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文檔簡介
低軌衛星通信行業市場分析一、正視差距:對比海外與我國低軌衛星通信網絡建設我國低軌衛星互聯網的建設進度與世界先進水平仍存在一定差距。近年來,低軌衛星互聯網行業在海外頭部企業的帶動下進入快速發展期,以Starlink為首的行業龍頭通過持續不斷地發星部署,已在太空構建出由數千顆衛星所組成的巨型星座,并開始提供無處不在的網絡服務,商業生態逐步成熟可持續。低軌衛星互聯網是通過最多可達上萬顆低軌通信衛星所組成的星座作為接入以提供連接服務的通信網絡,與地面網絡相比具有明顯的覆蓋觸達優勢。我國目前低軌衛星通信產業起步較晚但發展較快,目前相較國外仍存在一定的發展滯后,低軌衛星互聯網的建設進度與世界先進水平仍存在差距。(一)一超多強:海外低軌衛星星座的格局海外低軌衛星星座呈現一超多強格局。目前海外存在多個低軌衛星星座,其中無論從規劃容量、已部署規模還是商用進度上,Starlink都走在最前列,其他的低軌衛星通信系統也各有特點。我們選取其中四個較有代表性的星座進行介紹。1、Starlink規劃與進度領先全球Starlink規劃建設兩代星座,共計超過4萬顆衛星。2015年,馬斯克首次提出了“星鏈計劃”(Starlink),即通過巨型低軌衛星星座實現全球的互聯網覆蓋。2016年和2017年,SpaceX分別向FCC提交了首批4425顆Ku/Ka波段衛星和第二批7518顆V波段衛星系統申請,計劃由1.2萬顆低軌衛星構成一代Starlink巨型星座。隨后在2018年至2020年期間3次申請調整,目前Ku/Ka波段衛星減少至4408顆。2020年5月,SpaceX再向FCC提出第二代Starlink系統Gen2的申請,并在2021年申請修改為29,988顆,隨后在2022年SpaceX向FCC提交申請,在二代星座中增設手機直連衛星的有效載荷。截止2023年12月23日,Starlink已完成超過5000顆衛星的發射,為全球最大的低軌衛星星座。2018年2月,SpaceX完成兩顆實驗星發射(TintinA和TintinB),開啟了Starlink星座的建設。自2019年5月SpaceX完成第一批60顆StarlinkV0.9低軌衛星發射后,Starlink部署進入加速建設期。特別從2022年開始,年發射衛星數量量已經超過1700顆,并在2023年進一步增長。截止2023年12月23日,SpaceX已陸續成功發射了超5600顆衛星,逐步構建成其龐大衛星互聯網星座系統。此外SpaceX于北京時間2024年1月2日完成Starlink7-9發射任務,在發射的21顆衛星中,有6顆是用于手機直連覆蓋的衛星,這是在FCC批準Starlink部署蜂窩網衛星申請后,SpaceX首次發射具有DirecttoCell功能的Starlink衛星。Starlink下游應用用戶數快速增長,業務已實現現金流平衡。Starlink主要提供個人用戶和商業用戶兩種商用模式。根據財聯社引述Starlink官方消息,2023年9月Starlink的全球用戶已經突破2030萬,相比于2022年底的100萬用戶數,實現快速增長。Starlink用戶數的快速增長離不開其終端設備和服務費用的親民。從2020年推出一代終端機(包括天線和路由器),至今已演進至第三代終端機,功能和性能都持續在升級,而其價格均限定在600美元以下,同時服務的月租費用最低檔為90美元,用戶獲取Starlink服務的綜合成本較低。目前Starlink的終端天線成本持續下降,SpaceX已不再為其補貼成本。此外Starlink用戶快速增長提升了Starlink的營業收入,2022年Starlink業務實現營收14億美元,較2021年暴增超6倍。根據彭博社新聞消息預計,2023年SpaceX的火箭發射和Starlink業務的收入預計將達到約90億美元,預計2024年收入有望達到150億美元,其中Starlink業務的銷售額將超過火箭發射業務,將占SpaceX總收入的大部分。據SpaceX首席執行官馬斯克透露,SpaceX的Starlink業務已經實現了現金流平衡。2、Kuiper成功部署兩顆試驗星亞馬遜100億美元投資構建Kuiper星座。2019年,亞馬遜成立子公司KuiperSystemsLLC,并啟動ProjectKuiper,旨在構建Kuiper星座,為世界各地目前還沒有傳統互聯網和通信服務或服務不足的社區提供快速、價格實惠的寬帶服務。2019年7月,亞馬遜向FCC提交Kuiper星座美國市場準入申請,并公布其由3236顆低軌衛星構成的大型互聯網衛星星座設計方案,次年7月,其準入申請獲得FCC有條件批準。