低軌衛(wèi)星行業(yè)深度研究-低軌星座蓄勢待發(fā)千億藍海揚帆啟航_第1頁
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低軌衛(wèi)星行業(yè)深度研究:低軌星座蓄勢待發(fā),千億藍海揚帆啟航1高通量衛(wèi)星性能提升,低軌寬帶星座建設加速1.1通信衛(wèi)星種類眾多,載荷及平臺為兩大組成衛(wèi)星可分為通信衛(wèi)星、導航衛(wèi)星以及遙感衛(wèi)星等,我國通信衛(wèi)星中商業(yè)用途數(shù)量最多,占比超50%。衛(wèi)星作為天地一體化設施,利用空間資源環(huán)境為經(jīng)濟社會各領域用戶提供通信廣播、導航定位授時、地球綜合觀測及其他產(chǎn)品與服務。按照應用領域不同可將衛(wèi)星分為通信衛(wèi)星、導航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星等。其中通信衛(wèi)星是人造衛(wèi)星的一種,作為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的空間部分,是無線電通信的中繼站,通過轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號,實現(xiàn)衛(wèi)星通信地球站之間或地球站與航天器之間的無線電通信。由于通信衛(wèi)星不受地理條件限制,對地面設施依賴程度較低,是對光纖互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)很好的補充,廣泛應用于航海、航空、陸地、軌交等領域。據(jù)UCS數(shù)據(jù)顯示,截至2022年4月30日,中國目前在軌衛(wèi)星數(shù)量為541顆,其中通信衛(wèi)星數(shù)量為67顆,占比達12.4%,我國擁有的通信衛(wèi)星中,商業(yè)用途有37顆,占比超過50%。通信衛(wèi)星由通信類有效載荷和衛(wèi)星平臺兩大部分組成。有效載荷作為衛(wèi)星的核心部分,直接執(zhí)行特定的衛(wèi)星任務,安裝不同有效載荷的衛(wèi)星用途也不相同。其中通信衛(wèi)星有效載荷一般由天線分系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)組成,兩者配合完成來自地球站的信號接收、信號變換和向地球站的信號發(fā)送等功能。衛(wèi)星平臺是為載荷正常工作提供支持、控制、指令、管理和保障服務的各分系統(tǒng)的總稱,主要包括結構與機構、熱控、電源、姿態(tài)與軌道控制、推進、測控、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)傳輸、總體電路等分系統(tǒng)。據(jù)艾瑞咨詢數(shù)據(jù)顯示,姿軌控與推進分系統(tǒng)是衛(wèi)星平臺中價值占比最高的環(huán)節(jié),占衛(wèi)星平臺價值量的40%。通信衛(wèi)星有多種分類方式,可以按用戶群體、波束數(shù)量及軌道高度進行分類。通信衛(wèi)星按照用戶群體可分為民用通信衛(wèi)星和軍用通信衛(wèi)星,民用涉及衛(wèi)星通信廣播、數(shù)據(jù)傳輸服務等;軍用通信衛(wèi)星通過建立專網(wǎng)無線電通信設備,應用于戰(zhàn)場信息傳遞,為指揮機關的實時決策提供依據(jù)。按波束數(shù)量可分為高通量衛(wèi)星及傳統(tǒng)通信衛(wèi)星,高通量通信衛(wèi)星是相對于使用相同頻率資源的傳統(tǒng)通信衛(wèi)星而言的,主要技術特征包括多點波束、頻率復用、高波束增益等。按照軌道高度不同分為低軌道衛(wèi)星、中軌道衛(wèi)星和高軌道衛(wèi)星。1.2高軌態(tài)勢:美國具備先發(fā)優(yōu)勢,高通量衛(wèi)星性能加速提升1.2.1全球高通量衛(wèi)星發(fā)展經(jīng)歷三階段,通信容量將達1TB美國在高軌通信衛(wèi)星發(fā)射中具備先發(fā)優(yōu)勢,通信容量是其關鍵技術指標。1958年12月美國成功發(fā)射了世界上第一顆試驗通信衛(wèi)星“斯科爾”號。1965年4月美國發(fā)射第一顆半試驗、半實用靜止軌道通信衛(wèi)星——國際通信衛(wèi)星

