衛(wèi)星通信穩(wěn)步發(fā)展，市場規(guī)模持續(xù)提升，多國已出臺多項政策措施鼓勵推動衛(wèi)星在各行業(yè)的規(guī)模化應(yīng)用、商業(yè)化服務(wù)及國際化拓展，行業(yè)面臨很好發(fā)展機遇。根據(jù)Morgan Stanley 預(yù)測2040年全球太空經(jīng)濟市場規(guī)模超萬億美金，其中衛(wèi)星制造、個人寬帶、和衍生應(yīng)用超5000億美金。
2020年國家首次將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的范圍，大力支持衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)發(fā)展。同年，“GW”計劃曝光，中國因需在2027年11月之前將12992顆衛(wèi)星部署完畢，時間緊迫，所以一定會以最大產(chǎn)能發(fā)射衛(wèi)星。激光通信載荷是低軌通信衛(wèi)星/遙感衛(wèi)星的核心載荷，成本占比為30%/10%，屬于供應(yīng)鏈中單系統(tǒng)價值占比最高的分系統(tǒng)。據(jù)測算到2027年，激光載荷市場規(guī)模將達到近800億。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是指多次發(fā)射數(shù)百顆乃至上千顆小型衛(wèi)星，組成衛(wèi)星星座，以這些衛(wèi)星作為“空中基站”，從而達到與地面移動通信類似的效果，實現(xiàn)太空互聯(lián)網(wǎng)，本質(zhì)就是傳統(tǒng)航天和通信領(lǐng)域的技術(shù)拓展融合。按照工作軌道劃分，可以分為低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)（LEO）、中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)（MEO）、地球同步軌道（地球靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)（GEO/高軌道衛(wèi)星系統(tǒng)）、太陽同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)（SSO）、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)（IGSO））以及傾斜同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）。
表1 衛(wèi)星分軌道類型及用途
中高軌道提供的通信能力有限，僅能提供KB級別貸款的基本語音和低容量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，主要作為地面通信的補充和延伸。相比之下，LEO的高帶寬、高性能全球覆蓋、低時延、可便攜式\嵌入式終端、低成本的全球互聯(lián)服務(wù)更具有優(yōu)勢。
由于軌道和頻段是不可再生的戰(zhàn)略資源，各國競爭趨于白熱化。國際電信聯(lián)盟（ITU）規(guī)定在軌道和頻段資源獲取上遵循“先占永得”原則，先發(fā)國家具有顯著優(yōu)勢；此外，隨著全球低軌衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量逐漸增加，空間軌道和頻段作為能夠滿足通信衛(wèi)星正常運行的先決條件，已經(jīng)成為各國衛(wèi)星企業(yè)爭相搶占的重點資源，行業(yè)競爭可能不僅僅是商業(yè)上的競爭，還有國防戰(zhàn)略層面的競爭。各國力爭在低軌衛(wèi)星領(lǐng)域進入全球第一梯隊，從國家維度來看，美國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展遙遙領(lǐng)先，相關(guān)技術(shù)和法律法規(guī)體系成熟，在軌衛(wèi)星數(shù)量占據(jù)了全球的半壁江山，歐洲大力整合相關(guān)資源，完善通信衛(wèi)星體系，助力歐洲實現(xiàn)天地一體化發(fā)展；俄羅斯堅守傳統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略，在發(fā)射大量軍用通信衛(wèi)星的同時，也在拓展低軌通信衛(wèi)星星座新市場。
根據(jù)賽迪顧問研究報告數(shù)據(jù)，地球近地軌道可容納約6萬顆衛(wèi)星，低軌衛(wèi)星的主要通信頻段（Ku和Ka）逐漸趨于飽和；賽迪顧問預(yù)計，到2029年，地球近地軌道將部署總計5.7萬顆低軌衛(wèi)星，因此當(dāng)前空間軌道和頻段成為各國搶奪的重要資源。