在獲得FCC批準后,亞馬遜計劃投入超100億美元建設Kuiper星座。Kuiper星座部署計劃分為5個階段,首批578顆低軌衛星部署完成后將開始提供互聯網服務。根據FCC批復許可證,Kuiper公司必須在2026年7月30日之前發射并運營其50%的低軌衛星,并且必須在2029年7月30日之前完成該星座全部衛星發射和運營。Kuiper已成功部署2顆試驗衛星并完成鏈路測試。2022年4月,亞馬遜與聯合發射聯盟(ULA)、阿里安空間公司和藍色起源簽署發射合同,計劃在未來五年內總共進行83次火箭發射,以完成Kuiper星座的構建。其中,與ULA簽署了38次火神-半人馬座火箭發射服務,每次發射45顆衛星;與阿里安空間公司簽署18次阿里安6火箭發射服務,每次發射35~40顆衛星;與藍色起源公司簽署12次新格倫火箭發射服務,另外保留15次發射選擇權,每次發射61顆衛星。由于前述的這些新型火箭的研發進度滯后,直到2023年10月,亞馬遜才憑借ULA的宇宙神5火箭發射了2顆試驗衛星Kuipersat-1和Kuipersat2。2023年12月14日,亞馬遜宣布其Kuiper星座的兩顆試驗星已成功實現1000公里距離的雙向100Gbps星間鏈路測試,并表示將在該星座中后續的每顆衛星上添加激光鏈路,以構建強大的網狀寬帶衛星通信網絡。ProjectKuiper將寬帶服務擴展到新區域,并實現企業及政府用戶在任何地方都能訪問AWS私有云。亞馬遜計劃通過ProjectKuiper為全球服務匱乏和服務不足的社區中的數千萬客戶提供快速且價格實惠的寬帶互聯網接入。為此亞馬遜計劃設計一個成本低于500美元的客戶終端,并于2023年4月華盛頓特區舉行的衛星行業會議上首次展示了針對不同需求的三種客戶終端產品的工程模型,其中住宅及小型企業客戶版能提供最高400Mbps的傳輸速度,設備價格將不超過400美元,速率和價格上都優于Starlink終端設備。除了直接向客戶提供衛星互聯網服務外,Kuiper計劃還將為無線運營商提供回程解決方案,將LTE和5G服務擴展到新地區。此外,ProjectKuiper還能為亞馬遜AWS私有云的商業及政府客戶提供更加靈活安全的私有的數據傳輸及控制服務,幫助他們連接人員、設施和設備。3、Oneweb率先完成第一階段衛星部署組網Oneweb最早提出衛星互聯網規劃,計劃于1200km/8500km高度處分別部署6372/1280顆衛星。Oneweb前身為WorldVu衛星有限公司,公司成立初衷為為世界偏遠地區及互聯網基礎建設落后地區提供價格適宜的網絡連接。2014年Oneweb通過收購SkyBridge拓展了自身的衛星頻譜資源,同年Oneweb最早提出由648顆衛星組成的星網計劃,根據Oneweb數據,該星網計劃包含的648顆衛星分布在高度1200km、傾角為87.9°的18個軌道面,對應星座容量為7Tbit/s,可為用戶提供峰值速度為500Mbit/s的寬帶服務。2017年Oneweb成功申領低軌衛星通信網絡運營執照并向FCC提交新的星座布局計劃。根據梁曉莉,李云《“星鏈”星座最新發展分析》數據,Oneweb彼時擬增設720顆工作高度為1200km的V頻段衛星及1280顆工作高度為8500km的V頻段衛星,Oneweb預計建成后星座容量將分別達到120/1000Tbits/s。2020年5月Oneweb將1200km工作高度的低軌衛星規劃數增加至47844顆,2021年Oneweb重新向FCC遞交申請并最終將1200km高度處的擬部署衛星數確定為6372顆。Oneweb已完成第一階段衛星部署,組網低軌衛星規模僅次于Starlink。2019年2月,Oneweb通過俄羅斯聯盟號火箭成功完成首批6顆低軌衛星部署,開啟了Oneweb星座的建設。2020年Oneweb星座建設開始提速,當年成功發射104顆低軌衛星,并在2021年發射規模進一步提升至284顆。俄烏沖突開始后,OneWeb的衛星部署計劃遇到了障礙,但通過與SpaceX和印度ISRO火箭運輸合同簽署,OneWeb已于2022年4季度恢復發射其近地軌道衛星。截至2023年12月23日,Oneweb已經成功發射640顆低軌衛星,其中仍有634顆衛星在軌,632顆衛星工作,已完成第一階段的衛星部署。Oneweb實現了全產業鏈條要素的垂直整合,通過分銷模式打開市場空間。相較于Starlink,Oneweb在衛星制造、發射及商業模式的實現上均采取戰略協同的模式,即通過休斯公司、Intelsat等分銷商向終端用戶提供服務。根據Oneweb官網數據,目前Oneweb可提供應用于運營商、政府及海陸空等交通模式的低延遲寬帶服務。