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衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)專題報(bào)告:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化,中國(guó)星座未來(lái)可期

(報(bào)告出品方/作者:招商證券,梁程加、王超、孫嘉擎) 一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)催化頻發(fā) 近期,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化。23/10/5 SpaceX 成功執(zhí)行星鏈 G6-21 任務(wù)的發(fā)射, 將 22 顆 mini 版的二代星鏈衛(wèi)星載荷...

(報(bào)告出品方/作者:招商證券,梁程加、王超、孫嘉擎)

一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)催化頻發(fā)

近期,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化。23/10/5 SpaceX 成功執(zhí)行星鏈 G6-21 任務(wù)的發(fā)射, 將 22 顆 mini 版的二代星鏈衛(wèi)星載荷送達(dá)預(yù)定軌道;23/10/6 亞馬遜首批互聯(lián)網(wǎng) 衛(wèi)星擬升空,希望與 Starlink 抗衡;23/10/6 意大利聯(lián)合圣保羅銀行表示將投資 SapceX;23/10/7 工信部擬統(tǒng)籌推進(jìn)電信業(yè)向民間資本開(kāi)放,分步驟、分階段 推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)準(zhǔn)入制度改革;23/10 SpaceX 推出手機(jī)直連業(yè)務(wù)介紹; 23/10/19 SpaceX 計(jì)劃明年發(fā)射 144 次。

1、事件 1:星鏈衛(wèi)星已發(fā)射 5200 顆低軌衛(wèi)星

23 年 9 月 30 號(hào) SpaceX 在卡角空軍基地 SLC-40 使用 Falcon 9 發(fā)射 Starlink Group 6-19 任務(wù),將 22 顆 Starlink 衛(wèi)星送入 LEO 軌道。截至目前 SpaceX 累 計(jì)發(fā)射 5200 顆星鏈衛(wèi)星,目前在軌 4849 顆,空間操作 4797 顆,正式運(yùn)營(yíng) 4199 顆。星鏈全球訂購(gòu)用戶超過(guò) 200 萬(wàn),正式進(jìn)入 62 個(gè)國(guó)家。

2、事件 2:亞馬遜首批互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星擬升空,希望與 Starlink 抗衡

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》周刊,亞馬遜公司于 10 月 6 日發(fā)射首批衛(wèi)星,啟動(dòng) “柯伊 伯計(jì)劃”太空互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)計(jì)劃,希望能與“星鏈”計(jì)劃相抗衡。英國(guó)夏令時(shí) 10 月 6 日晚 7 點(diǎn),“柯伊伯衛(wèi)星 1 號(hào)”和“柯伊伯衛(wèi)星 2 號(hào)”搭乘美國(guó)聯(lián)合發(fā)射聯(lián) 盟公司“宇宙神 V 型”火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射升空。它們將被放置 在距地球表面 500 公里的軌道上,以測(cè)試柯伊伯超大星群的關(guān)鍵部件,該星群計(jì) 劃由 3200 顆衛(wèi)星組成。 Kuiper 衛(wèi)星的設(shè)計(jì)目的是連接到地球上的偏遠(yuǎn)終端,為偏遠(yuǎn)或僻靜的地區(qū)提供互 聯(lián)網(wǎng)接入。亞馬遜表示,Kuiper 系統(tǒng)的首批生產(chǎn)衛(wèi)星計(jì)劃于 2024 年上半年發(fā)射, 并預(yù)計(jì)將在 2024 年底與早期商業(yè)客戶進(jìn)行 Beta 測(cè)試。

3、事件 3:工信部推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)準(zhǔn)入改革,有望向民營(yíng)資 本開(kāi)放

工信部 10 月 7 日公開(kāi)征求對(duì)《關(guān)于創(chuàng)新信息通信行業(yè)管理優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境的意見(jiàn) (征求意見(jiàn)稿)》的意見(jiàn)。意見(jiàn)稿提出統(tǒng)籌推進(jìn)電信業(yè)務(wù)向民間資本開(kāi)放,加大 對(duì)民營(yíng)企業(yè)參與移動(dòng)通信轉(zhuǎn)售等業(yè)務(wù)和服務(wù)創(chuàng)新的支持力度,分步驟、分階段推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)準(zhǔn)入制度改革。

4、事件 4:SpaceX 推出手機(jī)直連業(yè)務(wù)

Starlink 推出的手機(jī)直連業(yè)務(wù)即讓市場(chǎng)所有的 LTE 手機(jī)在無(wú)需更改任何硬件、固 件或特殊應(yīng)用程序的情況下得以通過(guò)星鏈發(fā)送文本、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。直連手機(jī)業(yè)務(wù) 將讓用戶無(wú)論身處陸地、湖泊還是沿海水域,都可以隨時(shí)隨地發(fā)送短信、撥打電 話和瀏覽網(wǎng)頁(yè)。 該項(xiàng)業(yè)務(wù)合作的手機(jī)運(yùn)營(yíng)商及國(guó)家包括:T-Mobile (美國(guó))、ROGERS(加拿大)、 KDDI(日本)、OPTUS((澳大利亞)、ONE NZ (新西蘭)、SALT(瑞士)。納入合作 伙伴的國(guó)家和地區(qū),可獲得同樣的直連手機(jī)服務(wù)。 截至目前,星鏈直連手機(jī)業(yè)務(wù)提供的服務(wù)還尚在計(jì)劃階段,尚未開(kāi)始實(shí)施。根據(jù) 規(guī)劃,2024 年將實(shí)現(xiàn)短信發(fā)送;2025 年實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話;同年還要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù), 并分階段實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)(IOT)。

5、事件 5:SpaceX 計(jì)劃明年發(fā)射 144 次

2022 年 10 月 18 日,SpaceX 公司負(fù)責(zé)建造和飛行可靠性的副總裁比爾·格斯 滕邁爾在美國(guó)參議院空間與科學(xué)小組委員會(huì)的聽(tīng)證會(huì)上表示,明年 SpaceX 希望 實(shí)施 144 次發(fā)射,每個(gè)月大約 12 次。該數(shù)字大超預(yù)期,22 年全球航天發(fā)射總數(shù) 僅 186 次。 SpaceX 在 2023 年里已經(jīng)完成了 74 次軌道發(fā)射任務(wù)(22 年 61 次),遠(yuǎn)超任何 私營(yíng)機(jī)構(gòu)的年度發(fā)射量。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)專題報(bào)告:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化,中國(guó)星座未來(lái)可期插圖

二、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)基本情況

1、衛(wèi)星通信&衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是基于衛(wèi)星通信的互聯(lián)網(wǎng),通過(guò)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(shí)時(shí)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)(可以通俗地理解為地面基 站被搬入空中的衛(wèi)星平臺(tái),每顆衛(wèi)星都是天上的移動(dòng)基站)。 衛(wèi)星通信是具有覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、設(shè)備可靠性高等優(yōu)點(diǎn), 已成為現(xiàn)代通信技術(shù)的重要支柱之一。 衛(wèi)星:位于地球上空,負(fù)責(zé)接收和發(fā)送信號(hào),并作為信號(hào)中繼站將信號(hào)從一 個(gè)站點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)站點(diǎn)。 地面站:包括發(fā)射站和接收站,負(fù)責(zé)將信號(hào)發(fā)送到衛(wèi)星或從衛(wèi)星接收信號(hào), 并與衛(wèi)星進(jìn)行通信。 信號(hào)傳輸:通過(guò)衛(wèi)星傳輸信號(hào),包括上行鏈路(從地面站到衛(wèi)星)和下行鏈 路(從衛(wèi)星到地面站)。