圖 1 2029年全球近地軌道衛(wèi)星布局占比
根據(jù)USC衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫上的信息顯示，截止2022年1月1日，地球在軌運行的人造衛(wèi)星數(shù)量共計4852顆，其中屬于美國的衛(wèi)星有2944顆，俄羅斯169顆，美國擁有衛(wèi)星的數(shù)量，是俄羅斯的17倍多。根據(jù)中國航天科技集團發(fā)布的《中國航天科技活動藍(lán)皮書（2020年）》中顯示，中國截至2021年初，擁有在軌運行的衛(wèi)星數(shù)量，已經(jīng)超過300顆。USC衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫顯示，截至2021年12月1日，中國擁有在軌運行的衛(wèi)星數(shù)量為499顆。
當(dāng)前低軌衛(wèi)星成為新的大國競技場，美國、歐洲、俄羅斯、日本等加快推進低軌星座計劃，根據(jù)《中國航天科技活動藍(lán)皮書（2021年）》數(shù)據(jù)，截止2021年底，美國“星鏈”星座全年部署989顆衛(wèi)星，累計1798顆衛(wèi)星在軌運行。
資料來源：UCS，中金公司研究部
圖2 全球衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量自2017年以來大幅增長
美國：在5G等地面組網(wǎng)處于劣勢的情況下，推出《國家航天戰(zhàn)略》，部署多個衛(wèi)星星座計劃，推進低軌通信衛(wèi)星組網(wǎng)工程建設(shè)，致力于成為全球領(lǐng)先的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于服務(wù)提供大國。
俄羅斯：是世界上最早進入國際商業(yè)航天發(fā)射市場的國家，商業(yè)航天實力全球領(lǐng)先。采用液氧/煤油發(fā)動機推進，能夠覆蓋3.5-35噸不同負(fù)荷的低軌運載發(fā)射需求，進一步降低發(fā)射成本。
加拿大：是傳統(tǒng)商業(yè)航天強國，是世界上第一個實現(xiàn)國內(nèi)衛(wèi)星通信的國家（阿尼克號），在遙感探測、衛(wèi)星通信、太空機器人等領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先，在低軌通信領(lǐng)域，采取和美國錯位發(fā)展的理念，在近地軌道提供低帶寬、低速率的窄帶物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座，支持交通運輸、油氣田、水利、環(huán)保、資源勘測以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。
歐洲：通過歐洲航天局（ESA）使成員國之間行程統(tǒng)一的戰(zhàn)略目標(biāo)，以英法為代表的歐洲發(fā)達國家，注重自身獨立航天發(fā)射能力建設(shè)，不斷探索運載火箭、空間領(lǐng)域和應(yīng)用衛(wèi)星等方向的技術(shù)突破。但是，商業(yè)航天市場競爭激烈，各國對內(nèi)強調(diào)歐洲一體化，對外攜手美國、俄羅斯等開展合作。
2021年4月26日，中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團有限公司正式成立，中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團的成立，能夠加快解決各類星座的亂局，滿足我國構(gòu)建全球?qū)拵l(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的重任，這也是立足國家戰(zhàn)略全局，順應(yīng)科技產(chǎn)業(yè)變革大勢的舉措。
中國星網(wǎng)的成立，將加速整合航天、通信、信息等產(chǎn)業(yè)優(yōu)質(zhì)資源推動中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，促進中國航天產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性升級，引領(lǐng)新一輪產(chǎn)業(yè)變革。以中國星網(wǎng)為支柱，緊密凝聚民營企業(yè)、高校等多方產(chǎn)學(xué)研主體，有望形成中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新型舉國體制，提升中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國際核心競爭力。其中，引入商業(yè)航天力量，也將有助于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)由國家戰(zhàn)略向民用化、產(chǎn)品化快速轉(zhuǎn)化，激發(fā)市場活力。
