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文档简介
低轨卫星通信行业市场分析一、正视差距:对比海外与我国低轨卫星通信网络建设我国低轨卫星互联网的建设进度与世界先进水平仍存在一定差距。近年来,低轨卫星互联网行业在海外头部企业的带动下进入快速发展期,以Starlink为首的行业龙头通过持续不断地发星部署,已在太空构建出由数千颗卫星所组成的巨型星座,并开始提供无处不在的网络服务,商业生态逐步成熟可持续。低轨卫星互联网是通过最多可达上万颗低轨通信卫星所组成的星座作为接入以提供连接服务的通信网络,与地面网络相比具有明显的覆盖触达优势。我国目前低轨卫星通信产业起步较晚但发展较快,目前相较国外仍存在一定的发展滞后,低轨卫星互联网的建设进度与世界先进水平仍存在差距。(一)一超多强:海外低轨卫星星座的格局海外低轨卫星星座呈现一超多强格局。目前海外存在多个低轨卫星星座,其中无论从规划容量、已部署规模还是商用进度上,Starlink都走在最前列,其他的低轨卫星通信系统也各有特点。我们选取其中四个较有代表性的星座进行介绍。1、Starlink规划与进度领先全球Starlink规划建设两代星座,共计超过4万颗卫星。2015年,马斯克首次提出了“星链计划”(Starlink),即通过巨型低轨卫星星座实现全球的互联网覆盖。2016年和2017年,SpaceX分别向FCC提交了首批4425颗Ku/Ka波段卫星和第二批7518颗V波段卫星系统申请,计划由1.2万颗低轨卫星构成一代Starlink巨型星座。随后在2018年至2020年期间3次申请调整,目前Ku/Ka波段卫星减少至4408颗。2020年5月,SpaceX再向FCC提出第二代Starlink系统Gen2的申请,并在2021年申请修改为29,988颗,随后在2022年SpaceX向FCC提交申请,在二代星座中增设手机直连卫星的有效载荷。截止2023年12月23日,Starlink已完成超过5000颗卫星的发射,为全球最大的低轨卫星星座。2018年2月,SpaceX完成两颗实验星发射(TintinA和TintinB),开启了Starlink星座的建设。自2019年5月SpaceX完成第一批60颗StarlinkV0.9低轨卫星发射后,Starlink部署进入加速建设期。特别从2022年开始,年发射卫星数量量已经超过1700颗,并在2023年进一步增长。截止2023年12月23日,SpaceX已陆续成功发射了超5600颗卫星,逐步构建成其庞大卫星互联网星座系统。此外SpaceX于北京时间2024年1月2日完成Starlink7-9发射任务,在发射的21颗卫星中,有6颗是用于手机直连覆盖的卫星,这是在FCC批准Starlink部署蜂窝网卫星申请后,SpaceX首次发射具有DirecttoCell功能的Starlink卫星。Starlink下游应用用户数快速增长,业务已实现现金流平衡。Starlink主要提供个人用户和商业用户两种商用模式。根据财联社引述Starlink官方消息,2023年9月Starlink的全球用户已经突破2030万,相比于2022年底的100万用户数,实现快速增长。Starlink用户数的快速增长离不开其终端设备和服务费用的亲民。从2020年推出一代终端机(包括天线和路由器),至今已演进至第三代终端机,功能和性能都持续在升级,而其价格均限定在600美元以下,同时服务的月租费用最低档为90美元,用户获取Starlink服务的综合成本较低。目前Starlink的终端天线成本持续下降,SpaceX已不再为其补贴成本。此外Starlink用户快速增长提升了Starlink的营业收入,2022年Starlink业务实现营收14亿美元,较2021年暴增超6倍。根据彭博社新闻消息预计,2023年SpaceX的火箭发射和Starlink业务的收入预计将达到约90亿美元,预计2024年收入有望达到150亿美元,其中Starlink业务的销售额将超过火箭发射业务,将占SpaceX总收入的大部分。据SpaceX首席执行官马斯克透露,SpaceX的Starlink业务已经实现了现金流平衡。2、Kuiper成功部署两颗试验星亚马逊100亿美元投资构建Kuiper星座。2019年,亚马逊成立子公司KuiperSystemsLLC,并启动ProjectKuiper,旨在构建Kuiper星座,为世界各地目前还没有传统互联网和通信服务或服务不足的社区提供快速、价格实惠的宽带服务。2019年7月,亚马逊向FCC提交Kuiper星座美国市场准入申请,并公布其由3236颗低轨卫星构成的大型互联网卫星星座设计方案,次年7月,其准入申请获得FCC有条件批准。