我們認為Oneweb的分銷模式不僅有助于其更好地利用合作伙伴的地域優勢及客戶資源,同時也可以構建起公司自身的衛星產業生態圈,走好到達終端用戶的“最后一公里”。4、AST已完成兩顆蜂窩寬帶移動通信衛星的發射試驗AST為目前唯一一家在太空構建蜂窩寬帶移動通信網絡的衛星公司,星座計劃共包含168顆BlueBird衛星。AST在2021年于納斯達克借殼上市,AST致力于消除移動用戶的連接差距,為全球用戶解決寬帶上網問題。從技術路徑來看,AST為目前唯一一家在太空構建蜂窩寬帶移動通信網絡的衛星公司,用戶的使用鏈路為UHF/L/S頻段,地面4G/5G手機可直連BlueBird衛星,信號將以透明轉發方式經Q/V饋電鏈路連接地面網關,進而接入合作移動運營商的核心網。根據AST招股說明書(2021年),公司早期擬以243顆BlueBird衛星構建低軌衛星星座Spacemobile,各衛星將分布于軌道高度為725~740km的16個軌道面,部署完成后可實現全球南北緯60°之間區域的全覆蓋。目前公司已調整部署計劃至168顆,其中第一階段的目標為20顆覆蓋赤道的BlueBird衛星,首批20顆衛星預計2024年提供商業服務。第二/三階段均將發射45顆衛星,分別覆蓋北美、歐洲、亞洲;全球。第四階段AST將發射58顆用于5G和MIMO的BlueBird衛星以實現通信加速。AST已通過試驗星驗證,預計第一批五顆BlueBird將于2024Q1完成發射。2019年4月,AST發射BlueWalker1試驗星以證明LTE協議管理下LEO軌道的通信延遲情況。2022年9月第二顆試驗星BlueWalker3也已成功發射,該試驗星重1.5噸,配備64平方米的相控陣天線,這是近地軌道最大的商業衛星天線。基于試驗星發射成果,AST已于2023年4/6月分別完成語音測試、10Mbps的4G下載速率測試。2023年11月AST表示將向SpaceX支付額外的500萬美元以調整第一批五顆BlueBird衛星部署位置至53°近地球軌道,調整完成后AST覆蓋范圍將擴大到南北緯59°,2023年11月AST表示預計將于2024Q1完成五顆衛星的發射部署。AST可為移動網絡運營商提供衛星接入服務。AST的商用模式是向移動網絡運營商提供衛星接入服務而非直接對接終端用戶,因此頻譜和用戶均由移動網絡運營商提供,目前AST已與vodafone、AmericanTower等運營商達成戰略合作。從具體的服務模式來看,當用戶進入地面移動通信網絡覆蓋缺失的區域時,用戶將收到來自其移動通信運營商的短信。該消息可提供對SpaceMobile連接的詢問,用戶通過文本回復即可獲得通行證,此通行證將成為訂閱者每月賬單的附加費用,獲得月度通行證的用戶將獲許在傳統蜂窩基站覆蓋較弱的區域自動連接到AST的網絡。(二)我國低軌衛星互聯網星座組網建設進度與海外差距較大1、建設進度整體落后于海外,節奏正在加速我國低軌衛星互聯網星座規劃啟動較早,規劃規模相對較小,建設進度相對較慢。我國較早即開始提出低軌衛星互聯網星座建設的計劃,并從2018年開始進行試驗星發射,但其中星網工程規模較大,其他各星座計劃整體規模相對較小,建設進度也相對較慢,目前各星座的在軌衛星數量也相對較少。鴻雁星座:中國航天科技集團計劃構建的一個由324顆低軌衛星組成的衛星互聯網星座系統,2018年12月發射首顆試驗星;虹云工程:中國航天科工集團計劃發射156顆衛星實現全球組網的星座,2018年12月發射首顆試驗星;星網工程:由2021年4月成立的星網公司所提出,預計發射12992顆低軌衛星,構建龐大的星座系統;銀河Galaxy:計劃發射約1000顆衛星,2020年1月銀河航天成功將首發試驗星送入軌道,隨后在2022年3月將銀河航天02批6顆寬帶通信試驗衛星送入預定軌道,在2023年7月將銀河靈犀03衛星順利發射入軌,銀河航天率先實現“小蜘蛛網”試驗星座組網;吉利未來出行星座:時空道宇在2022年成功發射吉利未來出行星座首軌九星,計劃到2025年完成星座一期72顆低軌衛星的組網部署;G60星鏈:將于2024年開始批量發射G60星鏈第一批次衛星共計1296顆,建設周期為2024至2027年。此前上海垣信也于2019年11月完成首批2顆試驗衛星發射部署。今年發星次數增多,國內低軌衛星互聯網星座建設正在提速。今年以來我國已陸續執行了4次衛星互聯網相關衛星的發射,共計將7顆低軌通信衛星送入太空。2023年7月9日,我國在酒泉衛星發射中心使用長征二號丙運載火箭成功將由航天科技集團五院抓總研制的衛星互聯網技術試驗衛星發射升空,標志著中國版星鏈低軌通信星座開始走向現實。隨后在11月23日和12月6日,我國分別完成兩次衛星互聯網技術試驗衛星的發射任務。此外銀河航天也在7月23日完成了首款柔性太陽翼通信衛星靈犀03衛星的順利發射入軌,衛星配置了數十吉比特每秒容量的毫米波多波束數字載荷。