2、衛(wèi)星分類:應(yīng)用領(lǐng)域、軌道高低

(1)按功能劃分:通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星

通信衛(wèi)星: 通信衛(wèi)星用于傳輸和接收無(wú)線電信號(hào),以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通 信。通信衛(wèi)星系統(tǒng)通常由多顆衛(wèi)星組成,分布在不同的軌道上形成星座,以 覆蓋更廣闊的地理區(qū)域。衛(wèi)星接收來(lái)自地面站的信號(hào),然后將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到其 他地面站或衛(wèi)星上,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)。通信衛(wèi)星利用天線接收和發(fā)送 無(wú)線電信號(hào),并通過(guò)衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)地點(diǎn)。用戶可以通過(guò) 地面設(shè)備(如衛(wèi)星電話、衛(wèi)星電視接收器等)與通信衛(wèi)星進(jìn)行通信。

導(dǎo)航衛(wèi)星: 導(dǎo)航衛(wèi)星用于提供精確定位和導(dǎo)航服務(wù)。最著名的導(dǎo)航衛(wèi)星系 統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS),由美國(guó)維護(hù)和運(yùn)營(yíng)。導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)通常由一組 衛(wèi)星組成,它們分布在不同的軌道上,通過(guò)向地面接收設(shè)備發(fā)送精確的時(shí)間和位置信息來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。接收設(shè)備通過(guò)接收多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào),并使用信號(hào)之 間的時(shí)間差來(lái)計(jì)算自身的位置。導(dǎo)航衛(wèi)星通過(guò)精確的軌道和時(shí)間同步來(lái)提供 高精度的全球定位和導(dǎo)航服務(wù)。

遙感衛(wèi)星: 遙感衛(wèi)星用于從太空中獲取地球表面的圖像和數(shù)據(jù),以研究、 監(jiān)測(cè)和分析地球的自然資源、環(huán)境變化等。遙感衛(wèi)星搭載各種傳感器和儀器, 如光學(xué)傳感器、雷達(dá)傳感器等,用于探測(cè)和記錄地球表面的輻射、反射和散 射數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以用于制作地圖、監(jiān)測(cè)氣候變化、農(nóng)業(yè)管理、城市規(guī)劃 等各種應(yīng)用。遙感衛(wèi)星通過(guò)獲取高分辨率的圖像和數(shù)據(jù),提供全球范圍內(nèi)的 地球觀測(cè)和監(jiān)測(cè)能力。 按照應(yīng)用領(lǐng)域劃分,通信、導(dǎo)航、遙感等,全球來(lái)看,通信衛(wèi)星為第一大組成(數(shù) 量占比 64%)。國(guó)內(nèi)遙感衛(wèi)星為第一大組成(占比 53%)。

(2)按軌道高度劃分:低、中、高軌

從細(xì)分來(lái)看,衛(wèi)星可分為低軌道衛(wèi)星(LEO)、中軌道衛(wèi)星(MEO)、地球同步軌道 衛(wèi)星(GEO)、太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星(S)和傾斜地球軌道衛(wèi)星(IGSO)。其中:

低地球軌道 (Low Earth Orbit, LEO):LEO 衛(wèi)星軌道高度通常在 300 到 2,000 公里之間。LEO 衛(wèi)星距離地球較近,可以實(shí)現(xiàn)較低的信號(hào)延遲,提供 較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。低軌衛(wèi)星擁有傳輸時(shí)延小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活等 優(yōu)勢(shì),非常適合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

中地球軌道 (Medium Earth Orbit, MEO):MEO 衛(wèi)星軌道高度通常在 2,000 到 35,786 公里之間,通常用于提供全球覆蓋的衛(wèi)星通信服務(wù),如 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)。相比于 LEO 衛(wèi)星,MEO 衛(wèi)星的軌道周期較長(zhǎng),信號(hào)延遲也相對(duì) 較高。

地球同步軌道 (Geosynchronous Orbit, GEO): GEO 衛(wèi)星軌道高度約為 35,786 公里,與地球自轉(zhuǎn)周期相匹配,相對(duì)地面保持靜止。GEO 衛(wèi)星通常 用于提供廣域覆蓋的通信服務(wù),如衛(wèi)星電視和廣播。高軌道衛(wèi)星距地較高, 覆蓋面積大,三顆就能覆蓋整個(gè)地球;但距離遠(yuǎn),通信就更困難。

傳統(tǒng)衛(wèi)星普遍使用 4-8GHz 的 C 波段,頻率較低且太過(guò)擁擠。而高通量通信衛(wèi) 星,廣泛使用 Ku 波段(12-18GHz)和 Ka 波段(27-40GHz)。頻率資源豐富, 帶寬提升。 C 頻段多用于地球靜止軌道,頻率低、增益低,天線尺寸大,抗干擾能力強(qiáng), 傳輸信道穩(wěn)點(diǎn),目前可用資源趨于飽和; KU 頻段頻率高,增益高,天線尺寸小,方便接收設(shè)備使用,是衛(wèi)星通信的 黃金頻段,可用資源相對(duì)飽和; KA 頻段頻率更高,頻段帶寬也大,是高速衛(wèi)星通信的黃金頻段,可用資源 也相對(duì)飽和。 “星鏈”系統(tǒng)占用的頻率主要分布在 KU、KA 兩個(gè)黃金頻段上,三期星座使用更 高的 E 頻段。我國(guó)的“星網(wǎng)工程”在 2020 年 9 月就向國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)遞 交了“GW”寬帶星座計(jì)劃的頻率分配檔案,傳輸頻段主要分布在 KA 頻段和頻 率更高的 V 頻段。

3、低軌衛(wèi)星資源有限,是各國(guó)必爭(zhēng)之地

(1)低軌衛(wèi)星優(yōu)點(diǎn)眾多,適合通信互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域

低地球軌道衛(wèi)星由于軌道低,具備傳輸延時(shí)小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應(yīng)用場(chǎng) 景豐富、制造成本低等優(yōu)點(diǎn),使其非常適合應(yīng)用于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。LEO 衛(wèi)星的特 性使其能夠提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入、實(shí)時(shí)通信和全球覆蓋,同時(shí)具備靈活性和擴(kuò)展 性,能夠滿足不斷增長(zhǎng)的用戶需求。 傳輸延時(shí)小:距離地球較近,信號(hào)傳輸路徑較短,可以提供更快的數(shù)據(jù)傳輸 速率。 鏈路損耗低:在信號(hào)傳輸過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷較少的大氣層損耗和傳播延遲,從而 減小了鏈路損耗。 發(fā)射靈活:由于 LEO 衛(wèi)星質(zhì)量通常較小,且工作的軌道高度較低,LEO 衛(wèi) 星適用于包括火箭發(fā)射、亞軌道發(fā)射、重復(fù)任務(wù)載具發(fā)射、空天飛機(jī)發(fā)射、 國(guó)際軌道部署等絕大多數(shù)衛(wèi)星發(fā)射方式,十分靈活。 應(yīng)用場(chǎng)景豐富:LEO衛(wèi)星的低延遲和高帶寬特性使其適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。 除了提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入和實(shí)時(shí)通信外,LEO 衛(wèi)星還可支持物聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程教育、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害響應(yīng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。 制造與發(fā)射成本低。LEO 衛(wèi)星質(zhì)量通常小于 1000KG,相對(duì)于其他大衛(wèi)星 研制加工周期短、制造成本低。低軌道衛(wèi)星的軌道高度相對(duì)其他軌道衛(wèi)星低, 大大減少了用于推進(jìn)和發(fā)射低軌衛(wèi)星的能源成本。