在获得FCC批准后,亚马逊计划投入超100亿美元建设Kuiper星座。Kuiper星座部署计划分为5个阶段,首批578颗低轨卫星部署完成后将开始提供互联网服务。根据FCC批复许可证,Kuiper公司必须在2026年7月30日之前发射并运营其50%的低轨卫星,并且必须在2029年7月30日之前完成该星座全部卫星发射和运营。Kuiper已成功部署2颗试验卫星并完成链路测试。2022年4月,亚马逊与联合发射联盟(ULA)、阿里安空间公司和蓝色起源签署发射合同,计划在未来五年内总共进行83次火箭发射,以完成Kuiper星座的构建。其中,与ULA签署了38次火神-半人马座火箭发射服务,每次发射45颗卫星;与阿里安空间公司签署18次阿里安6火箭发射服务,每次发射35~40颗卫星;与蓝色起源公司签署12次新格伦火箭发射服务,另外保留15次发射选择权,每次发射61颗卫星。由于前述的这些新型火箭的研发进度滞后,直到2023年10月,亚马逊才凭借ULA的宇宙神5火箭发射了2颗试验卫星Kuipersat-1和Kuipersat2。2023年12月14日,亚马逊宣布其Kuiper星座的两颗试验星已成功实现1000公里距离的双向100Gbps星间链路测试,并表示将在该星座中后续的每颗卫星上添加激光链路,以构建强大的网状宽带卫星通信网络。ProjectKuiper将宽带服务扩展到新区域,并实现企业及政府用户在任何地方都能访问AWS私有云。亚马逊计划通过ProjectKuiper为全球服务匮乏和服务不足的社区中的数千万客户提供快速且价格实惠的宽带互联网接入。为此亚马逊计划设计一个成本低于500美元的客户终端,并于2023年4月华盛顿特区举行的卫星行业会议上首次展示了针对不同需求的三种客户终端产品的工程模型,其中住宅及小型企业客户版能提供最高400Mbps的传输速度,设备价格将不超过400美元,速率和价格上都优于Starlink终端设备。除了直接向客户提供卫星互联网服务外,Kuiper计划还将为无线运营商提供回程解决方案,将LTE和5G服务扩展到新地区。此外,ProjectKuiper还能为亚马逊AWS私有云的商业及政府客户提供更加灵活安全的私有的数据传输及控制服务,帮助他们连接人员、设施和设备。3、Oneweb率先完成第一阶段卫星部署组网Oneweb最早提出卫星互联网规划,计划于1200km/8500km高度处分别部署6372/1280颗卫星。Oneweb前身为WorldVu卫星有限公司,公司成立初衷为为世界偏远地区及互联网基础建设落后地区提供价格适宜的网络连接。2014年Oneweb通过收购SkyBridge拓展了自身的卫星频谱资源,同年Oneweb最早提出由648颗卫星组成的星网计划,根据Oneweb数据,该星网计划包含的648颗卫星分布在高度1200km、倾角为87.9°的18个轨道面,对应星座容量为7Tbit/s,可为用户提供峰值速度为500Mbit/s的宽带服务。2017年Oneweb成功申领低轨卫星通信网络运营执照并向FCC提交新的星座布局计划。根据梁晓莉,李云《“星链”星座最新发展分析》数据,Oneweb彼时拟增设720颗工作高度为1200km的V频段卫星及1280颗工作高度为8500km的V频段卫星,Oneweb预计建成后星座容量将分别达到120/1000Tbits/s。2020年5月Oneweb将1200km工作高度的低轨卫星规划数增加至47844颗,2021年Oneweb重新向FCC递交申请并最终将1200km高度处的拟部署卫星数确定为6372颗。Oneweb已完成第一阶段卫星部署,组网低轨卫星规模仅次于Starlink。2019年2月,Oneweb通过俄罗斯联盟号火箭成功完成首批6颗低轨卫星部署,开启了Oneweb星座的建设。2020年Oneweb星座建设开始提速,当年成功发射104颗低轨卫星,并在2021年发射规模进一步提升至284颗。俄乌冲突开始后,OneWeb的卫星部署计划遇到了障碍,但通过与SpaceX和印度ISRO火箭运输合同签署,OneWeb已于2022年4季度恢复发射其近地轨道卫星。截至2023年12月23日,Oneweb已经成功发射640颗低轨卫星,其中仍有634颗卫星在轨,632颗卫星工作,已完成第一阶段的卫星部署。Oneweb实现了全产业链条要素的垂直整合,通过分销模式打开市场空间。相较于Starlink,Oneweb在卫星制造、发射及商业模式的实现上均采取战略协同的模式,即通过休斯公司、Intelsat等分销商向终端用户提供服务。根据Oneweb官网数据,目前Oneweb可提供应用于运营商、政府及海陆空等交通模式的低延迟宽带服务。我们认为Oneweb的分销模式不仅有助于其更好地利用合作伙伴的地域优势及客户资源,同时也可以构建起公司自身的卫星产业生态圈,走好到达终端用户的“最后一公里”。