空間信息分析平臺行業發展基本情況

航天工業設計行業概況航天工業是研制與生產空間飛行器、航天運載器及其所載設備、地面保障設備等航天器、配套設施的工業，位于航天產業的上游。航天工業是航天強國的戰略支柱，全面自主的航天科技、產品和產業能力已成為世界強國的重要標志。在航天工業領域取得競爭優勢，是取得綜合國力國際競爭的有力支柱和重要前提，是我國實現中華民族偉大復興的重要保障。航天工業設計基于物理效應模型，采用按照飛行器運行學、空氣動力學及軌道動力學等有關原理建立的數學模型進行模擬試驗與分析，為各類航天器的設計、發射、運營、回收等航天任務全生命周期提供解決方案。航天工業設計涵蓋航天工程體系設計、航天器系統設計等領域。航天工程體系設計主要用于設計、分析、驗證并優化航天工程體系綜合效能，在多平臺模擬、攻防對抗、武器系統定性等方向應用廣泛，其主要技術挑戰在于模型的準確度和精細度、模擬的戰場和空間環境的真實性。航天器系統設計包括驗證系統設計準確性的系統級仿真、用于驗證系統間匹配行為的多系統多自由度的聯合模擬，以及對全系統綜合性能效能進行驗證與評估的全系統多物理場仿真。通過航天工業設計，能夠提前籌劃空間飛行器、航天運載器等的載荷需求、功能布局、技術指標，提升其制效率、壓縮研發周期、優化生產過程，能夠有效降低空間飛行器、航天運載器等的研發與生產成本、促進航天工業的高質量發展。在世界各國加快航天工業發展，經濟、高效提升投入產出效益成為我國繼續保持競爭優勢、實現全面領先的關鍵領域的背景下，航天工業設計對于提升航天工業綜合實力越發關鍵。航天工業設計的主要客戶為特種領域客戶和航天航空類研究院（所）等，其中特種領域航天工業設計直接關系到我國全面建設航天強國、掌握航天主動權、保證國家安全，具有重大戰略意義。二十世紀80年代和90年代，美國NASA和DARPA最早將虛擬現實技術應用研制大型座艙飛行模擬器系統，對飛行人員進行飛行戰斗訓練。我國在航天工業設計領域發展起步比歐美等發達國家晚，相關研究始于上世紀90年代初。在發展初期，我國高水平的航天工業設計技術開發人員、產品研制人員、復雜系統設計集成人員等較為稀缺。進入21世紀，我國開始對分布交互式仿真、虛擬現實等先進建模、仿真、模擬等精細化設計技術及其應用開展研究，開發了較大規模的復雜系統模擬、仿真，并由單個武器平臺的性能仿真發展為多武器平臺在作戰環境下的對抗仿真。航天行業發展歷程1971年，前蘇聯發射了世界第一座空間站禮炮一號，在軌運行近半年后，禮炮一號空間站結束任務。輾轉來到1986年，和平號空間站核心艙發射升空，由此開啟了人類長時間駐留空間的歷史。和平號空間站運行的15年間，共有31艘載人飛船、62艘貨運飛船與其對接，28個長期考察組和16個短期考察組先后訪問過和平號空間站，共進行了16500次科學試驗，完成了23項國際科學考察計劃。直到2001年和平號空間站墜落于南太平洋預定海域。1998年，至今還在運行的國際空間站曙光號功能倉發射升空，后續國際空間站的建成，延續了人類駐留太空繼續完成科學實驗的使命。預計2024年到2028年間，國際空間站也將退役。截至目前，尚無新的國際空間站建造計劃發布。在此期間，中國天宮空間站核心艙預計2021年發生升空，整體空間站預計2022年投入使用，曾經將中國拒之門外的歐美排我性太空聯盟進得以進一步瓦解。而此舉也意味著，困擾中國多年的長時間空間環境問題得以解決，未來天宮空間站內的科研實驗和相關技術驗證，都將對中國未來空間技術和自然科學的進步提供巨大支撐。