(2)低軌衛(wèi)星軌道容量有限,先到先得

根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟規(guī)定,衛(wèi)星頻率及軌道使用的規(guī)則是“先到先得”,軌道和頻 譜成為各國(guó)加緊布局以期獲得先發(fā)優(yōu)勢(shì)的重要戰(zhàn)略資源。已知 300 至 1000km 左右的低軌道大約能夠容納 5.8 萬(wàn)衛(wèi)星,2029 年預(yù)計(jì)地球近地軌道將部署約 5.7 萬(wàn)顆衛(wèi)星,同時(shí)低軌衛(wèi)星主要采用的 Ku 及 Ka 通信頻段資源也逐漸趨于飽和狀 態(tài),空間衛(wèi)星頻率和軌道資源將更加稀缺。 “星鏈”計(jì)劃如果實(shí)現(xiàn),最高將占據(jù) 4.2 萬(wàn)顆衛(wèi)星的軌道位置。“星鏈”也 在往更低處延伸,其二期申報(bào)的三個(gè)高度和傾角共 7518 顆衛(wèi)星,軌道高度 已低至 335.9 至 345.6km 之間。 根據(jù) ITU 要求,在衛(wèi)星頻率和軌道申請(qǐng)后的七年內(nèi)必須發(fā)射第一顆衛(wèi)星,九年內(nèi) 必須發(fā)射總數(shù)的10%,12年內(nèi)必須發(fā)射總數(shù)的50%,14年內(nèi)必須全部發(fā)射完成。

三、全球低軌衛(wèi)星布局情況梳理

1、全球低軌衛(wèi)星布局情況

全球發(fā)射活動(dòng)創(chuàng)歷史新高,世界在軌航天器數(shù)量大幅增長(zhǎng),空間利用能力進(jìn)一步 提升。根據(jù)《中國(guó)航天科技活動(dòng)藍(lán)皮書(2022)》,2022 年全球共實(shí)施航天器 發(fā)射任務(wù) 186 次,共發(fā)射航天器 2,505 個(gè),刷新歷史記錄,其中美國(guó)實(shí)施 87 次 發(fā)射、中國(guó)實(shí)施 64 次發(fā)射,位列前兩位,從近 5 年發(fā)射趨勢(shì)來(lái)看,中美兩國(guó)發(fā) 射活動(dòng)快速增長(zhǎng),發(fā)射次數(shù)交替領(lǐng)先,成為世界航天活動(dòng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。在?航天器方面,截至 2022 年底,全球在軌航天器數(shù)量達(dá) 7,218 個(gè),其中美國(guó)在軌 航天器總數(shù)達(dá) 4,731 個(gè),占全球總數(shù)的 65.5%;歐洲在軌航天器總數(shù)達(dá) 1,002 個(gè), 位居世界第二;中國(guó)在軌航天器數(shù)量達(dá) 704 個(gè),首次超過(guò) 700 個(gè)。同時(shí),從在 軌航天器分布領(lǐng)域來(lái)看,美歐高軌通信衛(wèi)星數(shù)量全球領(lǐng)先,美國(guó)低軌通信衛(wèi)星零 跑全球,中國(guó)大中型遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)量位居世界第一。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)專題報(bào)告:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化,中國(guó)星座未來(lái)可期插圖1

通信衛(wèi)星方面,截至 2022 年底,全球共有 4,784 顆通信衛(wèi)星在軌運(yùn)行,Starlink 大規(guī)模部署成為全球通信衛(wèi)星增長(zhǎng)的首要原因。根據(jù)王韶涵等《2022 年國(guó)外通 信衛(wèi)星發(fā)展綜述》、《中國(guó)航天科技活動(dòng)藍(lán)皮書(2022)》,截至 2022 年底, 全球在軌通信衛(wèi)星總數(shù)達(dá) 4,784 顆,其中,美歐合計(jì)占據(jù)全球在軌通信衛(wèi)星中 90%以上的份額。2022 年全球新增發(fā)射通信衛(wèi)星 1,956 顆,同比增長(zhǎng) 39.22%, 其中,受益于“星鏈”(Starlink)星座 2022 年全年的批量發(fā)射,美國(guó)通信衛(wèi)星 發(fā)射數(shù)量快速增長(zhǎng),成為全球通信衛(wèi)星數(shù)量增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。

低軌星座進(jìn)入批量部署期,美國(guó)占據(jù)低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),中國(guó)星座部 署加速跟進(jìn),發(fā)展“后勢(shì)”較足。由于低軌衛(wèi)星星座在發(fā)射成本、信號(hào)覆蓋、傳 輸時(shí)延、功耗等方面的優(yōu)勢(shì),廣受全球各廠商青睞。受益于航天技術(shù)實(shí)力強(qiáng)勁、 技術(shù)民用轉(zhuǎn)化及商業(yè)化推廣速度較快,美國(guó)在低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu) 勢(shì)。中國(guó)低軌衛(wèi)星星座起步較晚,但隨著低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)建立完善、運(yùn)載火箭 技術(shù)相繼突破與民間星座部署提速,國(guó)內(nèi)低軌衛(wèi)星星座部署的“后勢(shì)”較足。

2、核心玩家進(jìn)展情況

(1)Starlink:升空衛(wèi)星數(shù)量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì),全面搶占近地軌道

“星鏈”計(jì)劃(Starlink)是由美國(guó) SpaceX 公司提出的低軌道衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座 系統(tǒng)。2015 年 1 月,美國(guó) SpaceX 公司宣布了其衛(wèi)星通信星座 Starlink 的建設(shè) 計(jì)劃,旨在為全球用戶(特別是農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)用戶)提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。 Starlink 系統(tǒng)從方案提出至測(cè)試衛(wèi)星發(fā)射歷經(jīng) 3 年時(shí)間,從測(cè)試衛(wèi)星到首批衛(wèi)星 組網(wǎng)歷時(shí) 15 個(gè)月,2019 年后便開(kāi)啟高速組網(wǎng)歷程。

Starlink 系統(tǒng)將由不同高度的衛(wèi)星星座和若干地面站組成,一二期工程預(yù)計(jì)將在 2027 年全部完成部署,系統(tǒng)建成后,將包含 4 萬(wàn)余顆低軌衛(wèi)星。其中:

Starlink 系統(tǒng)分三期逐步推進(jìn),衛(wèi)星數(shù)量逐步增加,軌道逐步降低。Starlink 系統(tǒng)一期衛(wèi)星數(shù)為 4,408 顆(原計(jì)劃為 4,425 顆),二期衛(wèi)星數(shù)為 7,518 顆, 三期衛(wèi)星數(shù)已多達(dá) 30,000 顆,系統(tǒng)容量逐步提升。Starlink 最初申請(qǐng)一期系 統(tǒng)時(shí),軌道高度位于 1,100km-1,325km 間,2018 年 11 月將其中 1,584 顆 衛(wèi)星降低至 550km,2020 年 4 月將剩余 2,824 顆衛(wèi)星軌道降低至 540-570km 間;二期大幅降低軌道高度至 340km。

使用頻段逐步擴(kuò)展。Starlink 一期使用 Ku/Ka 波段、二期使用 V 波段,三期 建設(shè)將使用 E 波段,未來(lái) Starlink 可能將利用頻段對(duì)于其他國(guó)家星座進(jìn)行卡 位。