4、AST已完成两颗蜂窝宽带移动通信卫星的发射试验AST为目前唯一一家在太空构建蜂窝宽带移动通信网络的卫星公司,星座计划共包含168颗BlueBird卫星。AST在2021年于纳斯达克借壳上市,AST致力于消除移动用户的连接差距,为全球用户解决宽带上网问题。从技术路径来看,AST为目前唯一一家在太空构建蜂窝宽带移动通信网络的卫星公司,用户的使用链路为UHF/L/S频段,地面4G/5G手机可直连BlueBird卫星,信号将以透明转发方式经Q/V馈电链路连接地面网关,进而接入合作移动运营商的核心网。根据AST招股说明书(2021年),公司早期拟以243颗BlueBird卫星构建低轨卫星星座Spacemobile,各卫星将分布于轨道高度为725~740km的16个轨道面,部署完成后可实现全球南北纬60°之间区域的全覆盖。目前公司已调整部署计划至168颗,其中第一阶段的目标为20颗覆盖赤道的BlueBird卫星,首批20颗卫星预计2024年提供商业服务。第二/三阶段均将发射45颗卫星,分别覆盖北美、欧洲、亚洲;全球。第四阶段AST将发射58颗用于5G和MIMO的BlueBird卫星以实现通信加速。AST已通过试验星验证,预计第一批五颗BlueBird将于2024Q1完成发射。2019年4月,AST发射BlueWalker1试验星以证明LTE协议管理下LEO轨道的通信延迟情况。2022年9月第二颗试验星BlueWalker3也已成功发射,该试验星重1.5吨,配备64平方米的相控阵天线,这是近地轨道最大的商业卫星天线。基于试验星发射成果,AST已于2023年4/6月分别完成语音测试、10Mbps的4G下载速率测试。2023年11月AST表示将向SpaceX支付额外的500万美元以调整第一批五颗BlueBird卫星部署位置至53°近地球轨道,调整完成后AST覆盖范围将扩大到南北纬59°,2023年11月AST表示预计将于2024Q1完成五颗卫星的发射部署。AST可为移动网络运营商提供卫星接入服务。AST的商用模式是向移动网络运营商提供卫星接入服务而非直接对接终端用户,因此频谱和用户均由移动网络运营商提供,目前AST已与vodafone、AmericanTower等运营商达成战略合作。从具体的服务模式来看,当用户进入地面移动通信网络覆盖缺失的区域时,用户将收到来自其移动通信运营商的短信。该消息可提供对SpaceMobile连接的询问,用户通过文本回复即可获得通行证,此通行证将成为订阅者每月账单的附加费用,获得月度通行证的用户将获许在传统蜂窝基站覆盖较弱的区域自动连接到AST的网络。(二)我国低轨卫星互联网星座组网建设进度与海外差距较大1、建设进度整体落后于海外,节奏正在加速我国低轨卫星互联网星座规划启动较早,规划规模相对较小,建设进度相对较慢。我国较早即开始提出低轨卫星互联网星座建设的计划,并从2018年开始进行试验星发射,但其中星网工程规模较大,其他各星座计划整体规模相对较小,建设进度也相对较慢,目前各星座的在轨卫星数量也相对较少。鸿雁星座:中国航天科技集团计划构建的一个由324颗低轨卫星组成的卫星互联网星座系统,2018年12月发射首颗试验星;虹云工程:中国航天科工集团计划发射156颗卫星实现全球组网的星座,2018年12月发射首颗试验星;星网工程:由2021年4月成立的星网公司所提出,预计发射12992颗低轨卫星,构建庞大的星座系统;银河Galaxy:计划发射约1000颗卫星,2020年1月银河航天成功将首发试验星送入轨道,随后在2022年3月将银河航天02批6颗宽带通信试验卫星送入预定轨道,在2023年7月将银河灵犀03卫星顺利发射入轨,银河航天率先实现“小蜘蛛网”试验星座组网;吉利未来出行星座:时空道宇在2022年成功发射吉利未来出行星座首轨九星,计划到2025年完成星座一期72颗低轨卫星的组网部署;G60星链:将于2024年开始批量发射G60星链第一批次卫星共计1296颗,建设周期为2024至2027年。此前上海垣信也于2019年11月完成首批2颗试验卫星发射部署。今年发星次数增多,国内低轨卫星互联网星座建设正在提速。今年以来我国已陆续执行了4次卫星互联网相关卫星的发射,共计将7颗低轨通信卫星送入太空。2023年7月9日,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭成功将由航天科技集团五院抓总研制的卫星互联网技术试验卫星发射升空,标志着中国版星链低轨通信星座开始走向现实。随后在11月23日和12月6日,我国分别完成两次卫星互联网技术试验卫星的发射任务。此外银河航天也在7月23日完成了首款柔性太阳翼通信卫星灵犀03卫星的顺利发射入轨,卫星配置了数十吉比特每秒容量的毫米波多波束数字载荷。