（1）我國陸續(xù)出臺多項政策，積極引導(dǎo)民間資本進入商業(yè)航天領(lǐng)域。
2014年國務(wù)院出臺《關(guān)于創(chuàng)新重點領(lǐng)域投融資機制鼓勵社會投資的指導(dǎo)意見》，鼓勵民間資本研制、發(fā)射和運營商業(yè)遙感衛(wèi)星，提供市場化、專業(yè)化服務(wù)；2020年4月，國家發(fā)改委首次明確“新基建”范圍，將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的范圍；在“十四五規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)”中，國家明確提出“打造全球覆蓋、高效運行的通信、導(dǎo)航、遙感空間基礎(chǔ)設(shè)施體系，建設(shè)商業(yè)航天發(fā)射場。”
（2）各地出臺政策支持商業(yè)航天或航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展
由于商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)屬于高科技產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)帶動力較強，經(jīng)濟效益明顯，因此深受我國地方政府歡迎。隨著各地“十四五”規(guī)劃的出臺，從各地“十四五”規(guī)劃中，也有許多關(guān)于商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)相關(guān)的內(nèi)容。據(jù)統(tǒng)計，我國不含港澳臺的31個省級行政區(qū)域相繼發(fā)布的“十四五規(guī)劃”中，有30個省級行政區(qū)域提及了商業(yè)航天或航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展有關(guān)的內(nèi)容，占比高達96.7%。
以具體用途類型劃分，應(yīng)用衛(wèi)星最主要可分為——通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星。
衛(wèi)星通信：以衛(wèi)星為中繼站進行數(shù)據(jù)通信，可用于傳輸電話、電報、傳真、數(shù)據(jù)和電視等信息。具體分為衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)（BSS）、衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)（FSS）和衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)（MSS）。國內(nèi)已應(yīng)用的代表衛(wèi)星如中星系列（廣播業(yè)務(wù)）、天通衛(wèi)星（移動業(yè)務(wù)）等。
衛(wèi)星遙感：從高空通過傳感器（光學(xué)/雷達）探測及接收來自目標(biāo)物體所輻射及反射的電磁波信息，從而識別物體的屬性及其空間分布等特征，應(yīng)用于國防、自然資源、交通、氣象、海洋、環(huán)保、應(yīng)急等領(lǐng)域。國內(nèi)已應(yīng)用的代表衛(wèi)星如遙感系列、吉林一號等。
衛(wèi)星導(dǎo)航：提供基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航、定位、授時等基礎(chǔ)信息服務(wù)以及相關(guān)的行業(yè)應(yīng)用服務(wù)。目前全球主要四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括GPS、北斗、伽利略、格洛納斯。
從國內(nèi)建設(shè)進展來看，導(dǎo)航完成，遙感穩(wěn)步建設(shè)，低軌通信衛(wèi)星建設(shè)蓄勢待發(fā)。北三組網(wǎng)完成標(biāo)志我國全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)已完成建設(shè)；
遙感衛(wèi)星方面，遙感系列截至目前已發(fā)射36顆衛(wèi)星，持續(xù)穩(wěn)步建設(shè)中；通信衛(wèi)星方面，目前主要以高軌廣播或移動通信衛(wèi)星為主，低軌衛(wèi)星星座建設(shè)蓄勢待發(fā)。
