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卫星互联网行业研究:卫星互联网建设加速,天地一体化通信可期

未来智库  · 公众号  ·  · 2024-12-07 08:37

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(报告出品方/作者:华创证券,吴鸣远、祝小茜)

一、发展卫星互联网意义深远,建设天地一体泛在连接

(一)卫星互联网:新基建信息基础设施,构建天地一体融合通信

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 或多个地面站或手持终端以及航天器和地面站间的通信。卫星通信可以补足蜂窝移动通 信地域覆盖不足问题,且能满足应急情况下的通信需求。相较于传统地面通信,卫星通 信所提供的移动通信服务具有跨度大、距离远、机动性强、通信方式灵活等优点。

卫星互联网是卫星通信发展的高级阶段: 随着高功率转发器、集成电路技术和 VSAT 技术的日益成熟,用户终端天线口径可 以降到米级,同时,卫星和终端的集成度进一步提升,卫星和运载火箭研制成本大 幅降低,卫星通信逐步从早期专线、专网时代,过渡到以个人宽带接入为主的卫星 互联网时代。 卫星互联网是基于卫星通信技术,通过发射特定数量的卫星形成规模组网,实现全 球范围辐射,向地面和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络。作为 地面通信的重要补充,卫星互联网具有低延时、低成本、广覆盖、宽带化等优点。

高、中、低轨卫星互联网有望相互补充,融合发展。根据卫星运行的轨道平台高度不同, 可以把卫星分为高轨卫星(20000km 以上)、中轨卫星(2000km-20000km)和低轨卫星 (200-2000km)。中高轨道卫星具有覆盖优势,单颗 GEO 卫星可覆盖近 1/3 地球表面积; 由于高轨卫星相对地面处于静止状态,所以地面接收终端无需跟踪卫星的运动,对准一个方向即可。低轨卫星具有信号衰减和传播延迟低,组网可覆盖全球以及便于与地面网 络融合等优点。

天地一体化融合通信,成为行业发展趋势。 全球卫星通信事业起步于 20 世纪中叶,并历经模拟通信、数字通信发展阶段。1957 年苏联发射了第一颗人造卫星;1963 年美国发射了第一颗地球同步卫星。1965 年国 际卫星通信组织发射了第一代“国际通信卫星”(INTELSAT-1),正式承担国际通信 业务,标志着卫星通信时代的到来。60-70 年代,卫星通信主要通过模拟信号传输信 息。80-90 年代,数字传输技术开始大规模应用于卫星通信中,甚小口径终端(VSAT) 的出现,为大量专业卫星网络的发展提供了条件。 20 世纪 90 年代以来,通信卫星由窄带到宽带组网,与地面通信由竞争到融合。20 世纪 90 年代到 21 世纪初,“铱星”(Iridium)和“全球星”(Globalstar)等窄带卫星 计划相继提出,卫星互联网参与地面通信网的竞争。第二代“铱星”、第二代“全球星” 等为地面通信提供补充备份。2018 年以来,“一网”(OneWeb)、“星链”(Starlink) 等低轨卫星通信系统步入与地面通信融合发展阶段,可弥补 3G、4G,乃至 5G 地面 基站建设不足造成的“数字鸿沟”问题。

我国卫星通信事业历经 50 余年发展,成就显著。 1970 年我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功,通信卫星事业正式起步。 1997 年东方红三号卫星的成功发射,可用于电视传输、电话、电报、传真、广播和 数据传输等业务。目前,我国在卫星广播通信领域主要建设了中星、亚太系列通信 广播卫星系统。我国卫星通信运营商中国卫通集团股份有限公司运营管理着 18 颗在 轨民商用通信广播卫星,覆盖了中国全境、东南亚、南亚、中东、非洲以及欧洲和 太平洋地区。我国的高通量通信卫星已达到百 Gbps 水平,在全球居于前列。 2016 年我国自主化卫星移动系统的“天通卫星”计划发射首星。2018 年后,我国卫星 互联网事业起步,“虹云”、“鸿雁”星座试验星相继发射。2020 年和 2021 年我国分别 提出了 GW 星座和 G60 星座等卫星互联网布局计划,并开始发射实验星。当前我国 正在发展以固定业务为主的高通量卫星通信系统和以移动业务为主的卫星移动通信 系统。

我国重视推进高、中、低轨卫星协调发展,构建天地一体信息网络。 卫星互联网属于我国“新基建”范畴中的信息基础设施。在 2020 年 4 月份例行新闻 发布会上,国家发改委创新和高技术发展司司长伍浩表示,新型基础设施的主要内 容之一是信息基础设施,主要指基于新一代信息技术演化生成的基础设施,其中包 括以 5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施。 我国重视推动高、中、低轨卫星协调发展。2021 年 11 月,工信部发布《“十四五”信 息通信行业发展规划》,表示将推动高轨卫星与中低轨卫星协调发展。推进卫星通信 系统与地面信息通信系统深度融合,初步形成覆盖全球、天地一体的信息网络,为 陆海空天各类用户提供全球信息网络服务。积极参与卫星通信国际标准制定。鼓励 卫星通信应用创新。 我国正逐步加强卫星互联网产业发展指引。2023 年 2 月,工信部发布《关于电信设 备进网许可制度若干改革举措的通告》,调整部分电信设备监管方式,对卫星互联网 设备、功能虚拟化设备,按照《电信条例》《电信设备进网管理办法》等规定,纳入 现行进网许可管理。

(二)卫星频轨资源竞争激烈,加快卫星组网布局意义深远

1、卫星频轨是稀缺的“不可再生资源”,国际遵循“先登先占”原则

卫星通信使用到的频段涵盖 L、S、C、Ku、Ka 等,C 频段和 Ku 频段的频谱资源已十分 紧张,“星链”、“一网”抢占 Ku 频段;拥有较大带宽的 Ka 频段可为高速卫星通信、千兆 比特级宽带数字传输、高清晰度电视(HDTV)、卫星新闻采集(SNG)、甚小口径卫星终 端站(VSAT)、直接到户(DTH)业务以及个人卫星等新业务提供良好的频谱资源保障。 中轨 O3b 系统已优先抢占 Ka 频段,未来 Ka 频段竞争或趋于白热化。Q、V 等更高频段 资源正在成为各国申报储备最新目标,有较大可利用空间。

2、卫星互联网或成信息化作战的“兵力倍增器”,对于国家安全而言意义重大

国家安全的需要加速了低轨星座的发展。据远望智库指出,俄乌冲突展示了基于太空的 互联网连接,以及它通过开源数字战争带来的不对称力量的倍增效应。 近年来,国际航天强国长线布局现役军事卫星通信系统能力升级与后续型号延续性发展。 据 2024 年张祎莲、王韵涵等《2023 年国外通信卫星发展综述》一文指出,2023 年美、 俄、欧均发射了高轨军事通信卫星,对其骨干系统的作战能力进行补充。此外,美国天 军发布了下一代防护战略通信卫星“演进战略卫星通信系统”(ESS)项目招标草案。英国 也以其国防部为主体积极推进下一代天网-6(Skynet-6)卫星项目,“天网”新系统预计在 2028 年正式投入运行。