可以看出,单年发射次数的提升,体现出我国正在加快低轨卫星互联网星座建设。2、或存在四大因素制约中国低轨卫星通信的发展我国低轨卫星通信发展或主要受制于四大因素。我们认为,四大因素包括:1)卫星制造成本相对较高,制造效率在满足批量化商业化需求方面仍有距离;2)卫星发射的成本相对较高、目前班次相对较少,批量化部署的需求仍待满足;3)供应链体系主要采取重大项目制模式,成熟度仍需提升;4)商业模式闭环尚未形成,可持续投入存在一定困难。这四大因素既是共同制约商业低轨卫星通信更进一步快速发展的主要原因,相互间也存在一定影响,比如因为供应链体系尚未形成规模化发展,卫星制造的固定成本难以通过规模化有效的分摊,单星制造成本下降存在困难。我们认为,四大因素相互作用相互影响,为进一步推动低轨卫星通信的快速发展,需要从整个产业链体系出发,系统性地改善,消除制约。卫星制造成本与先进水平差距较大,制造效率尚不满足批量化需求。根据长光卫星的招股说明书,其第二代卫星按照“载荷平台一体化”思路开展星载一体化整星设计制造技术研究,并以此为基础实现单颗亚米级卫星重量在200kg级,批量化单颗制造成本研制目标是不超过5,000.00万元。另根据银河航天联合创始人、副总裁刘畅2022年接受采访披露信息,目前银河航天的单颗卫星研制成本已降至千万量级。而在2019年底,马斯克和SpaceX的首席运营官格温·肖特韦尔表示单个卫星的制造成本在50万美元以下,当时Starlink主要以V0.9和V1.0版本卫星为主,重量分别为227kg和260kg。由此可以看出当前我国卫星制造成本与全球先进水平仍有较大差距。此外我国原有的的卫星制造以“定制化”“小批量”的模式为主,当前具备初步批量化生产能力且仍在逐步发展建设据时空道宇CEO兼首席系统工程专家王洋2023年初接受专访时表示,未来近地轨道应该会部署10万颗卫星,其中来自中国的有3万-4万颗,而要实现这样的规模,意味未来几年每年都要部署上千颗卫星,目前国内微小卫星年产能还有90%缺口,完善的卫星批量生产能力至关重要。我国火箭运载能力处于第一梯队,但单星发射成本较高。目前Starlink卫星主要通过猎鹰9号火箭进行运载。猎鹰9号现役版本为Block5,支持第一级火箭和整流罩的回收,核心部件的重复利用是其能有效降低单次发射成本的关键。猎鹰9号在单次使用时LEO载荷可达到22.8吨,可重用状态时LEO载荷超过18.5吨。根据赵凯《商业思维下SpaceX公司“星链”计划发射成本浅议》的测算,在猎鹰9号执行Starlink所有的42000颗卫星发射任务,且芯一级复用10次、整流罩复用2次的假设下,其单星成本可以低至35万美元,若按60颗均为重260kg的StarlinkV1.0进行测算,则猎鹰9号的单位重量发射成本约为1346美元/kg。我国的长征5号火箭的LEO载荷运力可达25吨,与猎鹰9号相当,运载能力同样处于第一梯队,如果搭配合适的上面级,可以实现一箭多星,未来可为我国的卫星网络组网发射提供便利,但目前长征5号尚不支持回收重复利用,因此单星发射成本较高。国内低轨通信卫星发射场资源有限。SpaceX目前在用的共有多座发射场,包括是租用的卡纳维拉尔角空军基地的SLC-40工位(CCSFS,SLC-40)、肯尼迪航天中心的LC-39A工位(KSC,LC-39A)、范登堡太空军基地的SLC-4工位(VSFB,SLC-4)和即将使用的SLC-6工位、夸贾林环礁靶场Omelek岛发射工位,以及自建的麦格雷戈蚱蜢跳工位和博卡奇卡Starbase工位,另外还有在建的肯尼迪航天中心LC-49工位。前面三个是目前Starlink主要在用的发射工位,其中CCSFS的发射工位使用量最大,发射最密集,2023年平均每9天就会有一次Starlink卫星发射,最短的发射间歇仅为4天。多座发射场缩短了发射间隔,保障了星链的发射频率,2023年9月,Starlink单月发射次数突破9次。目前我国仅有4个发射场在用,另有若干海上发射船,整体发射资源相对较少,同时发射场需满足国内包括通信卫星、遥感卫星、导航卫星、载人航天等各种发射任务,因此主要可用于低轨通信卫星的发射资源较为有限。低轨卫星相关火箭发射班次与Starlink差距较大。此前中国的火箭运载无论在年发射次数还是发射成功率上整体都是世界领先水平,在2022年以前整体发射次数与美国相当。从SpaceX切入到商业火箭发射领域,尤其是承接自家的Starlink发射任务后,美国的年发射次数呈现快速增长。美国2023年的火箭发射总次数为116次,其中与Starlink卫星相关的发射次数为63次。中国发射的总次数也为67次,但其中与低轨卫星相关的发射占比较低,与Starlink差距明显。