Starlink 部署全面提速,截至 2023 年 9 月,Starlink 衛(wèi)星升空總數(shù)達(dá) 5,048 顆, 其中 2023 年升空 1,382 顆。2018 年 Starlink 發(fā)射 2 顆試驗(yàn)星后,2019/2020/2021 年分別部署120顆/833顆/989顆,2020/2021年同比分別增長(zhǎng)594.16%/18.73%。 2022 年,Starlink 全年共實(shí)施 34 次批量發(fā)射,部署 1,722 顆衛(wèi)星,同比增長(zhǎng) 74.12%,衛(wèi)星部署全面提速,月均衛(wèi)星產(chǎn)能達(dá) 180 顆,在 2022 年 8 月發(fā)射頻 次達(dá) 30 天 7 發(fā),公司研產(chǎn)與發(fā)射能力持續(xù)提升。2023 年以來(lái),Starlink 衛(wèi)星發(fā) 射再次提速,平均 6.29 天發(fā)射一批衛(wèi)星,截至 2023 年 10 月 9 日,Starlink 星 座已累計(jì)發(fā)射 115 批,衛(wèi)星累計(jì)升空總數(shù)達(dá) 5,243 顆,其中,包含 529 顆 V2.0 Mini 衛(wèi)星。

(2)OneWeb:歐洲低軌衛(wèi)星領(lǐng)頭羊,與 Eutelsat 合并全面與 Starlink 競(jìng)爭(zhēng)

發(fā)展幾經(jīng)周折,后經(jīng)英國(guó)政府與印度企業(yè)注資后全面復(fù)蘇。OneWeb 前身 WorldVu 成立于 2012 年,2014 年 WorldVu 公司提出 648 顆小衛(wèi)星的星座計(jì)劃, 隨后從瀕臨破產(chǎn)的“天空之橋”公司獲得所需頻軌資源,并向國(guó)際電信聯(lián)盟注冊(cè)。 2015 年,公司正式進(jìn)入星座建設(shè)階段,2017 年公司開(kāi)始建設(shè)位于美國(guó)肯尼迪航 天中心附近的佛羅里達(dá)工廠,設(shè)兩條衛(wèi)星生產(chǎn)線,同年法國(guó)圖盧茲生產(chǎn)線開(kāi)始生 產(chǎn)首批衛(wèi)星。2017 年,OneWeb 向 FCC 申請(qǐng),后續(xù)將增加 720 顆 1,200km 高 度近地軌道衛(wèi)星與 1,280 顆 8,500km 高度的中地球軌道衛(wèi)星。2020 年初,公司 因新冠疫情影響遭遇破產(chǎn)危機(jī),后續(xù)由英國(guó)政府與印度巴蒂企業(yè)聯(lián)合收購(gòu),公司 于 2021 年起逐步復(fù)蘇。根據(jù)公司規(guī)劃,OneWeb 將會(huì)在 2026 年 8 月前至少部 署一半數(shù)量的規(guī)劃衛(wèi)星,并于 2029 年前完成整個(gè) OneWeb 星座部署。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)專題報(bào)告:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化,中國(guó)星座未來(lái)可期插圖2

OneWeb 采用開(kāi)放式架構(gòu),可在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過(guò)增加新衛(wèi)星的方式提升整 體容量,整個(gè)星座建設(shè)分為三個(gè)階段: 第一階段:發(fā)射 648 顆 Ku/Ka 頻段衛(wèi)星,分布在高度 1,200km,傾角 87.9° 的 18 個(gè)軌道面上,每個(gè)軌道面部署約 40 顆衛(wèi)星,相鄰軌道面間隔 9°,星 座容量達(dá) 7 Tbit/s,可為用戶提供峰值速率達(dá) 500Mbps 的寬帶服務(wù),地-星 延遲約為 50ms。 第二階段:增加 720 顆 V 頻段衛(wèi)星,組成的與初期星座軌道高度相同 (1,200km)的“亞星座”,星座容量達(dá) 120 Tbit/s。 第三階段:增加 1280 顆 V 頻段衛(wèi)星,運(yùn)行在更高的中地球軌道(8,500km), 星座容量達(dá) 1,000 Tbit/s,同時(shí),整個(gè)星座根據(jù)覆蓋區(qū)域內(nèi)的服務(wù)需求和數(shù) 據(jù)流量情況,在低地球軌道和中地球軌道之間進(jìn)行“動(dòng)態(tài)流量分配”。

截至 2023 年 3 月,OneWeb 公司累計(jì)在軌衛(wèi)星 618 顆,滿足全球覆蓋的業(yè)務(wù) 開(kāi)展需要。根據(jù)王韶涵等《2022 年國(guó)外通信衛(wèi)星發(fā)展綜述》,2022 年年初受俄 烏戰(zhàn)爭(zhēng)影響,OneWeb 衛(wèi)星部署被迫中斷,2022Q4 恢復(fù)發(fā)射任務(wù)后,OneWeb 全年部署 3 批次 110 顆衛(wèi)星,累計(jì)部署衛(wèi)星 504 顆。2023 年 3 月 26 日,印度 LVM3 M3 火箭將 36 顆 OneWeb 公司近地軌道衛(wèi)星送入預(yù)定軌道,當(dāng)前累計(jì)在 軌衛(wèi)星數(shù)達(dá) 618 顆,超出 OneWeb 公司覆蓋全球所需的 588 顆,多出的 30 顆 衛(wèi)星可用作軌道后備。

OneWeb 與 Starlink 同樣進(jìn)入全面部署階段,但在系統(tǒng)架構(gòu)與生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)方面存 在較大差異: 兩者采用不同的系統(tǒng)架構(gòu):Starlink 采用“天星天網(wǎng)”架構(gòu),將衛(wèi)星作為網(wǎng)絡(luò) 傳輸節(jié)點(diǎn),通過(guò)星間鏈路建立高速寬帶通信網(wǎng)絡(luò),用戶可以直接接入衛(wèi)星互 聯(lián)網(wǎng)絡(luò),不需要經(jīng)過(guò)地面系統(tǒng);OneWeb 星座采用“天星地網(wǎng)”架構(gòu),衛(wèi)星作 為連通用戶終端和網(wǎng)關(guān)站的通道,衛(wèi)星間沒(méi)有星間鏈路,從網(wǎng)關(guān)站接入地面 通信網(wǎng)絡(luò),通過(guò)全球分布的地面站實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的全球服務(wù)能力。 星座建設(shè)與運(yùn)營(yíng)模式存在較大差異:Starlink 的衛(wèi)星研制、生產(chǎn)、發(fā)射與星 座運(yùn)營(yíng)均有 SpaceX 承擔(dān),SpaceX 自身?yè)碛谢鸺翱芍貜?fù)發(fā)射技術(shù),可大 幅降低 Starlink 星座的發(fā)射成本;OneWeb 主要通過(guò)全產(chǎn)業(yè)鏈要素的垂直整 合,各環(huán)節(jié)聯(lián)合 OneWeb、軟銀集團(tuán)、空客公司、休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司等龍 頭企業(yè),形成一體的利益集團(tuán)。