可以看出,單年發射次數的提升,體現出我國正在加快低軌衛星互聯網星座建設。2、或存在四大因素制約中國低軌衛星通信的發展我國低軌衛星通信發展或主要受制于四大因素。我們認為,四大因素包括:1)衛星制造成本相對較高,制造效率在滿足批量化商業化需求方面仍有距離;2)衛星發射的成本相對較高、目前班次相對較少,批量化部署的需求仍待滿足;3)供應鏈體系主要采取重大項目制模式,成熟度仍需提升;4)商業模式閉環尚未形成,可持續投入存在一定困難。這四大因素既是共同制約商業低軌衛星通信更進一步快速發展的主要原因,相互間也存在一定影響,比如因為供應鏈體系尚未形成規模化發展,衛星制造的固定成本難以通過規模化有效的分攤,單星制造成本下降存在困難。我們認為,四大因素相互作用相互影響,為進一步推動低軌衛星通信的快速發展,需要從整個產業鏈體系出發,系統性地改善,消除制約。衛星制造成本與先進水平差距較大,制造效率尚不滿足批量化需求。根據長光衛星的招股說明書,其第二代衛星按照“載荷平臺一體化”思路開展星載一體化整星設計制造技術研究,并以此為基礎實現單顆亞米級衛星重量在200kg級,批量化單顆制造成本研制目標是不超過5,000.00萬元。另根據銀河航天聯合創始人、副總裁劉暢2022年接受采訪披露信息,目前銀河航天的單顆衛星研制成本已降至千萬量級。而在2019年底,馬斯克和SpaceX的首席運營官格溫·肖特韋爾表示單個衛星的制造成本在50萬美元以下,當時Starlink主要以V0.9和V1.0版本衛星為主,重量分別為227kg和260kg。由此可以看出當前我國衛星制造成本與全球先進水平仍有較大差距。此外我國原有的的衛星制造以“定制化”“小批量”的模式為主,當前具備初步批量化生產能力且仍在逐步發展建設據時空道宇CEO兼首席系統工程專家王洋2023年初接受專訪時表示,未來近地軌道應該會部署10萬顆衛星,其中來自中國的有3萬-4萬顆,而要實現這樣的規模,意味未來幾年每年都要部署上千顆衛星,目前國內微小衛星年產能還有90%缺口,完善的衛星批量生產能力至關重要。我國火箭運載能力處于第一梯隊,但單星發射成本較高。目前Starlink衛星主要通過獵鷹9號火箭進行運載。獵鷹9號現役版本為Block5,支持第一級火箭和整流罩的回收,核心部件的重復利用是其能有效降低單次發射成本的關鍵。獵鷹9號在單次使用時LEO載荷可達到22.8噸,可重用狀態時LEO載荷超過18.5噸。根據趙凱《商業思維下SpaceX公司“星鏈”計劃發射成本淺議》的測算,在獵鷹9號執行Starlink所有的42000顆衛星發射任務,且芯一級復用10次、整流罩復用2次的假設下,其單星成本可以低至35萬美元,若按60顆均為重260kg的StarlinkV1.0進行測算,則獵鷹9號的單位重量發射成本約為1346美元/kg。我國的長征5號火箭的LEO載荷運力可達25噸,與獵鷹9號相當,運載能力同樣處于第一梯隊,如果搭配合適的上面級,可以實現一箭多星,未來可為我國的衛星網絡組網發射提供便利,但目前長征5號尚不支持回收重復利用,因此單星發射成本較高。國內低軌通信衛星發射場資源有限。SpaceX目前在用的共有多座發射場,包括是租用的卡納維拉爾角空軍基地的SLC-40工位(CCSFS,SLC-40)、肯尼迪航天中心的LC-39A工位(KSC,LC-39A)、范登堡太空軍基地的SLC-4工位(VSFB,SLC-4)和即將使用的SLC-6工位、夸賈林環礁靶場Omelek島發射工位,以及自建的麥格雷戈蚱蜢跳工位和博卡奇卡Starbase工位,另外還有在建的肯尼迪航天中心LC-49工位。前面三個是目前Starlink主要在用的發射工位,其中CCSFS的發射工位使用量最大,發射最密集,2023年平均每9天就會有一次Starlink衛星發射,最短的發射間歇僅為4天。多座發射場縮短了發射間隔,保障了星鏈的發射頻率,2023年9月,Starlink單月發射次數突破9次。目前我國僅有4個發射場在用,另有若干海上發射船,整體發射資源相對較少,同時發射場需滿足國內包括通信衛星、遙感衛星、導航衛星、載人航天等各種發射任務,因此主要可用于低軌通信衛星的發射資源較為有限。低軌衛星相關火箭發射班次與Starlink差距較大。此前中國的火箭運載無論在年發射次數還是發射成功率上整體都是世界領先水平,在2022年以前整體發射次數與美國相當。從SpaceX切入到商業火箭發射領域,尤其是承接自家的Starlink發射任務后,美國的年發射次數呈現快速增長。美國2023年的火箭發射總次數為116次,其中與Starlink衛星相關的發射次數為63次。中國發射的總次數也為67次,但其中與低軌衛星相關的發射占比較低,與Starlink差距明顯。