我们认为目前我国低轨卫星相关的发射任务少,一方面原因是低轨卫星制造尚未实现规模化生产,发射需求尚未充分释放,另一方面也是因为当前我国火箭发射成本较高和发射班次相对较少。供应链体系尚不满足低轨卫星通信的建设需求,成熟度有待提升。我国的卫星通信产业链和生态建设还处于起步阶段,我们认为,在关键技术积累和规模化生产能力上,与实际产业链需求仍还有较大差距。目前通信产业资源高度向地面的4G/5G移动通信或者固网宽带通信领域集聚,卫星通信产业链建设相对缓慢。同时原有的卫星通信领域供应链体系主要以航天院所为主,在地面通信网络已具有领先技术和生产优势的企业切入卫星通信领域的仍存在发展时间、技术积累等难点,,难以快速赋能卫星通信产业。此外我国原有的卫星生产模式主要采取“小批量”“定制化”形式,当前具备初步批量化生产能力且仍在逐步发展建设,近五年来我国的通信卫星年平均发射量约为38颗,与未来低轨卫星互联网建设进入高峰期预计所需的年产量要达到千颗级别以上的需求还有较大差距,产业链供给规模和供给效率亟需提高。商业竞争优势不足,商业模式闭环尚未形成,难以持续性高投入。不同于海外近几年在基础网络建设上进度滞后给了卫星通信产业发展的机会,我国的地面通信领域经过多年发展,已建成全球最大的4G/5G移动通信网和固定宽带网络,下游用户对于通信的需求已有较好满足,卫星通信的市场空间需逐步培养和发展。对于存量的C端用户,我国近几年的网络提速降费工作成效显著,根据工信部2021年数据,5年来,固定宽带单位带宽和移动网络单位流量平均资费降幅超过95%,企业宽带和专线单位带宽平均资费降幅超过70%。另外根据ITU《2022年ICT服务可负担性》报告,2022年我国固定宽带服务成本在每月人均国民总收入的占比进一步降低至0.45%,排名全球第2,我国用户在“仅包含数据”的移动宽带的成本支出在每月人均国民总收入的占比为0.45%,远低于全球平均水平1.4%。卫星通信服务要从传统地面通信网络中抢占市场具有较大难度,新的应用场景还在逐步发掘中,产业发展的下游需求驱动力量仍待进一步发掘,当前不可取代性仍需提升,商业闭环仍在建设,因此难以吸引持续性的高投入。(三)我国发展低轨卫星通信紧迫性高低轨卫星全球性覆盖,卫星频轨资源争夺激烈。根据国际电信联盟(ITU)的规定,轨道位置和频谱资源主要以“先到先得”的方式分配,后申报方不能对先申报方的卫星产生不利干扰。由于低轨卫星是全球覆盖的部署,需要全球范围协调频率避免冲突,因此用于低轨卫星通信的频率资源尤为珍贵。目前以Starlink、OneWeb为代表的全球主要低轨卫星星座主要使用Ku、Ka通信频段资源,且目前Ku频段也呈现出明显的饱和迹象,可用资源十分紧张。随着后续全球各星座的加快部署,Ka频段正成为各星座下一步重点争夺的对象。此外由于近地轨道空间的有限性,轨道空间能容纳的卫星数量也会存在上限。根据太空与网络测算,在同层与跨层星间最小安全距离均为50km情况下,高度300~2000km组成的低地球轨道空间具有最多35个轨道壳层,总计可容纳17.5万颗卫星。虽然不同的测算方法可能会出现不同的计算结果,但业界对低轨可容纳卫星数量存在上限的认识是基本一致的。低轨空间轨道作为能够满足通信卫星正常运行的先决条件,快速抢占稀缺的轨道资源已经成为各国的当务之急。低轨卫星通信的军事战略意义重大,Starlink在近年军事行动中作用显著。得益于宽带化的低成本、全球覆盖的互联网服务,Starlink在战争中能大幅增强军队的信息化能力,低轨卫星通信军事应用潜力和军事战略价值将不容小觑。比如交战军队利用Starlink进行通信联络和信息传输,避免其在战场上的通信干扰和中断问题,显著提高其作战效率。Starlink还能够为参战军队提供了高速互联网接入服务,帮助实现信息化作战。此外,通过Starlink的导航和定位技术,参战队伍能够实现精确打击和战术侦察。2022年12月2日,SpaceX发布了“星盾(Starshield)”卫星网络,并与美国国家安全机构和五角大楼达成合作协议,侧重提供对地观测、卫星通信、托管载荷三个领域的服务。从Starlink的军事应用可以看出低轨卫星互联网的重要战略意义,因此建设低轨卫星互联网显得尤为重要和紧迫。二、四个产业变化,揭示低轨卫星通信产业奇点将至鉴于我国低轨卫星互联网与世界先进水平之间的差距以及其建设的紧迫性,我国产业各方近年来集中力量攻关,谋求实现产业突破,尽快推动低轨卫星网络的建设。我们从产业中观察到四个显著变化,这些或都揭示了我国低轨卫星通信产业正处于奇点将至的阶段。(一)论规划:中央与地方政策齐发力,加快低轨卫星通信产业发展政策引导民营资本进入空天信息产业,产业或将进入高速发展期。