而且隨著詹姆斯韋伯太空望遠鏡在今年大概率發射升空，美國X37B空天飛機及中國可復用航天器的重大突破，未來長期駐留空間的太空應用將成為國際航天的發展重點，這些都勢必讓中國航天的戰略重心，由空間往返，向空間駐留轉移。2020年全球共發射衛星1281顆，其中星鏈衛星占833顆，2021年疫情如能得到穩定，衛星發射數量將創下新高。如果排除星鏈衛星數量對數據的干擾，可以發現自2018年開始，全球對于空間應用的探索與開發迎來新高潮，各類科學、深空探測和技術驗證類衛星和航天器發射占比顯著提高，2019年達到峰值45．4%，2020年驟然降低亦是疫情影響。這背后得原因是：隨著運載能力和科技能力的提高，衛星和航天器等載荷質量和能力都得到了有效提升，這使人類具備了在宇宙中實踐更多新技術的能力，這些能力如果成為生產力，就需要大量試驗衛星驗證。量子通信、空間站、引力波探測以及新型太空望遠鏡等復雜應用都將享受衛星工業能力提升帶來的支持，廣義上看，星鏈衛星本身也是新的空間應用。并且，這個趨勢伴隨而來的問題是，新型材料和新技術需要在空間中得到可行性的驗證，這亦會促進科學驗證類衛星的發射規模。通常這類材料和技術驗證衛星需要至少兩年的在軌時間監測，可以預計2022到2024，科學驗證類衛星的成果會集中顯現。2016年6月25日，長征七號從海南文昌發射場順利升空并完成任務。對標美國卡納維拉爾角空軍基地，這標志著我國也擁有了可最大限度利用地球自轉慣性的優質發射場。經過四年的發展，長征五號，長征五號B，長征七號甲，長征八號等高性能新火箭，都從文昌順利升空，并完成包括天問一號在內的深空探測任務的發射，基建保障能力得到完美驗證。進入2020年，中國航天產業鏈上相關的民營機構加快基礎設施的建設，在全球各地相繼建好測控站，并與國際機構達成戰略合作，提高了中國測控能力，并以商業化的方式，在一定程度上降低了成本。但相比于美國和俄羅斯這兩個傳統航天強國來說，我國基礎設施還需要繼續強化，美國不僅在發射場數量上有優勢，僅卡納維拉爾角空軍基地一處發射場的發射工位，就比中國四個發射場發射工位的總和還要多。而且值得注意的有兩點，第一是美國很多發射場是只供近地軌道發射的，第二是藍色起源和SpaceX這兩個商業航天公司均有屬于自己的專用發射場。航天是一個需要實證和技術驗證的系統工程，所以這些低軌發射場和專用發射場，對美國本土的航天技術發展大有裨益。2016年至2019年，美國探空火箭發射次數呈現上升趨勢，探空火箭以及由常規火箭送入軌的試驗衛星，都是為了下一代技術儲備進行的必要實驗，而中國在這方面卻略顯保守。實際上對于中國的商業航天來說，迅速積累大量實驗數據，是有效降低航天整體成本，提升效率，研發新材料等科研任務的重要方法，隨著中國整體航天能力的增強，未來實驗驗證體系也必然隨之完善，由此會帶來新市場和新需求。除此之外，基于星鏈計劃帶來的全球低軌星座熱潮，也將為中國航天帶來新的需求。除了低軌通信星座以外，低軌導航增強星座，低軌物聯網星座都是基于低軌技術衍生出來的新生事物，這些星座在理論上可以對當下互聯網公司、新能源汽車公司、智能裝備公司和智慧城市等產業鏈相關方的建設提供助力，無論哪一個星座率先組網，都將引爆這個市場?；鸺悄壳叭祟愅涤钪婵臻g的最主要手段，但是航天的需求、技術的難度以及空間里可做的事情三者制約著火箭的發射成本，而往往需求和成本之間又互為因果，所以產業內常常陷入一個死循環。