圖3國內(nèi)衛(wèi)星建設(shè)進展
低軌衛(wèi)星主要指運行在低地球軌道（距離地面500-2000km，LEO）的衛(wèi)星。對比高軌（地球靜止軌道，GEO）衛(wèi)星，在通信應(yīng)用中，低軌具有距離近、傳輸時延小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應(yīng)用場景豐富、整體制造成本低等優(yōu)勢。低軌衛(wèi)星單個衛(wèi)星的覆蓋范圍一般在幾百公里到上千公里直徑的面積，低軌衛(wèi)星一般通過南北方向旋轉(zhuǎn)結(jié)合地球自轉(zhuǎn)，通過多個衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋。
因此，低軌衛(wèi)星是下一代空間信息基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展趨勢。低軌衛(wèi)星已成為當(dāng)前衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)最契合的衛(wèi)星類型，但不局限于通信，例如在導(dǎo)航方面，低軌衛(wèi)星也是進一步提升衛(wèi)星導(dǎo)航性能的潛在技術(shù)途徑，助力我國下一代綜合定位導(dǎo)航授時體系的建設(shè)。因此，低軌衛(wèi)星已成為下一代空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展趨勢。
圖4對比高軌衛(wèi)星，低軌衛(wèi)星距離近，傳輸延時小，信號衰減小
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是新基建：衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是基于衛(wèi)星通信的互聯(lián)網(wǎng)，通過發(fā)射一定數(shù)量的衛(wèi)星形成規(guī)模組網(wǎng)，從而輻射全球，構(gòu)建具備實時信息處理的大衛(wèi)星系統(tǒng)，是一種能夠完成向地面和空中終端提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等通信服務(wù)的新型網(wǎng)絡(luò)，具有廣覆蓋、低延時、寬帶化、低成本等特點。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是繼有線互聯(lián)、無線互聯(lián)之后的第三代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施革命，已被納入我國新基建的范疇。
衛(wèi)星通信是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)：低軌衛(wèi)星由于軌道低，具備傳輸延時小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應(yīng)用場景豐富、制造成本低等優(yōu)點，且可通過增加衛(wèi)星數(shù)量提高系統(tǒng)容量，適合應(yīng)用于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。目前，低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在全球通信和互聯(lián)網(wǎng)接入、5G、物聯(lián)網(wǎng)、太空軍事能力應(yīng)用等方面極具潛力，是商業(yè)航天技術(shù)和主要大國太空戰(zhàn)略博弈的必爭之地。
圖5低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是5G+到6G發(fā)展的必然趨勢
圖6低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)starlink在軌衛(wèi)星
低軌衛(wèi)星軌道頻率稀缺，各國加快布局：根據(jù)賽迪研究報告數(shù)據(jù)，地球近地軌道可容納約6萬顆衛(wèi)星，低軌衛(wèi)星的主要通信頻段（Ku和Ka）逐漸趨于飽和；賽迪預(yù)計，到2029年，地球近地軌道將部署總計5.7萬顆低軌衛(wèi)星，因此當(dāng)前空間軌道和頻段成為各國搶奪的重要資源。當(dāng)前美國、加拿大、歐洲、俄羅斯等加快推進低軌星座計劃。
2017年以來，中國也啟動多個衛(wèi)星星座計劃，其中包括行云工程、鴻雁星座、天基物聯(lián)網(wǎng)星座、虹云工程等。