随着全球低轨宽带通信星座建设热潮兴起,低轨卫星组网为军事作战通信保障应用提供 了新思路、新方案。 据 2024 年张祎莲、王韵涵等《2023 年国外通信卫星发展综述》一文指出,美国已从 国家战略上确定了天基力量向更具弹性的太空体系结构转变的要求,未来,军用低 轨通信星座将成为美顶层作战概念“联合全域作战”的骨干和核心架构,高效服务于 军事作战能力升级。2023 年美军“黑杰克”星座规模由 20 颗卫星缩减至 4 颗,已完 成全部卫星部署。 美国太空探索公司(SpaceX)还专门设立了“星盾”(Starshield)计划:将利用 SpaceX的星链技术和发射能力来支持国家安全工作,其计划在 3 年内在近地轨道上部署超 过 1.5 万颗卫星,这些卫星具备通信、导航、遥感等基础功能,同时可提供数据加密 传输、战场信息感知等多项服务。截至 2024 年 9 月初,SpaceX 已累计发射 78 颗“星 盾”卫星。

3、“手机直连”打开卫星互联网民用市场,星地网络融合取得重要突破

卫星互联网创新应用,有望带动天地网络从无缝通信,到泛在连接、泛在智能。 根据中国移动 2024 年 2 月发布的《面向天地一体的卫星互联网创新应用场景白皮书》, 未来卫星互联网将围绕着“1+N+X”的理念逐步蓬勃发展:1)“1”即卫星互联网与地面网络 深度融合形成的天地一体网络;2)“N”即拓展接入天地一体网络的 N 个行业终端与个人 移动终端,促进卫星互联网与行业融合;3)“X”即汇聚多元数据、打通多维技术能力, 延伸服务内容与生态边界,深化卫星互联网与各行各业的融合共建,赋能个人、行业、 社会数智化发展,构筑协同一体的共建共荣卫星互联网生态。

手机直连卫星通信技术(D2D)不断突破,天地网一体无缝通信取得重要成就。 自华为 Mate50 系列手机、苹果 iPhone14 系列手机发布后,vivo、Oppo、小米、荣耀等手 机企业采用各种技术加速推出“手机直连卫星”服务。摩托罗拉在 MWC2023(2023 年世 界移动通信大会)上推出了一款名为 Defy Satellite Link 的小设备,该设备可让任何 iPhone 或安卓手机,通过蓝牙与卫星连接,实现双向卫星通信。据 SpaceX 公司透露,其借助 TMobile 的网络基础设施,已能通过 Starlink 卫星成功发送短信和视频,并计划在 2024 年 实现短信服务,在 2025 年实现语音、数据和 IoT(物联网)服务。

二、低轨通信卫星升级组网加快,SpaceX“星链”发展领跑全球

(一)全球低轨卫星通信系统升级换代,新兴星座加快组网布局

火箭发射成本降低、卫星制造能力提升,以及集成电路技术的进步等因素共同促进了全 球低轨卫星通信系统的发展。 美国“铱星”(Iridium)、“全球星”(Globalstar)、“轨道通信”(Orbcomm)等三大传统低轨 卫星通信系统已经完成升级换代,逐步向星载多功能综合、卫星物联网等方向发展。一 网(OneWeb)、星链(Satrlink)、低轨卫星(LEOSat)、电信卫星(Telesat)等低轨星等 都在不同程度地进行频率更迭,以满足高频段信号对低轨卫星星载载荷业务的支撑。据 统计,当前全球有超过 300 个低轨互联网星座项目在运营或正在建设中。

SpaceX 的星链在“一箭多星”和火箭回收利用等方面颠覆技术创新也极大地降低了卫星发 射成本。据 2024 年陶滢,蒋文婷,高曌等人《卫星互联网现状与发展展望》一文指出, 除了火箭技术的发展外,低轨互联网系统的发展同样有赖于星地系统能力的提升,例如: 1)对于卫星,光学星间链路技术、相控阵波束形成技术、数字处理技术等是核心;2)对 于网络,拓扑动态性管理、星地链路切换、路由算法设计、信关站布局优化等是关键;3) 对于终端,则主要是小型化设计等问题。

(二)“星链”盈利之路:卫星网络、用户结构不断丰富,火箭运力不断增强

1、火箭价值:从猎鹰 9 号到星舰,LEO 运力或提升至百吨以上,发射成本或降至每公 斤数百美元量级

猎鹰 9 号是星链卫星的主要运载火箭,可复用火箭边际发射成本低至 1500 万美元。 美国太空探索技术公司(SpaceX)发射“星链”卫星主要采用自研火箭猎鹰 9 号(Falcon 9)。猎鹰 9 号是世界上第一个轨道级可重复使用火箭,是一款两级火箭,一级使用 9 台 梅林(Merlin)发动机,可重复回收使用。截至 2024 年 9 月初,猎鹰 9 号通过 191 次精 准的发射,成功部署了 7001 颗星链卫星。预计星链全球订户约 350 万。 根据 2022 年刘洁、丁洁、李翔宇、王铮《“猎鹰”9 火箭的发射成本与价格策略分析》一 文,2020 年全新猎鹰 9 号火箭报价为 5000 万美元。一级、二级火箭在全新火箭成本中占 比分别为 60%、20%;整流罩在火箭成本占比 10%。通过重复回收利用一级火箭和整流 罩,复用火箭成本可降低至 1500 万美元。未来如果可以实现二级复用,则复用型猎鹰 9 号的边际发射成本将有望降低至 500-600 万美元。

SpaceX 猎鹰 9 号地轨道发射成本全球领先。根据 2023 年朱雄峰、刘阳、刘鹰等人《猎 鹰-9 运载火箭发射成本研究》一文,根据美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的运载火 箭发射成本统计数据,猎鹰 9 号 LEO 发射成本约 1.8 万元人民币/公斤,领先全球。

根据星链(Starlink)2028 年后基本维持在每年 8000 颗以上的发射计划,SpaceX 的猎鹰 9 号的运力仍显不足。2023 年田丰《猎鹰重型火箭,缘何狂揽 NASA 十年订单》一文指 出,SpaceX 公司的猎鹰重型(Falcon Heavy)基于猎鹰 9 号芯一级并联而来,随着猎鹰 9 号从 1.0 升级至 Block 5 型,LEO 运力从不足 10 吨增至 22.8 吨,猎鹰重型的运力也从 53 吨提升至 63.8 吨。