2023 年 9 月 29 日,OneWeb 與 Eutelsat 正式合并成為歐洲最大的衛(wèi)星公司, 與 Starlink 展開(kāi)全面競(jìng)爭(zhēng)。根據(jù)財(cái)聯(lián)社消息,2023 年 9 月 29 日,OneWeb 與 法國(guó)衛(wèi)星公司 Eutelsat 宣布合并,成為歐洲最大的衛(wèi)星公司以便更好地與 Starlink 展開(kāi)全面競(jìng)爭(zhēng)。此次合并后,1)OneWeb 將獲得充足的資金以完成新 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與技術(shù)更新;2)新公司有望將 Eutelsat 高通量地球靜止軌道衛(wèi)星(GEO) 與 OneWeb 低軌道地球衛(wèi)星(LEO)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,為客戶提供低延遲與全面 覆蓋的高密度網(wǎng)絡(luò)。2023 年 2 月,Eutelsat 表示,OneWeb 二代星座衛(wèi)星的研 制招標(biāo)工作將于 2023Q2 開(kāi)啟。

(3)“星網(wǎng)”工程:中國(guó)版“Starlink”,國(guó)內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中堅(jiān)力量

中國(guó)劍指“天地一體化建設(shè)”,申報(bào)“GW”星座、組建“星網(wǎng)”集團(tuán)構(gòu)筑國(guó)內(nèi) 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中堅(jiān)力量。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)數(shù)據(jù),2020 年 9 月,中國(guó)以“GW” 為代號(hào)申報(bào)了 2 個(gè)低軌衛(wèi)星星座,合計(jì) 12,992 顆衛(wèi)星,分布在距地面 590-1,145km 的低軌軌道。2021 年,國(guó)資委組建成立中國(guó)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公 司,整合統(tǒng)籌國(guó)有低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃,充分調(diào)動(dòng)各方資源,促進(jìn)國(guó)內(nèi)衛(wèi)星 互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)入快車道。

衛(wèi)星招標(biāo)、發(fā)射基地建設(shè)陸續(xù)完成,首顆衛(wèi)星發(fā)射蓄勢(shì)待發(fā)。2022 年 10 月 18 日,中國(guó)星網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究院有限公司發(fā)布通信衛(wèi)星 01/02 中標(biāo)公告,中標(biāo)候選 人包含中國(guó)空間技術(shù)研究院、上海微小衛(wèi)星工程中心、中電科 54 所與銀河航天。 星網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射基地位于海南文昌市東郊鎮(zhèn),2022 年 7 月正式開(kāi)工建設(shè),當(dāng)前主 體結(jié)構(gòu)已經(jīng)封頂,預(yù)計(jì) 2023 年年底 1 號(hào)工位竣工,首顆衛(wèi)星預(yù)計(jì)將在2023Q3-2024H1 時(shí)段內(nèi)擇機(jī)發(fā)射。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)星順利入軌,星地融合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展取得重要進(jìn)展,星網(wǎng)建設(shè)進(jìn) 入發(fā)展快車道。2023 年 7 月 9 日,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn) 載火箭,成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。同時(shí),2023 年 6 月, 國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線電局衛(wèi)星研究組第二工作組全會(huì)上,中國(guó)信通院牽頭,中信科 移動(dòng)、上海微小衛(wèi)星工程中心等參與制定的《衛(wèi)星國(guó)際移動(dòng)通信(IMT)未來(lái)技 術(shù)趨勢(shì)》正式獲得通過(guò),內(nèi)容涉及手機(jī)直連衛(wèi)星通信、星上處理、星間鏈路、高 低軌衛(wèi)星協(xié)同、星地頻譜共享技術(shù)等重點(diǎn)技術(shù)方向,星地融合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展取得 重要進(jìn)展。

(4)“G60 星鏈”:國(guó)內(nèi)首個(gè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集群,民用星座建設(shè)全面起航

上海松江政府主導(dǎo),民用星座建設(shè)全面起航。2016 年,上海松江市政府提出了 “G60”科技創(chuàng)新走廊的構(gòu)想,得益于上海航天技術(shù)研究院、科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng) 新院的支持,“G60”科技創(chuàng)新走廊開(kāi)始著眼于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。與星網(wǎng)整體定 位不同,“G60 星鏈”更側(cè)重于民用領(lǐng)域,屬于地方政府主導(dǎo)的低軌寬頻多媒體 衛(wèi)星星座,“G60 星鏈”的落地標(biāo)志著國(guó)內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步擴(kuò)容,制 造端、應(yīng)用端逐步向民用領(lǐng)域拓展。 “十四五”期間“G60 星鏈”項(xiàng)目將完成“152”工程。根據(jù)上海松江報(bào)道,“G60 星鏈”項(xiàng)目將分為三期建設(shè),“十四五”期間將完成“152”工程,即建成 1 個(gè) 全球低軌衛(wèi)星通信星座、建成面積超 500 畝的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集群,形成規(guī)模超 200 億的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用生態(tài)。

“G60 星鏈”預(yù)計(jì)一期將發(fā)射 1,296 顆衛(wèi)星,遠(yuǎn)期將實(shí)現(xiàn) 12,000 余顆衛(wèi)星組網(wǎng), 截至 2022 年末,“G60 星鏈”計(jì)劃已發(fā)射 5 顆試驗(yàn)衛(wèi)星。根據(jù)上海松江報(bào)道, 截至 2022 年末,“G60 星鏈”已發(fā)射 5 顆試驗(yàn)衛(wèi)星并實(shí)現(xiàn)成功組網(wǎng)。2023 年 7 月,上海市松江區(qū)表示,將深入推進(jìn)低軌寬頻多媒體衛(wèi)星星座“G60 星鏈”建設(shè), 一期將發(fā)射衛(wèi)星 1,296 顆,未來(lái)將實(shí)現(xiàn) 12,000 余顆衛(wèi)星組網(wǎng)。 “G60 星鏈”產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目全面推進(jìn)商業(yè)衛(wèi)星生產(chǎn)基地與衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)建設(shè), 衛(wèi)星工廠設(shè)計(jì)產(chǎn)能可達(dá) 300 顆/年,單星成本將降低 35%。根據(jù)長(zhǎng)三角“G60” 科創(chuàng)走廊九城市共同發(fā)布的“G60 星鏈”計(jì)劃,科創(chuàng)走廊城市將以上海松江為龍 頭,建設(shè)長(zhǎng)三角首個(gè)衛(wèi)星制造的“燈塔工廠”,加快集聚產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè),打 造國(guó)內(nèi)首個(gè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集群。根據(jù)上海松江報(bào)道,2021 年 11 月,“G60 星鏈”產(chǎn)業(yè)基地開(kāi)工建設(shè);2023 年,總投資 6.7 億元的全數(shù)字化衛(wèi)星制造超級(jí) 工廠完成結(jié)構(gòu)封頂。2023 年正式投入使用后,產(chǎn)能預(yù)計(jì)將達(dá)到 300 顆/年,單星 成本預(yù)計(jì)下降 35%。由于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈具有上下游協(xié)同性較強(qiáng)的特征,“G60 星鏈”項(xiàng)目的推進(jìn)將全面帶動(dòng)衛(wèi)星及部組件研發(fā)制造、通導(dǎo)遙終端與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和衛(wèi)星運(yùn)維、行業(yè)應(yīng)用與增值服務(wù)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,形成資源集聚、展示、 研發(fā)、應(yīng)用落地為一體的衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展新模式。