我們認為目前我國低軌衛星相關的發射任務少,一方面原因是低軌衛星制造尚未實現規模化生產,發射需求尚未充分釋放,另一方面也是因為當前我國火箭發射成本較高和發射班次相對較少。供應鏈體系尚不滿足低軌衛星通信的建設需求,成熟度有待提升。我國的衛星通信產業鏈和生態建設還處于起步階段,我們認為,在關鍵技術積累和規模化生產能力上,與實際產業鏈需求仍還有較大差距。目前通信產業資源高度向地面的4G/5G移動通信或者固網寬帶通信領域集聚,衛星通信產業鏈建設相對緩慢。同時原有的衛星通信領域供應鏈體系主要以航天院所為主,在地面通信網絡已具有領先技術和生產優勢的企業切入衛星通信領域的仍存在發展時間、技術積累等難點,,難以快速賦能衛星通信產業。此外我國原有的衛星生產模式主要采取“小批量”“定制化”形式,當前具備初步批量化生產能力且仍在逐步發展建設,近五年來我國的通信衛星年平均發射量約為38顆,與未來低軌衛星互聯網建設進入高峰期預計所需的年產量要達到千顆級別以上的需求還有較大差距,產業鏈供給規模和供給效率亟需提高。商業競爭優勢不足,商業模式閉環尚未形成,難以持續性高投入。不同于海外近幾年在基礎網絡建設上進度滯后給了衛星通信產業發展的機會,我國的地面通信領域經過多年發展,已建成全球最大的4G/5G移動通信網和固定寬帶網絡,下游用戶對于通信的需求已有較好滿足,衛星通信的市場空間需逐步培養和發展。對于存量的C端用戶,我國近幾年的網絡提速降費工作成效顯著,根據工信部2021年數據,5年來,固定寬帶單位帶寬和移動網絡單位流量平均資費降幅超過95%,企業寬帶和專線單位帶寬平均資費降幅超過70%。另外根據ITU《2022年ICT服務可負擔性》報告,2022年我國固定寬帶服務成本在每月人均國民總收入的占比進一步降低至0.45%,排名全球第2,我國用戶在“僅包含數據”的移動寬帶的成本支出在每月人均國民總收入的占比為0.45%,遠低于全球平均水平1.4%。衛星通信服務要從傳統地面通信網絡中搶占市場具有較大難度,新的應用場景還在逐步發掘中,產業發展的下游需求驅動力量仍待進一步發掘,當前不可取代性仍需提升,商業閉環仍在建設,因此難以吸引持續性的高投入。(三)我國發展低軌衛星通信緊迫性高低軌衛星全球性覆蓋,衛星頻軌資源爭奪激烈。根據國際電信聯盟(ITU)的規定,軌道位置和頻譜資源主要以“先到先得”的方式分配,后申報方不能對先申報方的衛星產生不利干擾。由于低軌衛星是全球覆蓋的部署,需要全球范圍協調頻率避免沖突,因此用于低軌衛星通信的頻率資源尤為珍貴。目前以Starlink、OneWeb為代表的全球主要低軌衛星星座主要使用Ku、Ka通信頻段資源,且目前Ku頻段也呈現出明顯的飽和跡象,可用資源十分緊張。隨著后續全球各星座的加快部署,Ka頻段正成為各星座下一步重點爭奪的對象。此外由于近地軌道空間的有限性,軌道空間能容納的衛星數量也會存在上限。根據太空與網絡測算,在同層與跨層星間最小安全距離均為50km情況下,高度300~2000km組成的低地球軌道空間具有最多35個軌道殼層,總計可容納17.5萬顆衛星。雖然不同的測算方法可能會出現不同的計算結果,但業界對低軌可容納衛星數量存在上限的認識是基本一致的。低軌空間軌道作為能夠滿足通信衛星正常運行的先決條件,快速搶占稀缺的軌道資源已經成為各國的當務之急。低軌衛星通信的軍事戰略意義重大,Starlink在近年軍事行動中作用顯著。得益于寬帶化的低成本、全球覆蓋的互聯網服務,Starlink在戰爭中能大幅增強軍隊的信息化能力,低軌衛星通信軍事應用潛力和軍事戰略價值將不容小覷。比如交戰軍隊利用Starlink進行通信聯絡和信息傳輸,避免其在戰場上的通信干擾和中斷問題,顯著提高其作戰效率。Starlink還能夠為參戰軍隊提供了高速互聯網接入服務,幫助實現信息化作戰。此外,通過Starlink的導航和定位技術,參戰隊伍能夠實現精確打擊和戰術偵察。2022年12月2日,SpaceX發布了“星盾(Starshield)”衛星網絡,并與美國國家安全機構和五角大樓達成合作協議,側重提供對地觀測、衛星通信、托管載荷三個領域的服務。從Starlink的軍事應用可以看出低軌衛星互聯網的重要戰略意義,因此建設低軌衛星互聯網顯得尤為重要和緊迫。二、四個產業變化,揭示低軌衛星通信產業奇點將至鑒于我國低軌衛星互聯網與世界先進水平之間的差距以及其建設的緊迫性,我國產業各方近年來集中力量攻關,謀求實現產業突破,盡快推動低軌衛星網絡的建設。我們從產業中觀察到四個顯著變化,這些或都揭示了我國低軌衛星通信產業正處于奇點將至的階段。(一)論規劃:中央與地方政策齊發力,加快低軌衛星通信產業發展政策引導民營資本進入空天信息產業,產業或將進入高速發展期。