“超重-星舰”有望实现“星链”大批量发射,并将每公斤低轨卫星发射成本降低至百美元量 级。 “超重-星舰”(Super Heavy-Starship)是 SpaceX 为满足载人绕月飞行、火星探索和“星链” 大规模发射需求而研制的重型火箭,全长 119m,起飞重量达 5000 吨,起飞推力约 7590 吨,优化的、完全可重复使用的星舰的有效载荷为 150 吨(LEO),若不考虑重复使用, 星舰的有效载荷可达 250-300 吨,有望超过土星五号,成为全球体积最大、推力最强的运 载火箭。 据 2023 年谭胜、朱雄峰、刘鹰等人的《“超重-星舰”基本情况与应用前景分析》一文,“超 重-星舰”采用极低成本的不锈钢材料、无整流罩一体化设计、过冷加注技术、低成本重量 轻的隔热瓦、模块化设计方案、全箭仅用一型发动机、两级完全重复使用等多种颠覆性 设计方案和技术,有效降低了研制、生产和使用成本,且提高了生产效率和可靠性,可 将 LEO 运输成本降低到每千克百美元级甚至更低。 2024 年 6 月 6 日,星舰第四次试飞,超重型助推器软着陆成功,据 SpaceX 在社交媒体 发帖称,“星舰”本体确认在印度洋溅落。据马斯克宣布,星舰第五次星舰轨道试飞任务 (IFT-5)预计 11 月进行,即超重助推器(B12)及星舰飞船(S30)的组合体。

2、星座设计:“星链”卫星设计小型化、标准化,单星成本或低至 50 万美元以下

星链(Starlink)星座是美国太空探索技术公司(SpaceX)于 2015 年提出的低轨卫星互联 网计划,旨在建立一个覆盖广、容量大、时延低的天基通信系统,为全球范围提供高速 互联接入服务。星链计划分两期,总规划发射约 4.2 万颗卫星: 第一期星链(星链一代):由 2 个子星座 12000 颗卫星以及相关地面控制设施、网关 地球站(Gateway)和用户网络终端构成。其中,星链星座的空间段计划由 4409 颗 分布在 550km-1300km 左右的低地球轨道(LEO)卫星和 7518 颗分布在 340km 左右 的极低地球轨道(VLEO)卫星构成,组网卫星总数达到 11927 颗。 第二期星链(星链二代):据美国联邦通信委员会(FCC)的备案显示,SpaceX 公司 在完成初步发射 1.2 万颗卫星后,进一步计划在 340~614km之间 9 个不同轨道高度、 多个倾斜轨道面上部署 29988 颗卫星,以增加太阳同步轨道卫星数量并提升卫星在 纬度上均匀分散的能力,确保更好、更一致的全球覆盖。 星链卫星版本不断迭代,共计 5 个版本。在“星链”卫星不断迭代更新过程中,SpaceX 已 经发展出试验星(Tintin A/B)、V0.9、V1.0、V1.5 和 V2.0 不同版本的星链卫星。其中, V0.9、V1.0 和 V1.5 用于星链一代,V2.0 用于星链二代。

星链卫星设计小型化、标准化、多功能化,以缩短研制周期,降低制造和发射成本。据 2023 年王迪、杨广华、秘倩等人《“星链”星座建设关键技术研究》一文指出,为增加卫 星一次发射数量,充分利用火箭载重量和载荷空间,星链卫星采用了小型化和标准化设 计,简化接口,采用模块化部件,降低卫星质量和尺寸。 星链卫星结构布局上采用创新的平板设计,并仅装备单个太阳能电池阵,卫星在运 载火箭整流罩内采用堆叠方式安装,最大限度地减小体积,猎鹰 9 号运载火箭一次 最多可发射 60 颗 1.0 版本卫星或 53 颗 1.5 版本卫星。 星链卫星天线系统由 4 套相控阵天线系统和 2 个抛物面天线系统组成,可以实现极 高的数据量发送和传发,比常规容量通信卫星成本低一个数量级。“星链”V1.5 版本 卫星上还装载有光学空间激光器,能够构建激光通信链路。

据摩根士丹利估算,星链卫星制造成本在 100 万美元/颗。马斯克曾公开透露,在复用一 级火箭和整流罩的乐观状态下,单星的成本可降低至 50 万美元。若星舰研制成功,有望 一次性发射 300 颗星链卫星,发射成本进一步降低。

3、卫星应用:终端硬件销售配合订阅收费,2023 年星链营收或达 41.78 亿美元

根据 2024 年秦明宇,刘帅军,徐帆江等人《Starlink 星链终端服务与盈利测算》一文, SpaceX 共推出星链终端的三代标准版本以及多种衍生版本: 第一代为圆形终端,目前已经停产,逐渐被第二代和第三代替代。 第二代标准(电机)驱动(Standard Actuated)终端。SpaceX 基于此版本推出了高性 能(High Performance)、扁平高性能(Flat High Performance)、航空(Aviation)等 多款衍生版本。 第三代标准(Standard)终端。星链目前发行的终端正在从标准(电机)驱动版本过 渡到标准版本。

目前,SpaceX 的服务对象已从最初的消费者市场扩展到国家安全、企业、移动、海事和 航空等多个领域。相应地,星链服务分为 Standard、Priority、Mobile、Mobile Priority、 Aviation 五种收费模式,前两者是固定类,适用于住宅用户和商业服务客户;Mobile 和 Mobile Priority 为移动类,适用于房车漫游、海事用户等,Aviation 主要提供给商业航空 公司使用。

星链终端根据性能和应用场景的不同,售价分布在 599 美元到 15 万美元区间;终端订阅 套餐价格在 120 美元到 1 万美元区间。

据彭博报道,据 SpaceX 公司首席财务官 Bret Johnsen 表示,星链在 2023 年年底首次实 现盈利。据 Jack Kuhr 和 Mo Islam 发表在 Playload 上的《Estimating SpaceX’s 2023 Revenue》 一文测算,2023 年 SpaceX 收入 87.21 亿美元,其中,星链业务贡献为 41.78 亿美元。结 合三体引力波公众号相关整理,2023 年星链业务具体构成包括: 住宅用户:住宅用户 2023 年新增 101.5 万套,硬件价格按照 550 美元进行测算(国 际官网售价不一,按照美国官网价格测算)。订阅费用,国际月费较低,从 40 美元 到 105 美元不等,美国地区订阅费用 120 美元起。全球用户占总客户的 41%,大部 分来自日本、欧洲、加拿大、澳大利亚等发达地区。订阅单价 400 美元/月,订阅量 183.5 万份,加权订阅月数 9.32 个月。 房车漫游:据估测,SpaceX 在去年年底拥有近 40 万房车漫游用户。每月订阅资费 已从 150 美元/月,提高到 200 美元/月,据估算这会带来 6.79 亿美元的订阅收入。 商业用户:截至 2023 年底,Starlink 已签约 6 万名商业用户(仅占总用户的 2.6%), 这意味着星链用户群体绝大多数都是个人或家庭用户。 海事用户:2023 年累计用户达到了 1 万人。 航空用户:硬件成本为 15 万美元,月费为 2.5 万美元。2022 年星链为 80 架飞机提 供配套,SpaceX 还有 400 架飞机合同在身。 政府网络安全:假设由于乌克兰和其他国家越来越多地采用星链进行军事通信,该 服务的收入已增长至每月 4000 万美元。加权订阅月数 12 个月。