(5)銀河 Galaxy:國(guó)內(nèi)商業(yè)航天獨(dú)角獸,“造星工廠”筑夢(mèng)蒼穹

國(guó)內(nèi)商業(yè)航天第一家獨(dú)角獸公司,領(lǐng)先的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商與衛(wèi)星制造 商。銀河航天成立于 2018 年,由獵豹移動(dòng)聯(lián)合創(chuàng)始人、前總裁徐鳴創(chuàng)立,專注 于低成本、高性能通信衛(wèi)星制造,是我國(guó)商業(yè)航天領(lǐng)域第一家獨(dú)角獸公司。公司 致力于通信載荷、核心單機(jī)、衛(wèi)星平臺(tái)的自主研發(fā)與低成本量產(chǎn),在西安、成都 和北京分別構(gòu)建研發(fā)中心,并在南通建設(shè)新一代衛(wèi)星智能制造工廠,已實(shí)現(xiàn)百顆 衛(wèi)星的量產(chǎn)能力。當(dāng)前,銀河航天已形成較為完善的衛(wèi)星平臺(tái)型譜,包含平板堆 疊式衛(wèi)星平臺(tái)、200-700kg 級(jí)通信衛(wèi)星平臺(tái)、100-500kg 遙感衛(wèi)星平臺(tái)、靈巧型 衛(wèi)星平臺(tái)等,可全面滿足衛(wèi)星寬帶通信、光學(xué)遙感、SAR、導(dǎo)航增強(qiáng)、頻譜感知 等不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

當(dāng)前公司已發(fā)射通信衛(wèi)星 8 顆、InSAR 衛(wèi)星 4 顆,預(yù)計(jì) 2025 年之前發(fā)射 1,000 顆低軌衛(wèi)星。根據(jù)公司官網(wǎng),截至目前,公司已經(jīng)發(fā)射通信衛(wèi)星 8 顆、InSAR 遙 感衛(wèi)星 4 顆,并為航天宏圖研制成功國(guó)際首個(gè)“四星車輪式衛(wèi)星編隊(duì)”。根據(jù)新 華社報(bào)道,2023 年 7 月,公司發(fā)射國(guó)內(nèi)首款使用柔性太陽(yáng)翼的平板式通信衛(wèi)星 并在軌對(duì)多星堆疊發(fā)射技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。公司表示,未來(lái)將繼續(xù)推進(jìn)可堆疊平板衛(wèi) 星的批量研制,攻關(guān)手機(jī)直連衛(wèi)星的相控陣天線、星上大能源、數(shù)字處理載荷等 核心技術(shù),加快衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)巨型星座的快速部署。預(yù)計(jì) 2025 年前,公司將發(fā)射 1,000 顆低軌衛(wèi)星。

2020 年 1 月,銀河航天成功發(fā)射首顆具備國(guó)際先進(jìn)水平的低軌寬帶通信衛(wèi) 星。該衛(wèi)星采用 Q/V 和 Ka 等通信頻段,具備 10Gbps 速率的透明轉(zhuǎn)發(fā)通信 能力,后續(xù)完成了低軌寬帶通信衛(wèi)星高頻毫米波在高濕度環(huán)境下通信能力的 測(cè)試、低軌寬帶衛(wèi)星與 5G 專網(wǎng)融合試驗(yàn)等一系列星地融合 5G 試驗(yàn)。

2022 年 3 月,我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭成功將國(guó)內(nèi) 首次批量研制的六顆低軌寬帶通信衛(wèi)星——銀河航天 02 批批產(chǎn)衛(wèi)星送入預(yù) 定軌道。此次發(fā)射成功驗(yàn)證公司建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)巨型星座所必須具備的低成 本、批量研制與組網(wǎng)運(yùn)營(yíng)能力。

2023 年 3 月,我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將銀 河航天承擔(dān)研制的四顆干涉合成孔徑雷達(dá)(InSAR)衛(wèi)星(宏圖一號(hào) 01 組 衛(wèi)星)發(fā)射升空。該組衛(wèi)星是國(guó)際上首個(gè)四星編隊(duì)飛行的 InSAR 對(duì)地成像系統(tǒng),具備對(duì)全球非極區(qū)進(jìn)行 1:5 萬(wàn)比例尺測(cè)繪能力,可以快速高效進(jìn)行全 球陸地高精度測(cè)繪。同時(shí),針對(duì)民用 SAR 衛(wèi)星的小批量研制,銀河航天通 過(guò)數(shù)字化仿真、自動(dòng)化測(cè)試、流程優(yōu)化等途徑,整體研制時(shí)間縮短 60%以 上。

2023 年 7 月,銀河航天靈犀 03 星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載 火箭發(fā)射升空。該星是我國(guó)首款使用柔性太陽(yáng)翼的平板式通信衛(wèi)星,也是國(guó) 內(nèi)首次在軌對(duì)多星堆疊發(fā)射技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

3、國(guó)外星座優(yōu)勢(shì)分析

(1)國(guó)外企業(yè)較早開(kāi)展“太空圈地運(yùn)動(dòng)”,占據(jù)有利頻譜資源

Starlink、OneWeb 等星座部署加劇 Ku 頻段飽和現(xiàn)象,重點(diǎn)頻段的可用資源進(jìn) 一步稀缺。衛(wèi)星通信主要依靠無(wú)線電頻譜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,一般而言,頻段越低, 電波衰減越小、繞射能力越強(qiáng),對(duì)終端天線的方向性要求也相應(yīng)降低。早期使用 的 L、S 頻段雖可滿足語(yǔ)音、文字等低速信息傳遞,但較難滿足高帶寬內(nèi)容傳輸 需求。相較于低頻段,Ku 和 Ka 頻段范圍更寬,能夠更好地滿足高清視頻、移動(dòng) 互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)的傳輸需求。但根據(jù)中國(guó)通信學(xué)會(huì)調(diào)研報(bào)告顯示,當(dāng)前能夠?qū)崿F(xiàn) 全球覆蓋的 L、S、C 頻段已基本被使用。同時(shí),隨著 Starlink、OneWeb 星座的 大規(guī)模部署,Ku 頻段也呈現(xiàn)出明顯的飽和跡象,可用資源十分緊張,而隨著后 續(xù)全球各星座的加快部署,Ka 頻段正成為各國(guó)下一步重點(diǎn)爭(zhēng)奪的對(duì)象。秉持“先 到先得”的原則,國(guó)外星座將在有利頻譜資源爭(zhēng)奪上占據(jù)明顯先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

(2)國(guó)外星座在衛(wèi)星制造、單箭發(fā)射成本、平均發(fā)射周期方面優(yōu)勢(shì)明顯

衛(wèi)星制造方面,Starlink 衛(wèi)星制造成本約為 2,000 美元/kg、OneWeb 衛(wèi)星制造 成本約為 7,000 美元/kg,而國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星約為 30,000 美元/kg。根據(jù)各公司官網(wǎng)、 艾 瑞 咨 詢 數(shù) 據(jù) , 銥 星 二 代 星 座 /OneWeb/Starlink V1.0 單 星 重 量 分 別 為 860kg/147kg/260kg,平均單星造價(jià)分別為 3,067 萬(wàn)美元/100 萬(wàn)美元/50 萬(wàn)美元 左右,折合下來(lái)單星制造成本約為 35,663/6,803/1,923 美元/kg。而根據(jù)長(zhǎng)光衛(wèi) 星招股說(shuō)明書,公司正在研制的第四代衛(wèi)星重量約為 20kg 級(jí),單顆制造成本預(yù) 計(jì)為 400 萬(wàn)元,若以美元:人民幣=7 的匯率測(cè)算,長(zhǎng)光衛(wèi)星單顆衛(wèi)星制造成本 約為 28,571 美元/kg,整體單星制造成本大幅高于國(guó)外成熟星座。