這個死循環的邏輯對于中國航天的潛在傷害非常大，因為在元器件生產領域，規模效應起不來就不會有更多的商業機構涉獵其中，當競爭者固定，訂單固定以后，所有的弊病就會逐漸爆發，隨之而來的效能問題就會成為產業的慢性病。這是中國航天火箭產業鏈的基本環境。對于航天產業自身來說，其無法控制航天需求的多寡，只能從產業自身著手，破開上述死循環，所以降低火箭的發射成本就是制約全球航天產業發展最核心的問題。對于外界來說，火箭運輸工具的屬性與地表運輸工具之間的近似性太大，以至于大家都會以制造業的思路去審視火箭，這樣一來，制造工藝，原材成本等與物料息息相關的問題免不了成為最核心關注的問題。但實際上，火箭作為發射服務的一環，從立項設計到最終發射是一個龐大的系統工程，每一個分系統的制造環節，其問題源頭都可以追溯到設計和系統工程理念方面的問題。火箭無論是哪一個分系統，其邏輯都是要從設計線，生產線，測試線依次思考，而顯然在生產和測試端能解決的問題有限。一系列測試和生產制造的問題，其根源都是設計之初的自身實用主義，導致系統整合在一起的時候，多了過多的冗余對接流程。這種對接流程不但使各系統更加繁瑣，電氣元件越來越多，管線電纜越來越復雜。還為發射前的總裝和檢測帶來了隱患。歷史上有一些發射任務出現問題，就與接口過多有關。如今模塊化生產已經成為工業口的趨勢共識，理想狀態下，每個系統之間的接口對接，只需要一進一出，并且需要保障不同功能所用接口的制式相同。這樣做的好處不僅僅是結構簡單化，還可以大幅節約測試成本，幾乎只用一次測試就可以完成。對于最核心的動力系統，占全箭成本的70%到80%，所以其他系統無論采取怎樣的方式降低成本，都不會對整枚火箭成本有實質性的影響。而火箭的動力系統隨著火箭發射任務的結束，就一次性的消耗掉了，只要不對一級火箭進行回收，這70%到80%的成本就絕無降低的可能，這也是為什么不能以工業生產的視角對待火箭產業鏈的核心原因。而要解決動力系統的可回收問題，又必須回歸到消耗經費最多的設計線。火箭的運載能力決定火箭的實用價值，所以并非所有能力的火箭都適合垂直回收。如果保證垂直回收，那么火箭會預留30%燃料，再加上相關的設計，整枚火箭要損失40%運載能力。所以運載能力較弱的火箭實現可回收，有可能使成本不降反增。另外，整體火箭使用的是否為統一或近似能力的發動機，也時決定一級回收價值高低的影響要素。航天工業設計行業趨勢（一）新興技術進一步推動航天工業設計市場需求近年來，我國航天事業突飛猛進、在多個領域取得重大突破，北斗導航、載人航天、深空探測、運載系統等諸多工程異軍突起。這些成就標志著我國從世界航天大國邁向航天強國，反映出我國航天實力不斷增強，也對航天工業設計提出了更高的要求。隨著我國航天任務的復雜化、航天工業信息化程度不斷提高，對航天工業設計的應用需求也越來越迫切。航天工業設計技術與手段正在向數字化、高效化、信息化、智能化等方向演進。當前業內研究熱點包括復雜系統建模仿真理論與方法、網絡化建模仿真、虛擬現實技術與仿真融合等。此類技術吸納了新興電子信息技術的研究成果，對傳統建模仿真等設計手段的理論、方法與平臺技術提出了嚴峻的挑戰，將對航天工業設計的繼承與發展產生重大影響。航天工業設計不僅將在功能、任務、應用場景等方面更加豐富，而且也正逐漸在立項論證、方案設計試驗驗證、生產制造、定型評估、服務保障等航天任務全生命周期發揮更大作用。（二）特種領域等傳統應用方向的航天工業設計需求增加特種領域是航天工業設計的傳統應用方向。一方面，根據《新時代的中國國防》白皮書，2012年以來，中國國防支出進入適度增長階段，總體保持與國家經濟和財政支出同步適度協調增長。