从2014年《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》首次提出“鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设”,中央及地方持续发布相关政策,助力产业发展。特别在卫星互联网、低轨卫星通信等领域,进入2023年,从中央到地方各级政府的政策支持导向愈发明确,出台了各种形式的政策和支持意见,推动产业进入高速发展阶段。上海市预计将成为全球商业空间信息产业的重要高地。为了进一步推动商业打造空间信息产业高地,加强技术创新和应用拓展,提升上海在全球空间信息产业的地位和影响力,上海市于2023年11月20日发布《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)》”,通过建设空间信息产业创新生态、打造空间信息产业集群、提升空间信息产业技术创新能力、加强空间信息产业人才培养和引进、深化空间信息产业国际合作等,打造全国空间信息产业高地。预计到2025年,上海市将打造出“上海星”及“上海箭”,形成年产50发商业火箭、600颗商业卫星的批量化制作能力。通过引进和培育重点企业,上海空间信息产业规模将超2000亿元,成为全球商业空间信息产业的重要高地。重庆将创建国家级卫星互联网产业创新中心。2023年3月,重庆市政府出台《关于加快推进以卫星互联网为引领的空天信息产业高质量发展的意见》,提出到2025年,重庆将创建国家级卫星互联网产业创新中心。到2030年建成卫星互联网综合应用示范区,推动3~5家企业上市,引进培育上百家“专精特新”企业,并形成千亿级空天信息产业集群。随后在2023年11月,为提升以卫星互联网为代表的未来产业发展能级,重庆市发展和改革委员会研究起草了《重庆市空天信息产业高质量发展行动计划(2023-2027年),提出要立足卫星互联网先发优势,加快推动卫星互联网建设应用、北斗规模应用、遥感融合应用,带动空天信息全产业链发展。成都力争全面建成卫星互联网与卫星应用标杆城市。2023年11月,成都市举行卫星互联网与卫星应用产业大会,并发布了《成都市卫星互联网与卫星应用产业发展规划(2023—2030年)》,成都市计划聚焦抢抓整星制造产业链关键环节、卫星数据应用价值链高端环节,着力推动卫星互联网与卫星应用产业高质量发展。计划到2025年,成都卫星互联网与卫星应用产业整体规模达400亿元,争创国家卫星互联网与卫星应用产业示范基地,基本建成卫星互联网与卫星应用示范城市。到2030年,力争打造千亿级卫星互联网与卫星应用产业集群,全面建成卫星互联网与卫星应用标杆城市。(二)论生产:低成本批量生产逐步落地造星成本降低助力我国低轨卫星制造能力的快速提升,核心解决四环节关键难题。根据此前九天微星创始人谢涛接受网易科技《逐梦星空》栏目专访的观点,要实现造星成本的降低,需要从设计、选型、研发、制造四个环节进行优化。这一方面需要卫星制造企业自身从设计理念、研发方向、产线建造等方面都需要去做革新,另一方面还需要整个供应链体系的配合和改变,需要打破传统航天供应链的封闭性,同时要从工业化商业化程度更高的行业去寻找新型的供应链。目前我国低轨卫星制造产业经过努力,已实现四个环节的优化革新,逐步实现造星成本的降低和批产效率的提升。我国正加速建设商业卫星超级工厂。我国正加速建设商业卫星超级工厂,采用先进的自动生产工艺和技术,组装高效、精准的流水线,实现批量化低成本的卫星制造,以改善卫星批量化制造的产能不足问题。其中包括航天科技、航天科工和中国科学院微小卫星创新研究院等单位,以及格思航天、银河航天、时空道宇、九天微星等民营企业,都已经或正在加速建设各自的商业卫星超级工厂,为以“星网”和“G60星链”为代表的星座计划的大规模部署提供支持。此外,在卫星工厂的建设方面,“AIT+”产业链也逐步成熟,如航天八院812所就已实现了3年建设4条商业卫星产线,47天下线4颗商业卫星。银河航天已批量研制多颗低轨宽带通信卫星。2022年银河航天自主研制的6颗低轨宽带通信卫星正式出厂,这是我国首次批量研制低轨宽带通信卫星,其单星研制成本对比银河航天首发星已下降一半以上。在不到11个月时间里,银河航天完成6颗低轨宽带通信卫星的全部设计、总装、测试、试验和出厂,用于6颗卫星整星AIT的时间仅约75天。银河航天由过去严格遵循“设计-装配-集成-测试”流程的卫星制造,创新探索出“卫星设计-生产线-供应链”量产铁三角模式。目前银河航天的单颗卫星研制成本已降至千万量级,是传统同类产品的十分之一乃至几十分之一。公司2023年7月23日发射成功的银河航天灵犀03星是我国首款使用柔性太阳翼的平板式通信卫星,实现在轨对多星堆叠发射技术进行验证,有助于加快卫星互联网建设。银河航天创始人、CEO徐鸣曾表示,未来通过工业和技术的发展,企业有希望把卫星单价降至百万元级别的水平,而这样的水平才是商业航天的开始。