2021年4月26日，中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團有限公司正式成立（星網(wǎng)公司），中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團的成立，能夠加快解決各類星座的亂局，滿足我國構(gòu)建全球?qū)拵l(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的重任，這也是立足國家戰(zhàn)略全局，順應(yīng)科技產(chǎn)業(yè)變革大勢的舉措。
表2中國星座布局情況
圖7 LeaserFleet星間鏈路示意
通信載荷是用于通信衛(wèi)星通信功能的部件，是通信衛(wèi)星的核心組件。傳統(tǒng)通信載荷主要包括相控陣天線和轉(zhuǎn)發(fā)器，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)則在傳統(tǒng)通信載荷基礎(chǔ)上增加了星間鏈路。
星間激光通信則是搭建星間鏈路的核心。星間激光通信終端是一種光機電綜合系統(tǒng)，星間激光建鏈主要依賴捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)三個步驟。
圖8 空間激光通信工作原理
激光通信承載星間傳輸?shù)膬?yōu)勢主要有：衛(wèi)星激光通信具有頻率更高且方向性更強的特點，可以實現(xiàn)快速和高體量的數(shù)據(jù)傳輸；星間激光通信不需要向國際電聯(lián)申請?zhí)囟l段，使得頻道使用更加便捷；激光通信終端體積、重量和功耗優(yōu)勢，符合當(dāng)今衛(wèi)星平臺有效載荷要求
激光通信系統(tǒng)在高軌衛(wèi)星vs低軌衛(wèi)星的技術(shù)區(qū)別：高軌衛(wèi)星通信距離在萬km量級，對激光通信終端留有較大的重量冗余，30Kg以上；低軌衛(wèi)星核心訴求在小型化輕量化，要求10Kg，需求密集化結(jié)構(gòu)設(shè)計
高軌衛(wèi)星的太空輻照遠(yuǎn)高于低軌衛(wèi)星，因此在可靠性上以元器件選型（宇航級）并采用備份冗余的路線進行提升；低軌衛(wèi)星在低輻照+低成本+小型化上，采用電路設(shè)計、期間封裝方面進行輻照規(guī)避
高軌衛(wèi)星（北斗導(dǎo)航、氣象風(fēng)云，對衛(wèi)星通信速率要求低，國內(nèi)高軌衛(wèi)星激光通信速率需求均為100Mbit/s；低軌衛(wèi)星服務(wù)與通信互聯(lián)網(wǎng)，通信速率要求高，國內(nèi)在軌已實現(xiàn)10G的驗證，在突破40G，行業(yè)終局在100G
高軌衛(wèi)星太陽能帆板大，可用能量也非常充足；低軌衛(wèi)星體積小，其太陽能帆板吸收的能量少，通信系統(tǒng)可用能量只有7-8瓦。因此，低軌衛(wèi)星上必須具備超低功耗下仍然可以高速通信的能力，這要求團隊掌握數(shù)據(jù)壓縮、去冗余、信道高效估計、簡潔編解碼、簡潔糾偏碼等高效算法。
總結(jié)：相比于高軌衛(wèi)星，低軌衛(wèi)星激光通訊是一支新的技能樹。小型化高密集設(shè)計、電路及封裝抗輻照設(shè)計、低功耗超高速通信技術(shù)都是低軌衛(wèi)星不同于高軌衛(wèi)星上激光通信終端的核心技術(shù)。
國內(nèi)外衛(wèi)星激光通信技術(shù)尚有差距：美國、歐洲和日本等國家對衛(wèi)星激光通信的研究起步較早，技術(shù)發(fā)展較為全面及成熟。國內(nèi)衛(wèi)星激光通信研究起步較晚。2020年，“行云”系列衛(wèi)星搭載了由LaserFleet公司開發(fā)的激光通信載荷，并于2020年發(fā)射成功，是我國第一次進行低軌衛(wèi)星星間激光鏈路技術(shù)試驗,該激光通信載荷的通信距離大于3000km，通信速率可以達到100Mbps。
衛(wèi)星激光通信已經(jīng)得到市場驗證：市場領(lǐng)先者SpaceX已確認(rèn)采用激光通信體制，2021年9月開始，所有衛(wèi)星都加裝激光星間鏈路并成功發(fā)射。中國星座也跟隨采用激光通信，逐漸成為行業(yè)標(biāo)配。
圖9 衛(wèi)星激光通信已經(jīng)得到市場驗證
衛(wèi)星激光通信產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游衛(wèi)星制造及發(fā)射，中游衛(wèi)星系統(tǒng)運營及服務(wù)，以及下游通信應(yīng)用三大環(huán)節(jié)。