2015年至2022年，中國國防支出從9，087．84億元人民幣增加到14，760．81億元人民幣，年平均增長7．17%。國防開支的增長為航天工業設計創造了更廣闊的市場空間。另一方面，隨著未來各國對太空主權、混合戰的深化發展，裝備的現代化，裝備自動化、智能化程度將不斷提高，同時，由于航天相關領域的高風險、高價值和高投入的特點，相關單位對航天裝備的數字化論證和設計的要求更加迫切，航天工業設計的需求更復雜、經費投入也持續增加。整體來看，航天工業設計在特種領域等傳統應用方向的需求將持續增加。（三）航天工業設計標準持續完善隨著太空技術的成熟與太空商業化的推進，在太空民主化的趨勢逐步顯現的背景下，美國基于對自身太空能力及其面臨的威脅進行的評估與反思，促成其太空戰略理念經歷了從新邊疆到高邊疆再到最后的邊疆兩次轉變。受此影響，全球太空競賽加劇、太空的武器化進一步加速，也造成國際分化且壓縮中國參與國際太空合作的空間。目前，我國航天工業設計技術在建模、操作、算法、系統、平臺等方面尚未形成統一標準，導致不同單位、不同建模平臺之間在統籌規劃、設計、研制、集成等方面存在數據與信息孤島現象，導致數據利用率低。為支撐未來更高的航天布局需求，標準先行是確保航天工業設計有據可依、層次情形的基礎，航天工業設計的標準也將持續完善。綜上，隨著中美兩個主要太空大國在航天領域的持續投入，作為重要技術支撐的航天工業設計技術將持續迭代優化、標準也將持續完善。我國航空航天行業市場發展前景目前我國航空航天行業處于成長期階段，經過半個多世紀的努力，基本建成了中國的航空航天工業體系，航空航天工業在國防和經濟建設中發揮著越來越重要的作用。航空航天為科學研究的發展做出了重要貢獻。航空技術為人類提供了從空中觀察自然界的條件。航天技術開啟了從太空觀測、研究地球和整個宇宙的新時代。通過航天活動獲得的有關地球空間、行星際空間、太陽系和宇宙天體的豐富信息，更新了人類對地球、行星和宇宙的認識，推動了天文學、空間物理學、高能物理學和生物學的發展，形成了一些新的學科分支?？臻g實驗室的特殊環境，可以被用于開展許多在地球上無法完成的物理、化學、生物、醫學、新材料和新工藝等方面的綜合研究工作。中國商業航天產業發展趨勢在航天強國的發展思路下，中國航天進入創新發展的快車道。在航天技術的推動下，長征十一號、捷龍一號、谷神星一號等商業航天運輸系統得到進一步發展，資源三號03星、高分多模綜合成像衛星等商業空間基礎設施，以及商業發射場與測控等技術與系統都得到蓬勃發展。在國家戰略支持下，商業航天產業將在十四五期間進一步實現跨越式發展，滿足經濟建設、科技發展、國家安全和社會進步的發展需要。雖然近幾年中國商業航天產業獲得了長足發展，已經初步形成了商業航天新生態，但是商業航天仍處于產業發展的初級階段。隨著商業航天的應用范圍及場景不斷擴展，產業發展空間及潛力極大。2021年中國商業航天產業披露的融資金額達64．5億元，融資事件共有35起，資本市場看中商業航天產業處于創新發展的快車道，予以高度關注并向商業航天持續投入資本。2018年是中國航天大放異彩的一年，全年發射39次。北斗建設提速，電磁監測試驗衛星等國家項目上馬，并且2018年中國商業航天公司在沉寂多年后開始嶄露頭角等要素，都為中國航天崛起提供了實質性的支撐。而這種進步也使得全球火箭每年發射次數突破100大關，并且基本能夠維持在每年100箭的水平。根據目前市場公開的消息，單就中美俄三國在2021年規劃發射的火箭就高達135枚，如果疫情能夠得到控制，使計劃順利實施，那么2021年將創下人類火箭發射記錄。