内少数实现氮化镓5G基站射频芯片与器件技术突破和大规模产业化批量供货单位之一，中瓷电子的募投项目“氮化镓微波产品精密制造生产线建设项目”以博威公司为实施主体，建设四大类产品产能，其中包括5G毫米波、星链通信、6G通信基站射频芯片与器件。国瓷材料的DPC陶瓷管壳产品可用于低轨卫星的射频微系统。近年来，国内陶瓷多层气密结构的系统级封装（SiP）技术、系统级射频垂直互联技术及复杂部件/组件的一体化焊接技术不断成熟，已经成为实现星载射频接收组件的小型化、集成化、工程化的最优方案。根据《星载射频组件一体化焊接工艺研究》（谢鑫，金大元，万云），中电科36所开发了一种小型化射频组件，射频组件中的2个SiP封装器件均利用微组装技术将射频芯片及电阻、电容、电感器件与多层高温共烧陶瓷管壳通过金锡共晶、导电胶粘贴、金丝键合、气密封焊等工艺方法进行高密度微组装装配。参考前文相关的成本结构数据，基于同样的卫星质量和制造成本假设，我们测算出陶瓷管壳占卫星制造成本的比例约为3%，单星价值量约为89万元。用于星载射频系统的陶瓷管壳制造工艺复杂，技术壁垒极高，供应商较少，根据国瓷材料在互动易上的回复，其DPC陶瓷管壳产品可用于低轨卫星的射频微系统，已形成小批量销售。国光电气是国内唯一一家民营行波管企业，其相关产品正在等待验证。卫星通信运作必须依靠转发器将接收到的地球站的信号放大，然后通过下变频发射出去，这一工作原理使得卫星通信离不开高频率、宽频带的放大器，空间行波管作为电磁波信号放大器在卫星上广泛使用。根据新思界和国光电气招股说明书，我们假设每颗卫星大约需要4只空间行波管，每只空间行波管的价格为50万元/只，再参考前文数据，测算出空间行波管占卫星制造成本的比例约为7%，单星价值量约为200万元。中国具备行波管等微波电真空器件生产、科研能力的主要是国家定点单位“两厂两所”，其中前身是国营776厂的国光电气是国内唯一一家能够独立研发、生产行波管等特种电真空器件的民营企业，根据国光电气在上证e互动上的回复，其空间行波管正在等待打星验证窗口。激光链路是星间链路的重要发展方向。星间链路是航天器之间实现在空间中通信或测距的手段，应用星间链路可以支持建立全球覆盖的卫星骨干网络，实现全球卫星的管控，极大地提升其不依赖于地面系统的独立性，扩充系统通信容量，解决地面测控站星地数传地域局限性问题，从而提升系统的抗毁性、自主性、机动性和灵活性。激光通信具备高信道吞吐率、高传输带宽、强抗干扰能力、高保密性和安全性等优点，实现激光通信的激光终端同时具备轻量级和高能效的特点，可以较好地支持如今日益增加的数据传输需求，使得激光链路成为实现下一代星间链路颇具前景的手段之一。同时，激光通信终端设备向着更小体积、轻量化和低功耗的方向发展，这也符合卫星平台对有效载荷小型化、轻型化、低能耗的要求。光库科技的光纤激光器件应用于“嫦娥工程”。星载激光通信系统是一个复杂的系统，涵盖了光机电等多个领域，各子系统在完成各自任务的同时，还需相互间配合，缺一不可。激光通信系统主要包括以下几部分：激光接收和发射系统、捕获跟踪瞄准系统和光学系统，除了上述基本子系统外，还包括配电系统以及热控系统等一些配套系统。激光接收系统包括探测器、光滤波器、解调器和光学接收天线等，激光发射系统包括调制器、激光器、光学发射天线以及准直系统等。目前的星载激光通信系统中，信号光和信标光光源多采用800-850nm波段的半导体激光器发射，近些年随着光纤激光器的发展，也有一些星载通信系统选用1550nm波段作为光源。光库科技是光纤激光器件（光纤激光器的重要组成部分）生产厂商，根据江苏激光产业技术创新战略联盟微信公众号，在“嫦娥五号”探月任务中，光库科技为着陆器内的两大光纤激光器提供了多项宇航级核心无源器件，这是光库科技继“嫦娥三号”与“嫦娥四号”等国家重大项目之后第三次为“国之重器”保驾护航。姿控系统：星敏感器、霍尔电推姿轨控制系统的作用是有效控制卫星的姿态和轨道。卫星的姿轨控制系统包含姿态控制与轨道控制两方面，作为航天器的神经中枢，其可靠性、稳定性及精确度是卫星安全飞行和执行任务成功与否的重要保障。姿轨控制系统由敏感器、控制器和执行机构三部分组成，其中敏感器用以测量某些绝对的或相对的物理量、控制器担负起信号处理的任务、执行机构驱动动力装置产生控制信号所要求的运动。