天文学家乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)的一项研究显示,迄今为止,SpaceX 已 经发射了 6700 多颗星链卫星,其中 5900 多颗处于运行轨道。在全球范围内,星链目前 为全球 100 个国家和地区的 300 多万用户提供服务。据市场研究和咨询公司 Quilty Space 预测,2024 年星链有望实现 66 亿美元营收,并有望首次实现正自由现金流。

三、我国重视高低轨通信卫星互补,商业运载火箭加快迭代

(一)高轨卫星互联网初步建成,高通量卫星通信前景广阔

我国首张高轨卫星互联网初步建成。 我国首颗高通量通信卫星中星 16 号于 2017 年 4 月 12 日发射,首次搭载了 Ka 频段通信 载荷,整星容量达 20Gbit/s,超过了之前我国研制的所有通信卫星容量的总和,是我国首 颗超百 Gbps 容量高通量通信卫星,意味着我国卫星通信进入了高通量时代。 近年来,随着亚太 6D 卫星(2020 年 7 月 9 日发射,容量达 50Gbit/s)、中星 19 号卫星 (2022 年 11 月 5 日发射,Ka 频段容量 10Gbit/s)、中星 26 号卫星(2023 年 2 月 23 日发 射,超百 Gbit/s 容量)相继成功发射和部署,我国已初步建成首张完整覆盖我国国土全 境及“一带一路”共建国家沿线重点区域的高轨卫星互联网。 据央广网报道,中国卫通将推动更大单星容量卫星建设,预计到“十四五”末,高通量通信 卫星总容量将超过 500Gbps,届时,将为我国及“一带一路”共建国家沿线航空、航海、应 急、能源、林草等行业及普遍服务用户提供高速的专网通信和卫星互联网接入服务。

2024 年我国已顺利发射 2 颗卫星互联网高轨星。1)2 月 29 日长征三号乙运载火箭成功 将卫星互联网高轨卫星 01 星发射升空,该星发射成功将提高我国互联网的效率与质量。 2)8 月 1 日长征三号乙运载火箭将卫星互联网高轨卫星 02 星顺利送入预定轨道,发射 任务取得圆满成功。 新一代高通量卫星将与地面网络进一步兼容。据 2024 年李立《高通量卫星有效载荷新技 术研究与展望》一文指出,新一代高通量卫星通信系统传输能力已相当于 4G 水平,体系 结构方面与地面互联网高度兼容。未来,基于 5G、6G 的地面网络和基于卫星的天基网 络将共同组成天地一体化网络,为具备广覆盖、大带宽和高速率特点的高通量卫星通信 系统提供了更大的发展空间。

(二)低轨通信卫星组网启程,卫星互联网迎来发展新章

1、万星星座计划启动发射,低轨通信卫星加速组网

目前,我国卫星互联网万星星座规划主要包括 GW 星座、G60 星座、鸿鹄三号等。

GW 星座:2020 年 9 月,我国向国际电信联盟(ITU)递交了一份卫星频谱分配文 件,申请了包括两个名为 GW-A59 和 GW-2 的低轨宽带卫星星座计划在内的 12992 颗卫星的频谱分配。这两个 GW 计划的实施主体为中国卫星网络集团有限公司。中 国卫星网络集团有限公司成立于 2021 年,注册资本 100 亿元,由国务院国资委全资 控股。

G60 星座:又名“千帆星座”,由上海市政府支持,于 2023 年启动建设。上海垣信卫 星科技有限公司是 G60 星座建设的核心公司。G60 星座包括三代卫星系统,采用全 频段、多层多轨道星座设计,旨在提供宽带互联网服务,官方规划 2024 年完成 108 颗卫星发射,到 2025 年底实现 648 颗星提供区域网络覆盖,2027 年提供全球网络 覆盖,2030 年实现 1.5 万颗星提供手机直连多业务融合服务。

鸿鹄三号:2024 年 5 月北京蓝箭鸿擎科技有限公司(曾用名:上海蓝箭鸿擎科技有 限公司)向 ITU 提交了预发信息(API)。该文件概述了鸿鹄-3(Honghu-3)星座的 计划,它将在 160 个轨道平面上总共发射 10000 颗卫星。北京蓝箭鸿擎科技有限公 司成立于 2017 年,大股东为我国中大型液氧甲烷运载火箭民用核心供应商蓝箭航天空间科技股份有限公司。

千帆星座组网启程,我国卫星互联网事业迈入新篇章。2024 年 8 月 6 日 14 时 42 分,长 征六号甲运载火箭在太原卫星发射中心发射升空,将千帆极轨 01 组 18 颗卫星准确送入 预定轨道,发射取得圆满成功。未来一段时间内,我国万星星座计划或将陆续迎来批量 发射组网。 千帆星座采用数字化设计和模块化生产方式,有望提升卫星研制效率。1)据 IT 之家报 道,千帆星座发射的首批 18 颗商业组网卫星采用上海格思航天自主研发的可堆叠型平板卫星平台,每颗卫星重 300kg。2)据北京日报引“千帆星座”总设计师曹彩霞介绍,平板 卫星堆叠发射从结构设计到单机设计,均采用全数字化方法;在生产环节采用数字化自 动化测试,大幅提升了研制效率;3)首批发射的 18 颗星由上海微小卫星工程中心研制, 后者建立了模块化、标准化卫星产线,具备年产 300 颗以上卫星的能力,未来将可支持 1 箭 36 星发射。

2、卫星通信产业链加强资源整合,积极布局天地一体通信未来

央企牵头整合中国卫星通信资源,推动国内通信事业向着空天地融合方向发展。 中国时空信息集团有限公司近日成立。2024 年 4 月 20 日,中国时空信息集团有限公司 在雄安新区注册成立,该公司的股东包括三大央企:中国卫星网络集团有限公司持股 55%, 中国兵器工业集团有限公司持股 25%,中国移动通信集团有限公司持股 20%。经营范围 含卫星导航服务、卫星通信服务、大数据服务、数据处理和存储支持服务、人工智能双 创服务平台、人工智能公共数据平台、气象观测服务、地震服务等。