在2018年中國航天明顯提速后，2019年12月27日，具有決定性影響的長征五號火箭復飛成功，這代表中國在空間技術領域有了實質性的突破。運載能力的提高，很快會對深空探測，太空資源應用，自然科學等領域產生促進，這也將對固有的歐美排我性航天聯盟形成沖擊。恰逢科技成為全球競爭新格局的焦點，所以美國很快對航天領域展開進一步部署，太空軍的成立，重返月球計劃等都力求在航天領域對中國保持絕對優勢。整體來看，未來依然充滿艱險。目前，火箭推力與運載能力決定人類可以攜帶多少設備和資源進入太空，所以在發射頻率提高之外，火箭能力的提升也是全球航天發力的關鍵要素。中國長征五號之后的新火箭，在起飛推力方面和過去有明顯的提升，這也是中國航天產業未來想象空間的先決條件。中國的天宮空間站核心艙重量22噸，所以從全球現役火箭運載能力上看，能夠負擔近地軌道20噸以上重量這種任務的火箭只有六型。而這六型火箭在執行地球同步軌道以及更艱巨的深空探測任務時，可負擔的載荷重量也非常有限，所以從全球視角來看，人類飛出地球搖籃的能力依然較弱。值得安慰的是，中國長征五號的運載能力已經達到國際頂尖水平，這也使在太空探索領域有了新的話語權。中國航天產業發展現狀分析近年來，國家陸續發布政策，支持產業發展。大力推進以衛星導航、衛星通信、衛星遙感為核心的衛星應用業相關建設，促進衛星制造、衛星發射、衛星應用等產業規范化發展。2021年，十四五規劃指出打造全球覆蓋、高效運行的通信、導航、遙感空間基礎設施體系，建設商業航天發射場，進一步促進商業航天的發展。衛星導航和位置服務系統作為信息時代的基礎設施，隨著北斗系統的逐漸完善，一個千億級市場正待爆發。導航天線的常用形式有交叉偶極子天線、微帶貼片天線、四臂螺旋天線、縫隙天線等，各個類型的天線都有其獨特的優點也有相應的局限性，根據其不同的結構特點和電特性，其應用范圍也相應改變;微帶貼片天線由于其結構簡單，重量輕便，剖面較低等特點，在通信、遙感、雷達系統中都得到很廣泛的運用，自從微帶天線被提出以來，一直是學術界研究的熱點?；赝?，在外部風險與挑戰增加、經濟全球化遭遇逆流、新冠肺炎疫情沖擊的大背景下，中國經濟依舊穩健前行。從2016年到2019年，年均經濟增長率達到6．7%，高于世界經濟平均水平3．9個百分點，我國對世界經濟增長的貢獻率在30%左右，持續成為推動世界經濟增長的主要動力源。十四五規劃時處重要戰略機遇期和兩個一百年歷史交匯期，具有繼往開來的里程碑意義。從外部環境看，當前世界處于百年未有之大變局，和平與發展仍然是時代主題。當前，中國政府積極制定實施發展航空航天工業發展的政策與措施，提供有力政策保障，營造良好發展環境，推動航空航天事業持續健康快速發展。航空航天行上游材料碳纖維是由有機纖維（主要是聚丙烯腈纖維）經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料纖維。碳纖維的含碳量在90%以上，具有強度高、比模量高（強度為鋼鐵的10倍，質量僅有鋁材的一半）、質量輕、耐腐蝕、耐疲勞、熱膨脹系數小、耐高低溫等優越性能，是軍民用重要基礎材料，應用于航空航天、體育、汽車、建筑及其結構補強等領域。相比傳統金屬材料，樹脂基碳纖維模量高于鈦合金等傳統工業材料，強度通過設計可達到高強鋼水平、明顯高于鈦合金，在性能和輕量化兩方面優勢都非常明顯。然而碳纖維成本也相對較高，雖然目前在航空航天等高精尖領域已部分取代傳統材料，但對力學性能要求相對不高的傳統行業則更看重經濟效益，傳統材料依然為主力軍。