激光通信優(yōu)勢明確，將是低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)路徑，是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的核心價值環(huán)節(jié)。民營機構(gòu)完成規(guī)模化產(chǎn)線后，可與體制內(nèi)的單位合作，成為該領(lǐng)域的供應(yīng)商，達到衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)量產(chǎn)需求。
圖10 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)上下游供應(yīng)關(guān)系圖譜
圖11 核心光電器件占激光通信BOM比重和激光通信占微型系統(tǒng)BOM比重
2020年國家首次將將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的范圍，大力支持衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)發(fā)展。
同年，“GW”計劃曝光，中國因需在2027年11月之前將12992顆衛(wèi)星部署完畢，時間緊迫，所以一定會以最大產(chǎn)能發(fā)射衛(wèi)星，假設(shè)星網(wǎng)能在2025年產(chǎn)能和技術(shù)水平達到現(xiàn)在星鏈的同等水平，且2025年進入量產(chǎn)，才能在2027年之前將衛(wèi)星部署完畢。
激光通信載荷是低軌通信衛(wèi)星/遙感衛(wèi)星的核心載荷，成本占比為30%/10%，屬于供應(yīng)鏈中單系統(tǒng)價值占比最高的分系統(tǒng)。
據(jù)測算到2027年，激光載荷市場規(guī)模將達到近800億。
星鏈作為一家民營的衛(wèi)星公司，在航天領(lǐng)域獲得了較大的成功，其商業(yè)模式值得借鑒。衛(wèi)星的市場是一個狹窄而且專業(yè)的市場，其技術(shù)壁壘較高決定了能夠參與的玩家較少。在這樣的市場里，星鏈從未標(biāo)榜自己的產(chǎn)品有什么特色，他走的是通過規(guī)模化生產(chǎn)達到成本領(lǐng)先的戰(zhàn)略。SpaceX的火箭發(fā)射成本昂貴，而其中火箭占據(jù)一半以上，因此馬斯克先著手可回收的獵鷹火箭的研究，目前一個獵鷹火箭已經(jīng)可以重復(fù)使用15次，大大降低了火箭推進器的發(fā)射成本。
SpaceX公司的獵鷹9號作為最成功的商業(yè)運載火箭之一，LEO軌道發(fā)射服務(wù)公開報價大幅降低至約3000美元/千克，低于世界上其他同等運載能力的一次性運載火箭。據(jù)央廣網(wǎng)報道，國內(nèi)快舟1號運載火箭，LEO軌道發(fā)射服務(wù)價格約為2萬美元/千克，發(fā)射成本仍有較大優(yōu)化空間。
我國傳統(tǒng)衛(wèi)星科研生產(chǎn)模式效率較低，難以實現(xiàn)衛(wèi)星的大規(guī)模低成本制造。傳統(tǒng)的衛(wèi)星研制具有高度定制化特點，設(shè)計、制造、發(fā)射周期理論上通常在26~32個月，其中：衛(wèi)星的論證階段大約需要8~10個月，時間占比30%；研制、生產(chǎn)及測試需要16~20個月，交付與發(fā)射時間大約需要兩個月。我國體制內(nèi)衛(wèi)星規(guī)劃周期在3~5年，通常由總體部門牽頭組織隊伍論證，需經(jīng)歷模樣設(shè)計、初樣設(shè)計、正樣設(shè)計、在軌驗證等環(huán)節(jié)，研制流程通常為串行模式，需要消耗大量的時間、空間和人力資源，生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于規(guī)?；a(chǎn)的通用工業(yè)產(chǎn)品。
圖12：企業(yè)定位理論的成本領(lǐng)先vs差異化
在衛(wèi)星小型化、星座巨型化背景之下，組網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)量大幅增加對衛(wèi)星的設(shè)計理念、生產(chǎn)方式等都帶來了挑戰(zhàn)，衛(wèi)星逐漸從傳統(tǒng)的“定制化”研制模式，走向“工業(yè)化”大規(guī)模生產(chǎn)模式。通過模塊化設(shè)計、柔性生產(chǎn)、智能制造等技術(shù)，采用流水線并行生產(chǎn)等方式，可以把衛(wèi)星的設(shè)計生產(chǎn)周期壓縮到數(shù)周甚至數(shù)天，同時大幅降低衛(wèi)星的制造成本。例如，Oneweb衛(wèi)星生產(chǎn)能力可以達到每天1~3顆，而Starlink衛(wèi)星的生產(chǎn)速度可以達到每周45顆左右。巨型星座的組網(wǎng)建設(shè)，有望成為推動我國衛(wèi)星科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型的主要因素。