电信运营商牵头卫星通信产业链上下游资源整合,积极布局天地一体通信未来。 中国联通与华为、银河航天已签署“空天地一体化战略合作伙伴协议”。2020 年 6 月中国 联通与华为、银河航天共同签署了“空天地一体化战略合作伙伴协议”,计划将地面系统 和卫星系统融合发展,组建一个覆盖全球通信网络。该计划第一阶段发射 144 颗低轨卫 星,第二阶段再增加 800 颗,最终实现总共 2800 颗低轨卫星,完成星座组网。 中国移动在卫星研制、机构管理、产业协作上,积极推动地面网络与卫星网络融合互补。 中国移动发布“中国移动透明转发试验星”试制及相关服务招标信息,银河航天、华 为、中兴近日中标。 2024 年 6 月 7 日,根据中国移动官网消息,由中国移动通信有限公司研究院负 责采购的中国移动试验星试制项目公布中标结果,华为、中兴、银河航天 3 家 成功胜出。中国移动本次集采的试验星将成为中国移动继 2024 年 2 月成功发 射的“中国移动 01 星”与“星核”验证星之后的第 3 颗低轨卫星。 “中国移动 01 星”由中国移动联合星移联信共同研发,是全球首颗可验证 5G 天 地一体演进技术的星上信号处理卫星。“星核”验证星由中国移动联合中国科学 院微小卫星创新研究院共同研发,搭载了 6G 新型星载核心网“星核”系统。这两颗试验星的发射意味着中国移动创新 5G 卫星通信,承接 6G 天地一体,积极 布局高速泛在、天地一体、云网融合的通信网络方向取得重要突破。

中国移动研究院成立星地融合技术研究所。2024 年 7 月 15 日,中国移动研究院宣 布设立星地融合技术研究所,旨在推进空天地一体化技术演进。星地一体研究在移 动研究院内实行二级机构管理。 中国移动与上海垣信有望开展战略合作。2024 年 8 月 9 日,中国移动上海公司与上 海垣信卫星科技有限公司签订战略合作协议。根据协议,双方将充分发挥各自在地 面网络与卫星网络领域的优势,在基础通信资源、移动通信资源、空间通信资源等 领域实现双向赋能,共同服务国家战略,融入上海发展大局,辐射长三角,共同构 建新一代多功能网络系统,进一步驱动卫星互联网与低轨通信卫星产业高速发展。

3、卫星网络服务需求激增,陆海空天应用前景广阔

随着全球卫星互联网不断建设,卫星网络服务需求激增,低轨卫星互联网在陆地、海上、 空中的应用前景广阔。

(1)卫星互联网有望与地面移动通信网融合应用

随着 5G 商用牌照的发放,地面移动通信网已进入 5G 时代。6G 建设有望继续扩展增强 移动宽带(eMBB)、大规模机器通信(mMTC)和高可靠低时延通信(uRLLC)三类典 型场景的应用范围。低轨卫星通信系统有望助力 6G 实现泛在、高速、低时延。 据 2023 年禹华钢和方子希《低轨卫星互联网:发展、应用及新技术展望》一文指出,森 林防火、天然气管道监测、电力线路和铁路线监控、边境线防控等场景很难被地面移动 通信网络所覆盖,而低轨卫星网络在低密度用户接入场景下的宽带互联更具优势,其典 型的行业应用业务包括:固定网络回传业务、机动式分布业务和专网业务等。

我国积极探索卫星互联网与 6G 网络融合建设方案,成功发射首颗中轨宽带通信卫星。 2024 年 5 月 9 日,我国成功发射卫星智慧天网一号 01 星。“智慧天网”是清华大学原创提 出的中轨泛同步轨道天基网络解决方案,以 8 颗中轨宽带通信网络卫星为一组,部署在 2 万公里高度的轨道上,构成覆盖全球的通信星座,并可按需扩展为 16 星(两组)、32 星 (四组)等多种覆盖网络。星座建成后,将实现全球无盲点覆盖的个性化宽带网络服务, 可与低轨卫星互联网和高轨卫星互联网共同构建统一的空间天地 6G 网络,实现全场景、 全域下各类用户的接入。

(2)卫星互联网可拓展海洋应用

中星 16 号和中星 19 号等是我国当前服务远洋运输通信的主要卫星资源,由中国卫通负 责运营。 中国卫通集团股份有限公司的子公司鑫诺卫星通信有限公司主要从事“天地一体”卫 星通信综合应用服务业务,打造了一张以我国自有卫星资源为主、自主可控的全球 卫星宽带通信网。鑫诺公司在 2013 年推出了“海星通”品牌,目前已为中国涉海企事 业单位超过 6000 艘船舶提供了海上 VSAT 宽带卫星通信服务。2017 年,国内首颗 Ka 高通量卫星——中星 16 号发射成功,鑫诺公司相应推出了基于中星 16 号卫星的 “海星通”高通量卫星海洋宽带产品服务及解决方案。 中星 19 号卫星于 2022 年 11 月发射升空,涵盖了 C、Ku 和 Ka 等多频段通信载荷, 主要覆盖中国东部国土、东南亚、以及包括北美航线在内的大部分太平洋区域,可 以服务于远洋运输通信、航线互联网等业务。

据 2023 年禹华钢和方子希《低轨卫星互联网:发展、应用及新技术展望》一文指出,随 着我国海洋经济的发展,海上宽带 IP 业务不断出现,以往通过海事卫星实现的电话、传 真等已无法满足船舶、海员对高质量流媒体 IP 服务的需求,且海事卫星通信资费昂贵, 稳定性大打折扣。对于远洋船舶来讲,海上互联网在远洋船舶平台的重要应用场景包括: 电子海图更新与天气预报;船舶间信息共享;远程视频监控;船员通信需求,等等。

(3)卫星互联网可拓展航空应用

我国民航客机联网率仍然较低,航空互联网市场空间广阔。据深圳新闻网报道,2023 年 中国航空运输协会监事长刘树国指出,目前北美航空市场已有七成飞机实现机上互联网 服务,我国目前仅有 200 多架飞机具备机上互联网服务能力,约占民航飞机总数的 6%。 全球民航常见两类上网解决方案包括:1)ATG 模式,采用地对空宽带通信技术,地面基 站在飞机途经时提供网络接入;2)卫星通信模式,机上 WiFi 的网络服务由卫星提供。