根據測算，2021-2030年軍機列裝擴編是高溫合金市場的主要增量點，總規模約為497億元，2030年軍機換代基本完成后，維修需求是高溫合金市場的主要貢獻點，年均市場規模達到295億元。假設2021-2030軍機列裝數量平均分布，年均49．7億元，那么2030年高溫合金總市場規模約為345億元。2020年我國高溫合金市場規模達到231億元，其中航空航天部分占比55%，約為127億元。2021-2030年我國高溫合金市場規模CAGR約為10．5%。航空航天制造工程是航空航天高科技產業的重要組成部分。航空航天工業就其行業性質來說，是屬于制造業范疇的?，F代航空航天制造技術是集現代科學技術成果之大成的制造技術，遠遠高于一般機械制造技術，日益由一般機械制造向高技術和提供技術密集型產品的高精尖先進制造技術的方向發展。航空航天是人類拓展大氣層和宇宙空間的產物。經過百余年的快速發展，航空航天已經成為21世紀最活躍和最有影響的科學技術領域之一，該領域取得的重大成就標志著人類文明的最新發展，也表征著一個國家科學技術的先進水平。航空航天材料的發展對航空航天技術起到強有力的支撐和保障作用;反過來，航空航天技術的發展需求又極大地引領和促進航空航天材料的發展。21世紀以來，航空航天事業的發展進入新的階段，將會推動航空航天材料朝著質量更高、品類更新、功能更強和更具經濟實效的方向發展。航天行業壁壘（一）航天行業經驗壁壘商業航天是一個系統工程，涉及的專業領域較多、技術復雜，且下游客戶需求的定制化程度較高。因此，行業企業需要擁有較豐富的航天任務全生命周期管理、星座運營經驗，對客戶所處行業、需求和應用場景有較深入的了解，并對仿真、軟件和信息系統建設提出指導性建議。同時，下游客戶對系統的可靠性、穩定性、安全性等方面要求很高，企業以往的項目業績、行業口碑、系統穩定性等諸多因素將直接影響客戶的選擇，新進企業如果沒有豐富的行業經驗積累很難獲得客戶的認可與選擇。（二）航天行業技術壁壘行業技術專業性強，業內企業需要具備高精尖的航天專業知識和技術積累，技術壁壘較高。在項目競爭中客戶往往選擇最具技術實力和應用經驗的產品和解決方案提供商。伴隨著物聯網、大數據、人工智能等新興技術的發展，市場對航天專業算法、航天任務調度與新興技術融合要求越來越高，企業需要實現核心技術突破、打破專業技術壁壘，才能在行業中占有一席之地。（三）航天行業人才壁壘行業業務需要根據客戶的仿真特征、開發需求、仿真模擬精度要求等細節進行定制化設計、開發與實施，專業性強，要求從業人員具備航天學科、力學以及軟件開發等復合背景，精通軌道動力學、姿態動力學、遙測數據融合方法、測控設備分析方法等基礎科學與方法，同時還要精通軟件開發技術，熟練掌握客戶的業務流程，人才素質要求較高。目前，行業內高素質的技術人才、專家和工程師相對有限，且大多需要專業化培養及業務實踐，成才周期較長，新進入企業面臨著極高的人才壁壘。（四）航天行業資質壁壘行業服務建設航天強國國家戰略，屬于國家戰略性行業，在國民經濟中擁有舉足輕重的地位。根據相關法律法規，從業企業需根據任務需求，取得相應的各類資質等。資質認定標準包括專業技術人員、設備設施和技術文件、相關質量體系及信息安全制度等。擁有相關資質是企業從事、拓展業務的必要條件，形成了較高的資質壁壘。航空航天行業發展前景廣闊進入21世紀，航空航天已展現出更加廣闊的發展前景，高水平或超高水平的航空航天活動更加頻繁，其作用將遠遠超出科學技術領域本身，對經濟