民營企業(yè)入局衛(wèi)星科研，可以通過設(shè)計優(yōu)化、規(guī)模化生產(chǎn)和采用商用器件，能夠有效降低衛(wèi)星制造成本。衛(wèi)星低成本規(guī)模化生產(chǎn)主要得益于三方面的變革：
1）采用新設(shè)計理念、新技術(shù)、新工藝等，以提升衛(wèi)星的經(jīng)濟性；
2）通過流水線實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期，降低人工和制造成本；
3）供應(yīng)鏈重塑，采用商用貨架產(chǎn)品替換宇航級元器件，能夠顯著降低衛(wèi)星生產(chǎn)成本。
表4: 大衛(wèi)星與小衛(wèi)星研制模式的差異
資料來源：《低軌大規(guī)模星座的機遇與挑戰(zhàn)》（趙秋艷等，2020），《現(xiàn)代小衛(wèi)星技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展》（張艷娥等，2006），《小衛(wèi)星的現(xiàn)狀、特點及發(fā)展方向》（張祥根，2000），中金公司研究部
1）巨型星座的發(fā)展是未來業(yè)務(wù)需求的必然選擇：巨型通信星座可以實現(xiàn)全球覆蓋并提升通信容量，Starlink、Oneweb、Kuiper等通信星座規(guī)劃都超過數(shù)千量級；巨型遙感星座可以提升系統(tǒng)的覆蓋范圍和時間分辨率，PlanetLabs、Spire等企業(yè)均建成了超過百顆的遙感衛(wèi)星觀測網(wǎng)絡(luò)。
2）小衛(wèi)星的批量化制造和不斷下降的火箭發(fā)射成本，也提升了巨型星座的經(jīng)濟可行性，大幅降低了巨型星座的組網(wǎng)成本。
3）星座巨型化趨勢亦是太空空間頻率、軌道資源競爭的結(jié)果：國際電信聯(lián)盟（ITU）對衛(wèi)星軌道位置和頻率的分配采用“先到先得”原則，出于搶占稀缺的衛(wèi)星軌道和頻率資源，申報巨型星座成為各航天大國的必然選擇。
圖13：創(chuàng)業(yè)者如何突破窘境
作為一家新進入衛(wèi)星設(shè)備領(lǐng)域的民營企業(yè)，最好的發(fā)展路徑是“選擇靠譜的技術(shù)買家”。作為衛(wèi)星激光通信設(shè)備的部件商，打造出成本可控、品質(zhì)優(yōu)良、產(chǎn)品有技術(shù)特色的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品后，要獲得衛(wèi)星總裝公司的認(rèn)可，讓產(chǎn)品進入到國家隊的籃子里。因為涉密和軍工等限定問題，在很長一段時間內(nèi)，衛(wèi)星的總裝和發(fā)射都不太可能民營化，因此與在位企業(yè)的合作是必然的選擇。
可以選擇的商業(yè)模式，包括賣產(chǎn)品及銷售設(shè)備和器件，跟體制內(nèi)的高校和航天院所合作，把產(chǎn)品切入，綁定長期合作關(guān)系，進而獲得銷售。還可以負(fù)責(zé)代工，民營企業(yè)也正在籌建自動化的生產(chǎn)線，能幫助國企及軍工單位進行大規(guī)模的生產(chǎn)，作為國家航天制造能力的一個重要組成部分。第3個商業(yè)模式是賣服務(wù)，可以通過建立海內(nèi)外的銷售渠道，為國內(nèi)外的衛(wèi)星單位提供技術(shù)服務(wù)，銷售IP。
商業(yè)航天目前仍處于早期市場，以國家為主導(dǎo)。
星載激光通信的主要公司集中在航天八院802所、航天五院504所、航天九院704所、中科院長春光機所、中科院上海光機所以及哈工大等體制內(nèi)單位以及高校。
商業(yè)航天訂單主要來自于以星網(wǎng)為代表的央企或者國企當(dāng)中，純商業(yè)化訂單也正逐步顯現(xiàn)，整體市場趨勢正從完全由國家主導(dǎo)承擔(dān)逐步向國家主導(dǎo)市場輔助的方式轉(zhuǎn)變。民營單位的激光設(shè)備在體積重量和價格上都具備很高優(yōu)勢。
最終在民營企業(yè)中，具備領(lǐng)先在軌經(jīng)驗優(yōu)勢與核心技術(shù)的企業(yè)將脫穎而出跑得更好。
關(guān)于紫金港資本
紫金港資本成立于2014年，其主要發(fā)起人皆有平均20年左右的投資和企業(yè)管理經(jīng)驗，并有深厚工程技術(shù)背景，為投資賦能型管理人組合。紫金港團隊倡導(dǎo)國際化視野，目前通過香港基金專注國際硬科技投資。
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