我国目前航空互联网方案以 ATG 为主:据太空与网络引谢鹰《国内航空互联网运营现 状》一文,国内航空互联网从 2014 年东航完成空中互联网测试运行后正式起步,经过近 十年发展,其中包括三年疫情考验,截至 2023 年 7 月,共有国航、东航、南航、厦航、海航、川航、吉祥等七家航空公司的 225 架飞机提供了空中上网服务。国内航空互联网 实际上只有两张卫星网络服务,空地互联和联通航美用的都是 Ku 高通量卫星网络,已经 实现全球覆盖。星航互联使用的是 Ka 卫星网络,目前主要覆盖在国内及周边区域。 目前国内有两种运营方式:免费上网模式和收费上网模式,其中,国航采用了免费上网 模式,由航空公司购买流量,免费向乘客提供上网服务。其余 6 家航空公司都采取免费 上网与收费上网相结合的运营模式。 我国重视发展空中互联网,5 年规划目标明确。根据国家民航总局制定的《智慧民航建设 路线图》和《“十四五”航空运输旅客服务专项规划》计划,到 2025 年,客舱地空通信网 络覆盖比例达到 60%以上,国内大中型枢纽机场的对飞航班 80%以上可提供多样化空中 互联网服务;2030 年,国内航线全面实现高速、经济的空中互联网服务。 低轨卫星互联网有望弥补高轨高通量卫星的不足,改善航空互联网服务生态。据 2023 年 禹华钢和方子希《低轨卫星互联网:发展、应用及新技术展望》一文指出,现有的机上 WiFi 等大多通过同步轨道的高通量卫星提供,服务收费相对较高且通信速率较低,存在 链路不稳定、时延抖动等问题。低轨卫星互联网在民航客机上的普及,将大大优化现有 的航空互联网服务生态。

(4)我国已推出民用消费级卫星上网终端设备

国产“星链终端”正式发布,我国已推出首款民用消费级卫星上网终端设备。2024 年 6 月, 北京星途智联科技有限公司(网翎)推出了中国首款民用卫星上网终端设备——OneLinQ 网翎卫星上网机,旨在为偏远无信号地区提供高速、低延时的卫星宽带服务。该产品分 两个版本,标准版售价 2.98 万元,Pro 版售价 4.98 万元。该产品已在该公司自建商城公 开发售,用户除了购买终端,还需购买卫星流量才能使用,网翎上网机标准版流量套餐 的定价为 320 元每 G。 据网翎官方介绍,在产品体积上,网翎卫星上网机的天线面积相比二代 Starlink 终端缩小 了 20%;与同物理尺寸的天线相比,性能提升 2 倍;所连接的亚太 6D 高通量卫星,最高 支持上行 20Mbps/下行 100Mbps 带宽,实际进入使用场景,可满足十人的基本网络需求。

(三)中型主力运载火箭加速迭代,商业航天发射成本有望下行

我国在火箭型谱和运力上较航天强国仍有差距,紧密追随技术革新。 火箭按照运载能力划分,可分为小型、中型、大型、超大型和重型火箭。其中,小型运载 火箭通常以固体运载火箭为主,随着国内商业航天的发展而方兴未艾。超大型和重型运 载火箭重点面向专项工程。中型和大型运载火箭发射占比较高,可用于卫星发射。

我国长征系列运载火箭以航天科技一院和八院抓总研制为主。现役长征五号重型火箭地 球近地轨道(LEO)运力为 25 吨,中大型主力运载火箭集中在第二、三代,正加紧研制 第四代火箭。我国在研长征九号超重型运载火箭预计于 2030 年前后实现首飞,预计其地 球近地轨道运载能力超 150 吨,地月转移轨道(LTO)运载能力超 50 吨。

我国中型主力运载火箭加速迭代,商业化履约能力得到提升。 长征六号:长征六号于 2015 年实现首飞。从“长征六号”到“长征六号甲”(又称“长征 六号改”)再到“长征六号丙”,9 年时间历经三次火箭首飞。在中国的新一代运载火 箭中,长征六号也是首枚参与商业发射的火箭。2017 年 11 月 21 日,“长征六号”以 “一箭三星”的方式将“吉林一号”视频 04、05、06 卫星发射升空,实现中国新一代液 体运载火箭首次参与商业发射。执行 2024 年 8 月 6 日千帆星座首批 18 星发射任务 的长征 6 号甲采用通用产品滚动批投产的方式以适应商业发射模式。 长征八号:作为我国新一代中型运载火箭,长征八号能够满足多种轨道高度的发射 需求,并以承担太阳同步轨道发射任务为主要目标。据光明网报道,长征八号将逐 步成为我国中低轨火箭的主力,可以承担低轨卫星互联网系统组网等发射任务。长 征八号于 2020 年 12 月实现商业首飞,2024 年 4 月,航天科技集团发布了长征八号 系列运载火箭新构型“长征八号甲运载火箭”。据介绍,新构型有两个助推器,运载 能力由 5 吨提升至 7 吨,整流罩直径更大,可以完成更多规格载荷的发射任务。 为适应微纳卫星、小卫星、星座组网等呈指数级增长的发射需求,航天科技集团和航天 科工集团分别设立了中国长征火箭有限公司(隶属于航天科技一院)和航天科工火箭技 术有限公司(隶属于航天科工四院),主要承担商业发射任务。其中,中国长征火箭有限 公司运营的商业火箭包括捷龙系列火箭和腾龙系列火箭;航天科工火箭技术有限公司运 营的主要商业火箭为快舟系列固体火箭。 我国尚未实现火箭的重复回收利用,但在履约周期缩短、液氧甲烷推进剂应用以及垂直 返回技术试验等领域已取得显著成效,我国火箭制造成本仍有较大下降空间。

随着近年我国民营企业积极参与火箭全产业链生产环节,蓝箭航天等已拥有搭建完整国 内航天生产链条的能力。2023 年 7 月 12 日,由蓝箭航天空间科技股份有限公司自主研 制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发射成功,作为全球首款 成功入轨飞行的液氧甲烷火箭,标志着中国商业火箭进入 2.0 时代。 我国其他主要商业火箭公司还包括:星际荣耀、星河动力、中科宇航、天兵科技、东方 空间、箭元科技、深蓝航天等。在液体推进剂发展方向上,我国商业火箭公司各有侧重: 1)液氧甲烷:蓝箭航天和星际荣耀等;2)煤油:天兵科技、星河动力、中科宇航、东方 空间等。