從2014年《國務院關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》首次提出“鼓勵民間資本參與國家民用空間基礎設施建設”,中央及地方持續發布相關政策,助力產業發展。特別在衛星互聯網、低軌衛星通信等領域,進入2023年,從中央到地方各級政府的政策支持導向愈發明確,出臺了各種形式的政策和支持意見,推動產業進入高速發展階段。上海市預計將成為全球商業空間信息產業的重要高地。為了進一步推動商業打造空間信息產業高地,加強技術創新和應用拓展,提升上海在全球空間信息產業的地位和影響力,上海市于2023年11月20日發布《上海市促進商業航天發展打造空間信息產業高地行動計劃(2023-2025年)》”,通過建設空間信息產業創新生態、打造空間信息產業集群、提升空間信息產業技術創新能力、加強空間信息產業人才培養和引進、深化空間信息產業國際合作等,打造全國空間信息產業高地。預計到2025年,上海市將打造出“上海星”及“上海箭”,形成年產50發商業火箭、600顆商業衛星的批量化制作能力。通過引進和培育重點企業,上海空間信息產業規模將超2000億元,成為全球商業空間信息產業的重要高地。重慶將創建國家級衛星互聯網產業創新中心。2023年3月,重慶市政府出臺《關于加快推進以衛星互聯網為引領的空天信息產業高質量發展的意見》,提出到2025年,重慶將創建國家級衛星互聯網產業創新中心。到2030年建成衛星互聯網綜合應用示范區,推動3~5家企業上市,引進培育上百家“專精特新”企業,并形成千億級空天信息產業集群。隨后在2023年11月,為提升以衛星互聯網為代表的未來產業發展能級,重慶市發展和改革委員會研究起草了《重慶市空天信息產業高質量發展行動計劃(2023-2027年),提出要立足衛星互聯網先發優勢,加快推動衛星互聯網建設應用、北斗規模應用、遙感融合應用,帶動空天信息全產業鏈發展。成都力爭全面建成衛星互聯網與衛星應用標桿城市。2023年11月,成都市舉行衛星互聯網與衛星應用產業大會,并發布了《成都市衛星互聯網與衛星應用產業發展規劃(2023—2030年)》,成都市計劃聚焦搶抓整星制造產業鏈關鍵環節、衛星數據應用價值鏈高端環節,著力推動衛星互聯網與衛星應用產業高質量發展。計劃到2025年,成都衛星互聯網與衛星應用產業整體規模達400億元,爭創國家衛星互聯網與衛星應用產業示范基地,基本建成衛星互聯網與衛星應用示范城市。到2030年,力爭打造千億級衛星互聯網與衛星應用產業集群,全面建成衛星互聯網與衛星應用標桿城市。(二)論生產:低成本批量生產逐步落地造星成本降低助力我國低軌衛星制造能力的快速提升,核心解決四環節關鍵難題。根據此前九天微星創始人謝濤接受網易科技《逐夢星空》欄目專訪的觀點,要實現造星成本的降低,需要從設計、選型、研發、制造四個環節進行優化。這一方面需要衛星制造企業自身從設計理念、研發方向、產線建造等方面都需要去做革新,另一方面還需要整個供應鏈體系的配合和改變,需要打破傳統航天供應鏈的封閉性,同時要從工業化商業化程度更高的行業去尋找新型的供應鏈。目前我國低軌衛星制造產業經過努力,已實現四個環節的優化革新,逐步實現造星成本的降低和批產效率的提升。我國正加速建設商業衛星超級工廠。我國正加速建設商業衛星超級工廠,采用先進的自動生產工藝和技術,組裝高效、精準的流水線,實現批量化低成本的衛星制造,以改善衛星批量化制造的產能不足問題。其中包括航天科技、航天科工和中國科學院微小衛星創新研究院等單位,以及格思航天、銀河航天、時空道宇、九天微星等民營企業,都已經或正在加速建設各自的商業衛星超級工廠,為以“星網”和“G60星鏈”為代表的星座計劃的大規模部署提供支持。此外,在衛星工廠的建設方面,“AIT+”產業鏈也逐步成熟,如航天八院812所就已實現了3年建設4條商業衛星產線,47天下線4顆商業衛星。銀河航天已批量研制多顆低軌寬帶通信衛星。2022年銀河航天自主研制的6顆低軌寬帶通信衛星正式出廠,這是我國首次批量研制低軌寬帶通信衛星,其單星研制成本對比銀河航天首發星已下降一半以上。在不到11個月時間里,銀河航天完成6顆低軌寬帶通信衛星的全部設計、總裝、測試、試驗和出廠,用于6顆衛星整星AIT的時間僅約75天。銀河航天由過去嚴格遵循“設計-裝配-集成-測試”流程的衛星制造,創新探索出“衛星設計-生產線-供應鏈”量產鐵三角模式。目前銀河航天的單顆衛星研制成本已降至千萬量級,是傳統同類產品的十分之一乃至幾十分之一。公司2023年7月23日發射成功的銀河航天靈犀03星是我國首款使用柔性太陽翼的平板式通信衛星,實現在軌對多星堆疊發射技術進行驗證,有助于加快衛星互聯網建設。銀河航天創始人、CEO徐鳴曾表示,未來通過工業和技術的發展,企業有希望把衛星單價降至百萬元級別的水平,而這樣的水平才是商業航天的開始。