时空道宇借鉴汽车产业,搭建卫星超级工厂。时空道宇作为吉利旗下的商业航天企业,在自创立之初就带有汽车产业基因,其卫星超级工厂就借鉴了汽车产业智能化、自动化等大规模量产制造模式,实现卫星量产AIT的颠覆性创新。通过模块化设计、柔性生产、智能制造等技术,采用流水线并行生产等方式,可以把卫星的设计生产周期大幅压缩,大幅降低卫星的制造成本,可以灵活满足不同型号规格的卫星总装、集成与测试。目前公司可实现日产一颗卫星,卫星生产成本下降45%左右,为星座快速组网建设助力。基于强大的量产交付能力,时空道宇卫星超级工厂一方面赋能自身“未来出行星座”的卫星批产,于2022年4月完成了低轨“未来出行星座”首个轨道面卫星研制,并于当年6月在西昌卫星发射中心以一箭9星的方式成功发射入轨;另一方面也对外提供卫星批产及一站式在轨交付服务,助力中国卫星星座快速建设,加速卫星产业链快速发展。(三)论发射:运力存在差距,从火箭技术和发射资源上积极追赶我国火箭产业在低轨卫星运载上与世界先进水平存在差距,正奋起直追。我国的火箭一直在世界处于优势地位,在火箭型号数量、发射成功率、运载能力、运载价格等均有一定的竞争优势,并曾在2021年超过美国成为全球第一多火箭发射次数的国家,特别是长征5号B成功发射,近地轨道运载能力达到22吨,进一步奠定了我国大型运载火箭世界第一梯队的地位。目前我国现役火箭共有25款火箭,其中长征系列共16款,可以看到有越来越多商业火箭公司的加入。SpaceX的横空出世后,我国的火箭产业在低轨卫星的运载上呈现了一定的落后局面,主要是在一箭多星和可回收技术上与世界先进水平之间存在较大差距,并不能很好地适应低轨卫星发射的需求。但从近期的产业发展和未来的规划上,可以看到,我国的火箭产业,包括相关院所和商业火箭公司,都正呈现奋起直追的态势。低轨卫星火箭核心技术发展-1:一箭多星技术不断刷新记录。我国的一箭多星技术不断取得突破,2023年6月15日,长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心将吉林一号高分06A星等41颗卫星成功送入预定轨道,刷新了我国一箭多星最高纪录,布局设计采取了38颗卫星壁挂+3颗卫星侧壁的布局方式。长征二号丁是由航天八院抓总研制的常温液体两级运载火箭,700公里太阳同步轨道运载能力为1.3吨,具备发射不同轨道要求单星、多星的能力。此前我国的一箭多星记录是2023年6月7日由力箭一号遥二运载火箭所创造的,实现了一箭26星,力箭一号遥二火箭是中国科学院力学研究所和中科宇航研制的小型固体运载火箭。低轨卫星火箭核心技术发展-2:火箭回收技术持续突破。火箭的可重复发射利用是冲破卫星互联网竞争壁垒的一大关键因素,目前我国在火箭可回收技术上还存在较大差距,美国包括猎鹰9号、重型猎鹰和新谢泼德等火箭/飞行器均已具备回收技术,美东时间2023年12月23日,编号B1058.19的猎鹰9号一级火箭更是突破性创下“一箭19飞19回收”新纪录。我国的火箭回收技术也在持续突破,不断拉近与先进水平的差距,其中长征十号运载火箭衍生出的无助推构型火箭一子级可重复使用的一系列关键技术原理试验已取得圆满完成,此外民营火箭企业的可回收技术同样取得较大突破。2023年12月10日,星际荣耀研制的双曲线二号可重复使用液氧甲烷验证火箭(SQX-2Y)在我国酒泉卫星发射中心开展第二次飞行试验任务,任务取得圆满成功,实现了国内首次可重复使用火箭的复用飞行,该火箭此前在11月2日已成功完成最大高度178.42米的VTVL飞行试验。发射场资源不断丰富,我国商业发射能力持续补强。目前我国拥有4个航天发射场,分别为酒泉航天发射场、太原航天发射场、西昌航天发射场以及文昌航天发射场,另外还有一个海上发射母港海阳东方航天港及若干海上发射船。发射场数量不足,发射工位紧缺,还不能完全满足大规模商业发射的需求。为了解决我国商业航天发射资源相对紧缺的局面,我国计划在海南省文昌市东郊镇建设国内首个商业航天发射场,即海南商业航天发射场,进一步提升我国商业运载火箭发射能力。2023年12月29日,海南国际商业航天发射中心一号发射工位正式竣工,未来将用于发射长征八号,年发射量16发。预计发射场将在2024年第二季度实现首发,目前尚有两个发射工位在建,一个在规划中,其中2号工位为我国首个液体通用型发射工位,可兼容10家火箭公司19个型号的火箭发射,年发射量16发;3号工位(在建)和4号工位(规划中)均为小型固体火箭发射工位。随着海南文昌商业发射场逐步建设完工,我国将快速补强商业发射场资源,为未来高密度组网发射提供必要基础条件。此外还有宁波象山商业航天发射场也在建设中。(四)论应用:早期探索卓有成效星座尚未规模组网,应用已在早期探索中。