從理論成本角度來(lái)看,SpaceX 獵鷹系列火箭在發(fā)射成本方面具備高度優(yōu)勢(shì),“長(zhǎng) 征”系列火箭每公斤發(fā)射成本在 4-9 萬(wàn)元區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)。我們根據(jù)火箭單次發(fā)射成 本、火箭近地軌道運(yùn)載能力測(cè)算中美典型火箭的單位發(fā)射成本。我們可以發(fā)現(xiàn), 當(dāng)前 SpaceX 的獵鷹 9 號(hào)重型 LEO 軌道運(yùn)載成本僅為 1 萬(wàn)元/kg 左右,目前國(guó)內(nèi) 的“長(zhǎng)征”系列火箭發(fā)射成本在 4-9 萬(wàn)元區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)專題報(bào)告:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化,中國(guó)星座未來(lái)可期插圖3

從實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)看,SpaceX 獵鷹系列火箭復(fù)用率不斷提升,帶動(dòng)火箭邊際成 本快速下降。根據(jù)劉潔等《“獵鷹”9 火箭的發(fā)射成本與價(jià)格策略分析》(2022), 全新獵鷹 9 號(hào)火箭成本約為 5,000 萬(wàn)美元,復(fù)用型獵鷹 9 號(hào)火箭成本為 1,500 萬(wàn) 美元,復(fù)用型獵鷹 9 號(hào)火箭的邊際發(fā)射成本將快速下降。同時(shí),2015 年 12 月、 2016 年 4 月,獵鷹 9 號(hào)一級(jí)火箭分別實(shí)現(xiàn)全球首次軌道發(fā)射火箭陸地回收和首 次海上回收,當(dāng)前獵鷹系列火箭已實(shí)現(xiàn)常態(tài)化可重復(fù)使用。2021 年 SpaceX 31 次發(fā)射中只有 2 枚新火箭,其他 29 枚均為復(fù)用火箭。

憑借火箭回收,降本的同時(shí)大幅提升火箭發(fā)射速度,Starlink 衛(wèi)星平均發(fā)射周期 逐年縮短。得益于火箭復(fù)用技術(shù),SpaceX 火箭回收、檢查、維修到再升空的周 期大幅降低。2022 年,SpaceX 的火箭發(fā)射頻次為 10.74 天,同比降低 44.1%; 進(jìn)入 2023 年后,SpaceX 再次加快 Starlink 的衛(wèi)星部署速度,截至 2023 年 9 月, SpaceX 的發(fā)射頻次縮短到 6.62 天,平均發(fā)射周期全球領(lǐng)先。

(3)國(guó)外星座用戶規(guī)模與服務(wù)內(nèi)容加速迭代,商業(yè)模式持續(xù)得到驗(yàn)證

Starlink 逐步打開(kāi)用戶市場(chǎng),服務(wù)國(guó)家與地區(qū)范圍迅速擴(kuò)大。截至 2023 年 9 月,Starlink 已在全球 62 個(gè)國(guó)家與地區(qū)提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),包括美國(guó)、加拿大、歐 洲、日本、澳大利亞、新西蘭大部分地區(qū)及南美洲、非洲的部分地區(qū)。根據(jù) Starlink 網(wǎng)站披露,老撾、柬埔寨及越南將在 2024 年起可使用 Starlink 互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),泰 國(guó)則正在等待監(jiān)管地區(qū)批準(zhǔn)?;钴S用戶方面,截至 2023 年 9 月,Starlink 全球 活躍用戶超過(guò) 200 萬(wàn),用戶增長(zhǎng)也明顯提速。

民用、軍事領(lǐng)域全面開(kāi)花,“手機(jī)直連衛(wèi)星”加速業(yè)務(wù)迭代,商業(yè)模式持續(xù)得到 驗(yàn)證。除民用領(lǐng)域服務(wù)外,2022 年“俄烏沖突”發(fā)生后,Starlink 就持續(xù)為烏克 蘭軍隊(duì)提供情報(bào)支援,為烏軍的精確打擊提供幫助。2023 年 10 月,Starlink 官 網(wǎng)商業(yè)服務(wù)板塊全面推出“星鏈”直連手機(jī)業(yè)務(wù)(Starlink Direct to Cell),適 用現(xiàn)有 LTE 手機(jī),無(wú)需更改硬件、固件或下載特殊應(yīng)用程序,即可通過(guò)星鏈發(fā) 送文本、語(yǔ)音與數(shù)據(jù)。預(yù)計(jì) 2024 年“星鏈”直連手機(jī)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)短信發(fā)送、2025 年實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話和上網(wǎng)業(yè)務(wù),同年分階段實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng) IOT 業(yè)務(wù)。

四、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/h1>

1、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈情況

2021 年全球衛(wèi)星通信行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為 1,816 億美元,2017-2021 年 CAGR 達(dá) 11.98%;2021年中國(guó)衛(wèi)星通信行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為797億元,2017-2021年CAGR 達(dá) 9.69%。根據(jù) SIA、中商產(chǎn)業(yè)研究院測(cè)算數(shù)據(jù),2021 年全球衛(wèi)星通信行業(yè)市 場(chǎng)規(guī)模約為 1,816 億美元,同比增長(zhǎng) 24.28%,2017-2021 年 CAGR 達(dá) 11.98%。 根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2021 年中國(guó)衛(wèi)星通信行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為 797 億元, 同比增長(zhǎng) 9.54%,2017-2021 年 CAGR 達(dá) 9.69%,預(yù)計(jì) 2022 年增長(zhǎng)至 878 億 元,同比增長(zhǎng) 10.16%。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主要包含上游衛(wèi)星制造與發(fā)射、中游地面設(shè)備與下游衛(wèi)星運(yùn)營(yíng) 及服務(wù)。 衛(wèi)星制造環(huán)節(jié)主要包含衛(wèi)星平臺(tái)與衛(wèi)星載荷,衛(wèi)星平臺(tái)包含結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、供電 系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、遙感測(cè)控系統(tǒng)、姿軌控制系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng); 衛(wèi)星載荷包含天線分系統(tǒng)、轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)及其他金屬/非金屬材料和電子元 器件等。 衛(wèi)星發(fā)射環(huán)節(jié)包含火箭制造及發(fā)射服務(wù)。 地面設(shè)備環(huán)節(jié)包含固定地面站、移動(dòng)式地面站(靜中通、動(dòng)中通等)及用戶 終端。固定地面站包含天線系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信道終端系統(tǒng)、控 制分系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、衛(wèi)星測(cè)控站和衛(wèi)星運(yùn)控中心等;移動(dòng)站主要包含集成 式天線、調(diào)制解調(diào)器和其他設(shè)備;用戶終端包含設(shè)備上游關(guān)鍵零部件及下游 終端設(shè)備。 衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)及服務(wù)環(huán)節(jié)主要包含衛(wèi)星移動(dòng)通信服務(wù)、寬帶廣播服務(wù)及衛(wèi)星固定 服務(wù)等。

2022 年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)收入約占全球航天產(chǎn)業(yè)收入的 73%,衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)中衛(wèi) 星服務(wù)、地面設(shè)備制造收入占比較高。根據(jù)美國(guó)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)發(fā)布的《2023 年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)狀況報(bào)告》,2022 年全球航天產(chǎn)業(yè)收入約為 3,840 億美元,同比降 低 0.52%,衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入約為 2,810 億元,同比增長(zhǎng) 0.72%,其中衛(wèi)星服務(wù)業(yè)、 地面設(shè)備制造業(yè)、衛(wèi)星制造業(yè)、發(fā)射服務(wù)業(yè)收入占比分為別 40.3%、51.6%、5.6%、 2.5%。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)專題報(bào)告:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化,中國(guó)星座未來(lái)可期插圖4