時空道宇借鑒汽車產業,搭建衛星超級工廠。時空道宇作為吉利旗下的商業航天企業,在自創立之初就帶有汽車產業基因,其衛星超級工廠就借鑒了汽車產業智能化、自動化等大規模量產制造模式,實現衛星量產AIT的顛覆性創新。通過模塊化設計、柔性生產、智能制造等技術,采用流水線并行生產等方式,可以把衛星的設計生產周期大幅壓縮,大幅降低衛星的制造成本,可以靈活滿足不同型號規格的衛星總裝、集成與測試。目前公司可實現日產一顆衛星,衛星生產成本下降45%左右,為星座快速組網建設助力。基于強大的量產交付能力,時空道宇衛星超級工廠一方面賦能自身“未來出行星座”的衛星批產,于2022年4月完成了低軌“未來出行星座”首個軌道面衛星研制,并于當年6月在西昌衛星發射中心以一箭9星的方式成功發射入軌;另一方面也對外提供衛星批產及一站式在軌交付服務,助力中國衛星星座快速建設,加速衛星產業鏈快速發展。(三)論發射:運力存在差距,從火箭技術和發射資源上積極追趕我國火箭產業在低軌衛星運載上與世界先進水平存在差距,正奮起直追。我國的火箭一直在世界處于優勢地位,在火箭型號數量、發射成功率、運載能力、運載價格等均有一定的競爭優勢,并曾在2021年超過美國成為全球第一多火箭發射次數的國家,特別是長征5號B成功發射,近地軌道運載能力達到22噸,進一步奠定了我國大型運載火箭世界第一梯隊的地位。目前我國現役火箭共有25款火箭,其中長征系列共16款,可以看到有越來越多商業火箭公司的加入。SpaceX的橫空出世后,我國的火箭產業在低軌衛星的運載上呈現了一定的落后局面,主要是在一箭多星和可回收技術上與世界先進水平之間存在較大差距,并不能很好地適應低軌衛星發射的需求。但從近期的產業發展和未來的規劃上,可以看到,我國的火箭產業,包括相關院所和商業火箭公司,都正呈現奮起直追的態勢。低軌衛星火箭核心技術發展-1:一箭多星技術不斷刷新記錄。我國的一箭多星技術不斷取得突破,2023年6月15日,長征二號丁運載火箭在太原衛星發射中心將吉林一號高分06A星等41顆衛星成功送入預定軌道,刷新了我國一箭多星最高紀錄,布局設計采取了38顆衛星壁掛+3顆衛星側壁的布局方式。長征二號丁是由航天八院抓總研制的常溫液體兩級運載火箭,700公里太陽同步軌道運載能力為1.3噸,具備發射不同軌道要求單星、多星的能力。此前我國的一箭多星記錄是2023年6月7日由力箭一號遙二運載火箭所創造的,實現了一箭26星,力箭一號遙二火箭是中國科學院力學研究所和中科宇航研制的小型固體運載火箭。低軌衛星火箭核心技術發展-2:火箭回收技術持續突破。火箭的可重復發射利用是沖破衛星互聯網競爭壁壘的一大關鍵因素,目前我國在火箭可回收技術上還存在較大差距,美國包括獵鷹9號、重型獵鷹和新謝潑德等火箭/飛行器均已具備回收技術,美東時間2023年12月23日,編號B1058.19的獵鷹9號一級火箭更是突破性創下“一箭19飛19回收”新紀錄。我國的火箭回收技術也在持續突破,不斷拉近與先進水平的差距,其中長征十號運載火箭衍生出的無助推構型火箭一子級可重復使用的一系列關鍵技術原理試驗已取得圓滿完成,此外民營火箭企業的可回收技術同樣取得較大突破。2023年12月10日,星際榮耀研制的雙曲線二號可重復使用液氧甲烷驗證火箭(SQX-2Y)在我國酒泉衛星發射中心開展第二次飛行試驗任務,任務取得圓滿成功,實現了國內首次可重復使用火箭的復用飛行,該火箭此前在11月2日已成功完成最大高度178.42米的VTVL飛行試驗。發射場資源不斷豐富,我國商業發射能力持續補強。目前我國擁有4個航天發射場,分別為酒泉航天發射場、太原航天發射場、西昌航天發射場以及文昌航天發射場,另外還有一個海上發射母港海陽東方航天港及若干海上發射船。發射場數量不足,發射工位緊缺,還不能完全滿足大規模商業發射的需求。為了解決我國商業航天發射資源相對緊缺的局面,我國計劃在海南省文昌市東郊鎮建設國內首個商業航天發射場,即海南商業航天發射場,進一步提升我國商業運載火箭發射能力。2023年12月29日,海南國際商業航天發射中心一號發射工位正式竣工,未來將用于發射長征八號,年發射量16發。預計發射場將在2024年第二季度實現首發,目前尚有兩個發射工位在建,一個在規劃中,其中2號工位為我國首個液體通用型發射工位,可兼容10家火箭公司19個型號的火箭發射,年發射量16發;3號工位(在建)和4號工位(規劃中)均為小型固體火箭發射工位。隨著海南文昌商業發射場逐步建設完工,我國將快速補強商業發射場資源,為未來高密度組網發射提供必要基礎條件。此外還有寧波象山商業航天發射場也在建設中。(四)論應用:早期探索卓有成效星座尚未規模組網,應用已在早期探索中。