天银机电的星敏感器产品在国内商业卫星市场占据优势地位。星敏感器是一种常用的姿态测量敏感器，它的参照物为恒星，优点是测量精度高、可靠性强、捕捉跟踪能力强、稳定性高等，通常是卫星姿态测量系统的组成部分之一。根据天银机电公司公告，一般每颗卫星使用1-3个星敏感器，天银机电的子公司天银星际是国内商业运营的星敏感器生产厂商，主要产品包括纳型、皮型两大系列星敏感器，截至2023年6月30日，累计有301台星敏感器产品在轨运营，在国内商业卫星市场占据优势地位，天银星际旗下产品已广泛应用到中国探月工程、高分专项、卫星互联网等国家重大任务实践中。国光电气的霍尔电推进器核心部件产品已经开始交付用户使用。低轨巨型星座的发射部署，必然采用一箭多星的入轨方案，从燃料节省和整星设计分析，电推进优势显著，是星座部署控制执行机构的最佳方案。霍尔电推进具有推力密度大、推力功率比高、系统简单可靠、效率高、功率覆盖范围宽、比冲接近于许多典型任务的最佳比冲、可使用多种推进剂等特点，广泛应用于低轨卫星。根据国光电气在上证e互动上的回复，其霍尔电推进器核心部件产品是一种为卫星电推进系统点火的电真空器件，主要应用于电推系统的动力源部分，已经开始交付用户使用。电源系统：锗衬底、砷化镓太阳能电池、空间锂离子电池随着商业卫星的有效载荷越来越大，对电源系统的要求不断提升。第一代商业卫星电源系统是太阳电池阵和蓄电池组的拓扑结构，其中太阳电池翼多为体装式或单板展开的形式，基板主要为碳纤维铝蜂窝基板、铝合金基板和PCB板等，表面贴装刚性太阳电池片；蓄电池一般为18650锂离子电池或者小容量锂离子电池组成的蓄电池组。近年来，商业卫星的发射数量和单次发射体量日益增长，卫星有效载荷也越来越大，已经接近甚至超过传统航天领域的小卫星，立方体卫星已经从体装式帆板，发展为多折展开式太阳翼或卷轴式太阳翼，平均功率已近上千瓦，而很多商业卫星的平台输出功率最高可达到数千瓦，因此蓄电池组的能力需要同步增长。有研新材和云南锗业在锗单晶和锗衬底领域具备技术能力。根据《高效太阳电池及其阵列技术的空间应用研究进展》（王凯，王训春，钱斌等），三结砷化镓太阳电池是目前使用最广泛的空间太阳电池，由GaInP、GaAs、Ge三种材料组成，其在轨光电转换效率已超过30%。随着低轨卫星发射放量，用于三结砷化镓太阳电池的锗衬底的需求有望持续增长，根据北京通美招股说明书，我们保守假设4英寸锗衬底价格为200元/片，参考星链卫星V1.5的太阳能板面积33.8平方米，我们测算锗衬底占卫星制造成本的比例约为4%，单星价值量约为116万元。有研新材的子公司有研国晶辉凭借“高效率超薄空间太阳电池用4英寸低位错锗单晶及产业化”荣获中国有色金属工业科学技术一等奖。云南锗业的子公司中科鑫圆的锗衬底产能为30万片/年（4英寸）、20万片/年（6英寸）。乾照光电的三结砷化镓太阳电池已经批量供应给航天科技和中电科。根据QYResearch，预计2023年全球锗衬底砷化镓太阳能电池市场规模有望达到4.08亿美元，其中三结砷化镓太阳能电池占比约93%，中电科蓝天科技和上海空间电源研究所在中国市场处于领导地位，未来随着中国商业卫星及航天领域逐步向民营企业开放，民营供应商依靠成本优势有望提升市场份额。根据《光电转换效率32%空间太阳能电池外延片、芯片的研发及产业化》（科技成果登记表），乾照光电术研制的空间用三结砷化镓太阳电池平均转换效率提高至32%，性能指标均达到或超过国外竞争对手水平，该产品已经批量供应给中国航天科技集团和中国电子科技集团，逐步应用于太空领域。电科芯片是中国空间储能电源领域的最大供货商。空间电源系统因使用环境极为特殊，往往面临着极端的温度变化、压力和强辐射，因此对于电源有很高的要求。近十年来，锂离子电池由于其比能量高、自放电率低、充电效率高、无记忆效应等优点，已经越来越广泛地被应用到航天器领域。空间用锂离子电池作为空间电源系统的主要组成部分，具有极高的技术壁垒，目前国内外有能力研发生产空间用锂离子电池的厂商十分稀少。电科芯片的子公司空间电源及其前身十八所第二研究室是中国空间储能电源领域的主要企业和最大供货商，借助强大的技术实力与深厚的技术积淀与现有主要卫星领域