目前国内的低轨卫星星座尚未规模建成,但用户段应用侧的产品开发和商业尝试已经开始。我们认为,在汽车和手机这两个领域,有望会成为低轨卫星通信ToC的率先切入点。尽管目前的应用还处于早期的实现连接和覆盖阶段,但预计随着未来部署组网低轨卫星数量的增加,相关配套监管政策的清晰,可闭环商业模式的成熟,会有越来越多的卫星通信终端出现,并从目前的仅支持文本短信传输,演进到增加语音支持,再演进到具备4/5G网络传输数据功能,从而最终实现广覆盖、大容量、高速率低轨卫星互联网的构建。车机直连卫星:依托时空道宇星座,极氪实现车机直连卫星。借助时空道宇的“未来出行星座”,汽车成为了低轨卫星通信首个落地ToC的应用,这为我国低轨卫星互联网商业应用提供了一个尝试探索的方向。2023年10月27日,极氪正式宣布纯电猎装超跑极氪001FR,率先量产实现车载卫星通信功能,能提供双向卫星消息与卫星通话服务,同时时空道宇还推出全球首个卫星互联网车载一体化玻璃天线、“车-端”一体化设计的高通量卫星互联网终端。随后12月27日发布的极氪007,车机可以实现直接给手机号发送卫星消息,接收方可以获取位置信息,并可通过链接查看详细的地理位置和回复消息。此外未来吉利也会推出类似搭载卫星通信技术的车型。手机直连卫星:用户消费习惯正逐步培养,直连低轨卫星的手机终端面世在即。目前可实现直连卫星的手机已经实现商用,包括通过北斗短报文的华为Mate50系列,通过天通卫星的华为Mate60Pro系列和荣耀Magic6系列,都还不是通过低轨卫星组网,但这些终端是直接ToC,点燃了市场对卫星通信的认知,预计促进消费者在卫星通信消费习惯的培养。目前我国尚未有手机实现与低轨卫星的连接通信,但业界已有比较充分的布局,我们预计2024年或出现可直连低轨卫星的手机终端。在2023年3月30日,吉利旗下的两家公司,魅族与时空道宇宣布联合开发卫星通信芯片魅族天问S1,天问S1基于时空道宇自研瞬至芯片架构定制开发,可实现双向卫星通信功能,包括自定义长文字和语音的双向收发。同期发布的魅族20INFINITY即是搭载天问S1的首款手机,但手机实际上市时还不具备卫星通信功能,我们认为,因为其搭载的是自研的低轨卫星通信系统,正式运营涉及到相关电信业务经营许可、频率许可等监管审批和认证准入,可能需要等待政策落地才能正式开放。此外还有银河航天已在灵犀03星上成功实现了国内首例终端到终端(T2T)低轨卫星通信测试,2023年7月紫光展锐推出首颗5GIoT-NTN卫星通信SoC芯片V8821,星思半导体在2023年初推出了支持5GNTN标准的宽带卫星手机基带芯片CS7610和超宽带卫星终端基带芯片CS7810。行业应用:或成为低轨卫星互联网率先落地的场景。我们认为,相比于toC的应用需求还需要较长时间的商业探索和消费习惯培养,面向行业用户的低轨卫星互联网应用由于适用场景匹配度高、经济效益明显、项目推广容易等特点,有可能会率先落地。在面向工业互联、物联网、数据采集、应急通信以及特殊机构等场景中,用户存在区域大容量通信和远程数据传输的需求,而通过低轨卫星互联网的接入,以及地面公/专网系统的协同,可以很好地满足这些行业应用场景的需求。银河航天的低轨卫星动中通天线通过与业界顶尖厂家合作,采用了国产的低成本高性能硅CMOS射频T/R芯片和瓦片式天线阵面设计,在单块多层PCB电路板上集成了微带天线面、馈电网络和射频T/R芯片,使平板相控阵天线产品具备尺寸小、增益高、功耗低、成本低等优点,提升了用户体验,有助于低轨互联网在行业应用侧的落地。三、低轨卫星互联网产业链长、涉及面广低轨卫星通信组网系统复杂,产业链条长空间大。低轨卫星互联网的构成复杂,组网规模庞大。一般来说可以分成空间段、地面段和用户段三大部分,其中包含了卫星产业、火箭产业、通信产业、消费电子产业等多个完整细分产业。三段结构内会包含独立而又有部分复用的产业上中下游,因此卫星通信是一个非常大的产业范畴,产业链条长且市场空间大,其产业经济的发展对国民经济发展具有较深远的影响,根据央视新闻报道,目前我国卫星通信市场规模在800亿元人民币左右,卫星通信和遥感业务为主的卫星服务业,2022年全球整体收入为1130亿美元。空间段最先产业落地,用户段最晚落地但弹性空间大。从节奏上看,空间段内的通信卫星主要承担了用户接入的核心功能,是组网的起点,正如地面5G网络建设是基站先行,空间段也会是低轨卫星通信建设中最早落地的部分,特别是在有ITU关于卫星频轨资源的时限相关规定下,卫星的制造发射入轨紧迫性更高,预计会成为产业投资的首要方向。地面段会随着空间段卫星数量渐成规模后逐步释放信关站需求。当网络的覆盖范围、接入容
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