目前國內的低軌衛星星座尚未規模建成,但用戶段應用側的產品開發和商業嘗試已經開始。我們認為,在汽車和手機這兩個領域,有望會成為低軌衛星通信ToC的率先切入點。盡管目前的應用還處于早期的實現連接和覆蓋階段,但預計隨著未來部署組網低軌衛星數量的增加,相關配套監管政策的清晰,可閉環商業模式的成熟,會有越來越多的衛星通信終端出現,并從目前的僅支持文本短信傳輸,演進到增加語音支持,再演進到具備4/5G網絡傳輸數據功能,從而最終實現廣覆蓋、大容量、高速率低軌衛星互聯網的構建。車機直連衛星:依托時空道宇星座,極氪實現車機直連衛星。借助時空道宇的“未來出行星座”,汽車成為了低軌衛星通信首個落地ToC的應用,這為我國低軌衛星互聯網商業應用提供了一個嘗試探索的方向。2023年10月27日,極氪正式宣布純電獵裝超跑極氪001FR,率先量產實現車載衛星通信功能,能提供雙向衛星消息與衛星通話服務,同時時空道宇還推出全球首個衛星互聯網車載一體化玻璃天線、“車-端”一體化設計的高通量衛星互聯網終端。隨后12月27日發布的極氪007,車機可以實現直接給手機號發送衛星消息,接收方可以獲取位置信息,并可通過鏈接查看詳細的地理位置和回復消息。此外未來吉利也會推出類似搭載衛星通信技術的車型。手機直連衛星:用戶消費習慣正逐步培養,直連低軌衛星的手機終端面世在即。目前可實現直連衛星的手機已經實現商用,包括通過北斗短報文的華為Mate50系列,通過天通衛星的華為Mate60Pro系列和榮耀Magic6系列,都還不是通過低軌衛星組網,但這些終端是直接ToC,點燃了市場對衛星通信的認知,預計促進消費者在衛星通信消費習慣的培養。目前我國尚未有手機實現與低軌衛星的連接通信,但業界已有比較充分的布局,我們預計2024年或出現可直連低軌衛星的手機終端。在2023年3月30日,吉利旗下的兩家公司,魅族與時空道宇宣布聯合開發衛星通信芯片魅族天問S1,天問S1基于時空道宇自研瞬至芯片架構定制開發,可實現雙向衛星通信功能,包括自定義長文字和語音的雙向收發。同期發布的魅族20INFINITY即是搭載天問S1的首款手機,但手機實際上市時還不具備衛星通信功能,我們認為,因為其搭載的是自研的低軌衛星通信系統,正式運營涉及到相關電信業務經營許可、頻率許可等監管審批和認證準入,可能需要等待政策落地才能正式開放。此外還有銀河航天已在靈犀03星上成功實現了國內首例終端到終端(T2T)低軌衛星通信測試,2023年7月紫光展銳推出首顆5GIoT-NTN衛星通信SoC芯片V8821,星思半導體在2023年初推出了支持5GNTN標準的寬帶衛星手機基帶芯片CS7610和超寬帶衛星終端基帶芯片CS7810。行業應用:或成為低軌衛星互聯網率先落地的場景。我們認為,相比于toC的應用需求還需要較長時間的商業探索和消費習慣培養,面向行業用戶的低軌衛星互聯網應用由于適用場景匹配度高、經濟效益明顯、項目推廣容易等特點,有可能會率先落地。在面向工業互聯、物聯網、數據采集、應急通信以及特殊機構等場景中,用戶存在區域大容量通信和遠程數據傳輸的需求,而通過低軌衛星互聯網的接入,以及地面公/專網系統的協同,可以很好地滿足這些行業應用場景的需求。銀河航天的低軌衛星動中通天線通過與業界頂尖廠家合作,采用了國產的低成本高性能硅CMOS射頻T/R芯片和瓦片式天線陣面設計,在單塊多層PCB電路板上集成了微帶天線面、饋電網絡和射頻T/R芯片,使平板相控陣天線產品具備尺寸小、增益高、功耗低、成本低等優點,提升了用戶體驗,有助于低軌互聯網在行業應用側的落地。三、低軌衛星互聯網產業鏈長、涉及面廣低軌衛星通信組網系統復雜,產業鏈條長空間大。低軌衛星互聯網的構成復雜,組網規模龐大。一般來說可以分成空間段、地面段和用戶段三大部分,其中包含了衛星產業、火箭產業、通信產業、消費電子產業等多個完整細分產業。三段結構內會包含獨立而又有部分復用的產業上中下游,因此衛星通信是一個非常大的產業范疇,產業鏈條長且市場空間大,其產業經濟的發展對國民經濟發展具有較深遠的影響,根據央視新聞報道,目前我國衛星通信市場規模在800億元人民幣左右,衛星通信和遙感業務為主的衛星服務業,2022年全球整體收入為1130億美元。空間段最先產業落地,用戶段最晚落地但彈性空間大。從節奏上看,空間段內的通信衛星主要承擔了用戶接入的核心功能,是組網的起點,正如地面5G網絡建設是基站先行,空間段也會是低軌衛星通信建設中最早落地的部分,特別是在有ITU關于衛星頻軌資源的時限相關規定下,衛星的制造發射入軌緊迫性更高,預計會成為產業投資的首要方向。地面段會隨著空間段衛星數量漸成規模后逐步釋放信關站需求。當網絡的覆蓋范圍、接入容
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