从公开数据看,目前我国商业火箭每公斤发射报价有望降低至 2 万元/公斤以下: 据公开消息整理,1)长征三号乙发射成本约为 4 万元/公斤;2)快舟 11 号发射成本 可低于 7 万元/公斤;3)捷龙三号火箭最低发射成本约为 7 万元/公斤;2)长征六号 丙发射成本高于 8 万元/公斤,等等。 据新京报报道,据贝壳财经记者从蓝箭航天获悉,其朱雀二号火箭在不断优化提升, 最终价格会在 4 万-5 万元人民币/公斤,朱雀三号将为 2 万元人民币/公斤。据贝壳 财经记者从星河动力获悉,公司正在研发的中大型可重复使用的液体运载火箭“智神 星一号”发射成本不到 2 万元人民币/公斤,未来还有望降到 1 万元以下。 我国发射场地建设日益完备,商业航天发射工位供给增加。我国航天发射场已形成沿海 内陆相结合、高低纬度相结合、各种射向范围相结合的新格局。我国拥有酒泉、太原、西 昌、文昌四大卫星发射中心,并于 2019 年、2022 年分别启动建设了东方航天港海上发射 母港和海南国际商业航天发射中心。目前东方航天港已初步具备常态化海上发射能力。 截至 2024 年 6 月,海南国际商业航天发射场一号、二号工位已竣工,2 个工位将各具备 年 16 发的发射能力;酒泉卫星发射中心近年也新增商业发射工位。 我国航天发射频次位居世界前列,2024 年发射任务更加饱满。从发射频次看,根据《中 国航天科技活动蓝皮书(2023 年)》,2023 年我国共实施 67 次航天发射任务,位列世界 第二;航天器研制发射数量快速增长,研制能力大幅提升。其中,商业发射 26 次,发射 成功率达 96%;共研制发射 120 颗商业卫星,占全年研制发射卫星数量的 54%。根据规 划,2024 年中国航天预计实施 100 次左右发射任务,有望再创新纪录。

四、卫星互联网产业加强协同,助推商业航天高质量发展

卫星通信产业链主要包括上游卫星制造,中游卫星运营和服务,以及下游地面设备和卫 星应用等环节。其中: 在卫星制造环节,主要涉及卫星平台和卫星载荷两部分。其中,1)卫星平台包括: 测控系统、星务系统、热控系统、结构系统、电源系统、姿控系统等组成部分。2) 卫星载荷包括:①天线分系统,包括 T/R 芯片组和天线阵列等;②转发器分系统, 包括星载放大器等。 在卫星运营和服务环节,主要涉及卫星通信运营和卫星测控等。 在地面设备环节,主要包括:①应用网络,包括地面传输网络和数据中心等;②终 端设备,包括固定终端和移动终端等;③地面运维系统,包括信通控制、接收系统、 发射系统、天线系统等。 在卫星应用环节,主要涉及卫星物联网、移动业务、中继回传、企业网络、政府应 急通信和特种应用,以及机载通信、海事通信、宽带接入、电视广播等领域。

商业通信卫星在 2023 年全球通信卫星发射中数量占比最高。据美国卫星行业协会(SIA) 统计,2023 年全球累计发射 2781 颗卫星,其中,商业通信卫星占比 81%,遥感卫星占比 11%。 从价值量分布来看,2023 年地面设备与卫星应用产业在全球卫星产业中占比超 91%。根 据 SIA《2024 年卫星产业状况报告》的统计,2023 年全球卫星产业收入构成如下:卫星 制造产业规模达 172 亿美元(占比 6%);卫星发射产业规模达 72 亿美元(占比 2.5%); 地面设备产业规模达 1504 亿美元(占比 52.8%);卫星应用产业规模达 1102 亿美元(占 比 38.7%)。

(一)低轨卫星研制注重高效能,规模生产兼具战略和经济意义

产能是低轨卫星制造需要突破的瓶颈之一,是影响国家在太空卫星领域的资源占有水平 的重要因素。 据观察者网报道,据估计,为覆盖全球所有区域,卫星互联网需要部署成千上万颗卫星, 但近地轨道总共可容纳大约 6 万颗卫星。据赛迪顾问预测,预计到 2029 年,地球近地轨 道将部署大约 57000 颗卫星。目前通信卫星的研发制造成本主要受到生产规模的限制居 高不下,但随着近年海外 OneWeb、星链等大规模星座组建需求不断释放,低轨通信卫星大批量生产逐步实现,单颗卫星的制造成本持续降低。 据《证券时报》援引湖南大学电气与信息工程学院副院长、博士生导师黎富海教授的介 绍:“国外发达经济体在低轨卫星的设计、生产过程中起步较早,形成了较为成熟的工艺 体系,在商用器件开发、生产流程简化、功能模块化等方面做了大量工作。以 100 公斤 至 300 公斤低轨卫星为例,生产成本大约在 100 万美元左右。如果生产规模进一步扩大, 单个卫星的生产成本可低至 50 万美元。” 卫星制造包括上游配件、卫星平台和卫星载荷三部分,随着低轨卫星从定制阶段到批产 阶段,平台部分成本占比或逐步下降。 根据艾瑞咨询的数据,一般情况下定制卫星的成本结构中,平台以及载荷两个部分各占 50%;在定制卫星形成一定规模的批量生产时,平台成本被分摊,在单个卫星中的成本占 比可以下降到 30%;而对于商业卫星公司而言,理想情况下平台占卫星总成本的比例低 至 20%左右。 卫星天线在卫星制造成本中占比较高:根据电子发烧友网据公开信息测算,如果以 通信卫星中平台成本占 30%、载荷成本占 70%计算,卫星载荷成本中天线分系统占 75%,即天线分系统在卫星总成本中占比或超过 50%。

卫星制造环节既涉及总体和系统集成单位,也包括核心关键器件制造单位。其中,具备 卫星总体设计能力的科研院所包括:中国空间技术研究院(航天五院)、上海航天技术研 究院(航天八院)、中国科学院微小卫星创新研究院等。商业卫星制造公司包括:长光卫 星、银河航天、天仪研究院、微纳星空、时空道宇等。

(二)卫星测控沿天地一体化方案演进,卫星运营两种业务模式共同发展

为卫星运行提供保障功能的地球站,如提供测控、跟踪和指令功能的地球站,被认为是 空间段的一部分。 卫星测控是卫星运营的一部分,一般由专业机构负责。近年来,随着多家商业卫星运营 公司从空间技术验证阶段逐渐转入业务型卫星密集部署阶段,成本低、稳定性高、专业 性强的商业测控服务已成为市场的明确要求。大部分商业测控公司大部分立足于自建站, 实现自主可控。目前,航天驭星已建成了包含 60 余套地面站在内的全球化的卫星地面站 网和综合定标场,累计服务的卫星、火箭数量超 370,在国内商业航天测运控领域处于领先地位。天链测控拥有遍布全球的卫星地面站 30 多套。此外,西安寰宇、国科华路、西 安运控等也有一定数量的自建站。 历经四至五年的发展,航天测控领域分工逐步明确。目前,航天驭星、天链测控等公司 占据先发与技术优势,提出了从星座的整体论证、测运控管理、应用开发等一体化解决 方案,形成了产业链一体化优势。未来,在星座通导遥一体化趋势下,商业测控有望沿 着天地一体化的综合解决方案、测控与云相结合等方向不断发展。