2、衛(wèi)星制造(平臺(tái)+有效載荷)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/strong>

衛(wèi)星主要包含衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷,衛(wèi)星平臺(tái)是由支持和保障有效載荷正常工作 的所有服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成的主體。按照衛(wèi)星系統(tǒng)物理組成和服務(wù)功能的不同可將衛(wèi)星 分為結(jié)構(gòu)、熱腔、控制、推進(jìn)、供配電、測(cè)控、數(shù)據(jù)管理(或綜合電子)等分系 統(tǒng)。以波音通信衛(wèi)星平臺(tái) BSS-702 系列平臺(tái)為例,其采用兩艙式模塊化設(shè)計(jì)理 念,主要分為衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷艙。而在衛(wèi)星平臺(tái)方面,以美國(guó)勞拉公司的 LS-1300 衛(wèi)星平臺(tái)為例,其衛(wèi)星平臺(tái)主要包含結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、熱控制系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、 姿態(tài)控制系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、遙測(cè)與指令系統(tǒng)等。

有效載荷裝載在不同軌道的通信衛(wèi)星上,與地面衛(wèi)星通信設(shè)備共同構(gòu)成衛(wèi)星通信 系統(tǒng),完成地球站信號(hào)接收、變換、放大和發(fā)送。通信衛(wèi)星有效載荷與地面通信 設(shè)備有很大不同,需采用有抗輻射能力的元器件,對(duì)小型化和低功耗要求較高, 具備長(zhǎng)時(shí)間、不間斷工作能力。軍事通信衛(wèi)星有效載荷應(yīng)具有抵御有意干擾的能 力,并能保證各種小型機(jī)動(dòng)(移動(dòng))地球站在大的地域范圍內(nèi)有效使用。 通信衛(wèi)星有效載荷由星載通信天線和轉(zhuǎn)發(fā)器組成,傳統(tǒng)主要包括星載通信天線和 轉(zhuǎn)發(fā)器,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)通信載荷基礎(chǔ)上增加了星間鏈路。

星載通信天線:主要包含天線、波束形成網(wǎng)絡(luò)(BFN)和為改變 BFN 功率 或者組合功能所需的控制電器(DSP/FPGA 等),當(dāng)前主流多波束天線包含 多波束反射面天線、多波束透鏡天線、多波束相控陣天線。以相控陣天線為 例,相控陣天線是通過(guò)控制陣列天線中輻射單元的饋電相位來(lái)改變方向圖形狀的天線,控制相位可以改變天線方向圖最大值的指向,從而達(dá)到波束掃描 的目的,也可以通過(guò)加權(quán)優(yōu)化控制副瓣電平、最小值位置等參數(shù)。相控陣天 線可分為有源與無(wú)源兩種,兩者最大區(qū)別在于,有源采用分布式發(fā)射機(jī),每 個(gè)天線單元對(duì)接一個(gè) T/R 組件,而無(wú)源采用集中式發(fā)動(dòng)機(jī),每個(gè)單元接一個(gè) 移相器。

從成本占比角度來(lái)看,衛(wèi)星平臺(tái)中姿控系統(tǒng)與電源系統(tǒng)占比最大,定制衛(wèi)星、批 量衛(wèi)星平臺(tái)與有效載荷的成本占比略有差異。根據(jù)艾瑞咨詢數(shù)據(jù),由于姿控與電 源系統(tǒng)為衛(wèi)星提供機(jī)動(dòng)能力與電力,且姿控系統(tǒng)所涉及到的元件與單機(jī)最為復(fù)雜, 故姿控系統(tǒng)與電源系統(tǒng)成本占比較高,分別占衛(wèi)星平臺(tái)成本結(jié)構(gòu)的 40%、22%, 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、星務(wù)系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)分別占衛(wèi)星平臺(tái)成本結(jié)構(gòu)的 12%、 10%、9%和 7%。而載荷部分作為衛(wèi)星實(shí)際功能的核心,會(huì)根據(jù)不同衛(wèi)星的功能 進(jìn)行調(diào)整,一般而言,定制衛(wèi)星平臺(tái)與載荷的成本對(duì)比為 50%:50%,批量衛(wèi) 星載荷成本占比較高,衛(wèi)星平臺(tái)與載荷的成本對(duì)比為 30%:70%。

3、地面設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈

高低軌衛(wèi)星的地面網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)相似,主要由信關(guān)站、數(shù)據(jù)中心和運(yùn)營(yíng)中心組成。 根據(jù)賽迪顧問(wèn)數(shù)據(jù),地面設(shè)備在衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈成本占比達(dá) 45%,價(jià)值量占比較高。

信關(guān)站是連接太空衛(wèi)星與地球通信網(wǎng)絡(luò)的地面樞紐。信關(guān)站為所在饋電波束對(duì)應(yīng) 的用戶波束提供接入服務(wù),包含天線射頻分系統(tǒng)、基帶分系統(tǒng)和路由交換分系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)饋電鏈路信號(hào)收發(fā)、基帶處理等功能,同時(shí)負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)、運(yùn)營(yíng)中心 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

數(shù)據(jù)中心是通信衛(wèi)星地面系統(tǒng)的路由交換核心。數(shù)據(jù)中心通過(guò)專線完成若干信關(guān) 站數(shù)據(jù)的匯聚和分發(fā),并通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營(yíng)中心、Internet、蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng) 等地面網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。 運(yùn)營(yíng)中心是地面系統(tǒng)管理、控制的核心,包括業(yè)務(wù)支撐分系統(tǒng)(BSS)、運(yùn)營(yíng)支 撐分系統(tǒng)(OSS)、網(wǎng)絡(luò)和信息安全分系統(tǒng),以及基帶分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理部分,主 要實(shí)現(xiàn)用戶管理、計(jì)費(fèi)賬務(wù)、流量計(jì)費(fèi)等業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐功能。 衛(wèi)星通信地球站是通信終端站,用戶通過(guò)地球站接入衛(wèi)星通信線進(jìn)行通信,主要 包括天線及饋線設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備、信道終端設(shè)備、跟蹤及伺服設(shè)備和 電源設(shè)備。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)專題報(bào)告:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化,中國(guó)星座未來(lái)可期插圖5

天線及饋線設(shè)備:將發(fā)射機(jī)發(fā)送來(lái)的射頻信號(hào)變成定向(對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星)輻射的 電磁波,同時(shí)收集衛(wèi)星發(fā)來(lái)的電磁波,送到接收設(shè)備; 發(fā)射設(shè)備:將已調(diào)制的中頻(一般為 70MHz)信號(hào)變換為射頻信號(hào),并將 功率放大到一定的電平,經(jīng)饋線送到天線向衛(wèi)星發(fā)射; 接收設(shè)備:將天線收集的來(lái)自衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的有用信號(hào),經(jīng)加工變換后,送給 解調(diào)器; 信道終端設(shè)備:將用戶發(fā)送來(lái)的消息加以處理,變成所采用的衛(wèi)星通信體制 要求的信號(hào)形式;在接收端則將收到的信號(hào)恢復(fù)為原來(lái)的消息; 跟蹤及伺服設(shè)備:校正地球站的方位和仰角,對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤; 電源設(shè)備:為地球站提供電源,通常由若干種供電電源組成,以保證供電的 穩(wěn)定性。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息,請(qǐng)參閱報(bào)告原文。)

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