目前国内第三方的商业测控公司主要有:航天驭星、天链测控、寰宇卫星、中科天塔、宇 航智科、屹信航天等。 按照运营模式区分,卫星通信运营商主要采用自有卫星和代理运营两种商业模式。1)自 有卫星资源的卫星通信运营还包括:中国卫通、银河航天、国电高科、时空道宇等。此 外,中国星网、上海垣信等分别负责运营 GW 星座、G60 星座等万星星座计划。2)中国 电信、中信卫星分别依托“天通一号”卫星移动通信系统、亚洲系列卫星资源,为国内用户 提供卫星通信服务,等等。

(三)卫星通信应用场景不断拓展,国产化解决方案前景广阔

卫星通信系统的地面段指卫星地面关口站、地面卫星控制中心、指令站等,可以完成卫 星网络与地面网络的连通,分配资源并计费。 在固定终端领域,据电子发烧友网指出,高轨通信卫星的地面终端技术相较成熟,较为 简单;但 LEO 卫星的固定终端则需要配备伺服跟踪系统,或是相控阵天线,以保证稳定 的数据传输。因为受到功率限制,目前低轨卫星宽带应用上还需要固定天线终端来接入。 国内相关供应商包括:1)T/R 芯片厂商:铖昌科技、雷电微力、国博电子、中电科 13 所、 中电科 55 所等;2)相控阵天线的核心厂商:天箭科技、成都天锐星通等。 卫星通信系统的用户段指的是各种用户终端,包括车载、机载、船载终端以及手机、电 脑等移动终端。

在移动终端领域,1)传统卫星移动通信系统领域:①在船载卫星通信领域,行业尚未形 成稳定的竞争格局,竞争较为分散,业内企业较多,各自依靠自身的产品、技术和服务 进行充分的市场化竞争。②在机载卫星通信领域,国内市场尚处于发展初期,仅部分宽 体机型具有空地互联功能,窄体机型作为我国民航机型的主力,大部份还未实现空地互 联功能。目前宽体机均通过“前装”(即出厂前安装)方式实现机载 Wi-Fi 通信,设备由松 下航电、霍尼韦尔提供。后装市场作为存量客机改装市场尚处于发展初期,各集成商、 设备制造商仍处于积极合作、探索、试验的阶段。 传统卫星移动通信系统移动终端供应商包括:盟升电子、华力创通、金信诺、海格通信、 盛洋科技等。 2)在手机直连卫星领域:以高通、联发科为代表的手机芯片厂商相继推出支持 5G NTN (非地面网络)技术的新型芯片,这些芯片采用移动卫星服务频率,可助力安卓手机或 智能硬件实现“直连卫星”。基带芯片相关供应商包括:华力创通、海格通信、联发科、高 通、海思、紫光展锐等。天线相关供应商包括:立讯精密、信维通信、硕贝德等。

(四)国家队与民营方案共促火箭研发,商业航天发射挑战与机遇并存

运载火箭作为进入空间的主要工具,是国家航天能力建设的核心基础。 光明网指出,运载火箭的价值影响因素包括:火箭运载能力、年度发射频率以及 总成本等。其中,运载能力是影响火箭价值的最重要的因素,每次运送的载荷越多, 价值就会越大。而火箭的运载能力又受到火箭整机性能、发动机性能和其他部件系 统的影响。 运载火箭的主要组成部件包括有效载荷、箭体结构、推进系统、控制系统、飞行测 量及安全系统以及附加系统。其中,箭体结构是火箭各个受力和支撑结构件的总称, 固体火箭主要包括整流罩、仪器舱/推进舱和尾翼等;液体火箭还包括推进剂贮箱、 箱间段、发动机架等。

发动机和箭体结构在运载火箭硬件成本占比最高,重复回收有望大幅降低火箭制造成本。 根据 2023 年朱雄,刘阳,刘鹰《猎鹰-9 运载火箭发射成本研究》一文,一型运载火箭的 发动机和箭体结构占总硬件成本比例在一级占比约 77.8%,在二级中占比约 58.1%。通过 垂直着陆回收运载火箭,发动机、箭体结构、电气设备、阀门机构等绝大部分硬件均能 得到重复利用,经济效益可观。

规模化生产有望降低运载火箭箭体结构成本。据 2019 年郑正路,叶青,李烁等人《运载 火箭箭体结构低成本途径及性能影响分析》一文指出,以美国的宇宙神 5 火箭为例,箭 体结构成本约占火箭总成本的 25%-30%。因此降低结构系统的成本对于降低运载火箭的 成本具有非常重要的意义。根据产品的产量选择不同的生产工艺和方式,随着产量从单 发到小批量再到大批量,生产工艺从手动铆接工艺,到自动铆接工艺到智能生产线,生 产效率有望不断提高,单位结构部段成本有望不断降低。 我国传统航天以保障国家任务为目标,在军工科研院所内部形成了较为完整的运载火箭 供应链体系。

我国传统运载火箭总装集成主要在中国运载火箭技术研究院(航天科技一院)和上海航 天技术研究院(航天科技八院),二者抓总研制了长征系列火箭等。其中,航天科技一院 抓总研制了长征三号甲、长征五号、长征八号等;航天科技八院抓总研制了长征四号、 长征二号丁、长征六号、长征六号甲等代表性运载火箭。 分系统研制主要包括航天科技一院、八院、四院、六院和九院等。其中,航天科技四院和 六院分别侧重固体和液体火箭发动机研制;九院产品涉及计算机与微电子、惯性导航、 测控通信、机电组件等多个专业领域。

我国商业火箭公司数量不断增长,商业火箭发射占比快速提升。据央视网报道,2023 年我国商业航天领域新增企业数量为 113272 家,同比 2022 年 的 87844 家,增长了 28.95%。其中,43%为火箭制造企业。在 2023 年我国 67 次发 射中,商业火箭为 13 次,同比 2022 年增长 160%,成功入轨 12 次,占全年航天总 发射任务约 18%。其中,星河动力谷神星一号运载火箭实施 7 次发射、6 次成功, 蓝箭航天朱雀二号运载火箭、星际荣耀双曲线一号运载火箭各实施 2 次发射,天兵 科技天龙二号、中科宇航力箭一号运载火箭各成功实施 1 次发射任务。 据谷神星一号火箭研发总监刘百奇表示,2024 年中国的发射次数有可能超过 100 次, 纯民营的火箭发射次数占比会达到 25%-30%。

我国商业火箭与以 SpaceX 为引领的第二轮发展浪潮中的国际先进商业火箭之间仍存在 较大代差。未来几年,商业火箭在迎接快速增长的发射需求的同时,也承担着来自技术 提升、资金支持、产业链整合等诸多方向上的挑战。当前我国商业火箭产业有正在加强 可重复回收技术攻关,民营企业提升火箭发动机等核心环节自研能力,运载火箭产业链 协同仍有较大提升空间。




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