1號(晨鳥),為洲際通信提供了空間通道,正式建立了北美和歐洲之間的通信業(yè)務。此后,日本、法國、德國、中國等國家也紛紛發(fā)射了各自的通信衛(wèi)星。根據(jù)《中國空間科學技術》指出,隨著通信衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量增加,其技術水平逐步成熟,體現(xiàn)在壽命增長、太陽能電池功率提高、轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量增加、等效通信容量路數(shù)增加等特點上。高通量衛(wèi)星以高軌居多,能夠大幅提高傳輸效率并降低使用成本。根據(jù)UCS披露,2011年,美國發(fā)射全球首顆高通量衛(wèi)星ViaSat-1,通信容量達到140Gbps。2017年發(fā)射的ViaSat-2通信容量達到300Gbps,是當前世界上容量最大的高通量衛(wèi)星。預計于2023年第一季度發(fā)射的ViaSat-3由3顆高通量Ka波段地球同步軌道衛(wèi)星所組成,單顆衛(wèi)星通信容量為1Tbps,將覆蓋除極地以外的全部地區(qū)。高通信容量的衛(wèi)星能夠在使用相同帶寬的頻率資源下,達到傳統(tǒng)通信衛(wèi)星數(shù)據(jù)吞吐量的數(shù)倍甚至數(shù)十倍,能夠大幅降低單位比特的成本,從而經(jīng)濟、便利地實現(xiàn)各種新應用。相比傳統(tǒng)通信衛(wèi)星而言:1)可實現(xiàn)多點通訊;

2)頻率利用率提升;3)地面設備簡化。1.2.2我國高通量衛(wèi)星性能逐漸提升,通信容量可達百G我國高軌通信衛(wèi)星起步較晚,近年來逐漸躋身世界先進之列。我國在1984年成功發(fā)射第一顆靜止軌道實驗通信衛(wèi)星——東方紅二號,是世界上第五個自行發(fā)射通信衛(wèi)星的國家。1988年3月7日,東方紅二號衛(wèi)星的改型星—東方紅2號甲成功發(fā)射,是我國首次研制成功的實用通信廣播衛(wèi)星,改善了我國的通信和廣播電視傳輸條件。2008年,我國成功發(fā)射了中繼衛(wèi)星——天鏈一號,成為世界上繼美國之后第二個擁有了對中、低軌航天器具備全球覆蓋能力的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國家。近五年我國高通量衛(wèi)星技術快速追趕,現(xiàn)通信容量超百G。根據(jù)中國衛(wèi)通披露,2017年我國首顆高通量通信衛(wèi)星中星16號成功發(fā)射,該星首次應用Ka頻段多波束寬帶通信系統(tǒng)填補了寬帶通信衛(wèi)星空白,通信總?cè)萘窟_20G以上,信息傳送能力大大增強,開啟了我國衛(wèi)星通信高通量時代。2020年,亞太6D衛(wèi)星成功發(fā)射,進一步提升了我國高軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務能力。我國高軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已在航空、海事、應急、自然資源等多個領域開展了實踐應用。“十四五”期間,我國發(fā)射了中星19號、26號、亞太6E等多顆高軌高通量衛(wèi)星,建成首張完整覆蓋國土全境及“一帶一路”重點地區(qū)的高軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),在軌總?cè)萘砍^150Gbit/s,走向大規(guī)模實用階段。1.3低軌態(tài)勢:各國積極布局低軌寬帶星座,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)落地1.3.1低軌空間為全球航天發(fā)展焦點,星座部署邁入高峰期低軌空間是全球航天發(fā)展焦點,低軌星座批量部署邁入高峰期。由于低軌衛(wèi)星星座在發(fā)射成本和實現(xiàn)全球覆蓋等方面具有明顯優(yōu)勢,并且具有較強的抗毀性、低傳輸延時性和低功耗鏈路等特點,因此以低軌道、巨型、星座為特征的低軌道寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。早在20世紀80年代至2000年前后,摩托羅拉公司的“銥星”計劃就提出,通過發(fā)射66顆低軌衛(wèi)星構建覆蓋全球的衛(wèi)星通信網(wǎng)。SpaceX公司宣布

“星鏈”計劃——發(fā)射約4.2萬顆通信衛(wèi)星,其中1584顆將部署在近地軌道,組成覆蓋全球的高效衛(wèi)星通信網(wǎng)絡,為全球消費者提供廉價、快速的寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務。此外,英國OneWeb、加拿大電信衛(wèi)星公司Telesat、跨國企業(yè)SES的O3b星座、波音、三星等互聯(lián)網(wǎng)星座計劃也在積極推進中。1.3.1.1銥星計劃銥星公司為國際商業(yè)通信服務核心企業(yè),經(jīng)過兩代星座計劃,逐漸形成較為完備的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)體系。1987年,美國摩托羅拉公司提出銥星計劃,向全球商業(yè)用戶提供移動通信業(yè)務。銥星計劃于1996年開始試驗發(fā)射,1998年5月,66顆低軌道人造衛(wèi)星布星任務全部完成。由于相關技術欠缺、建設成本過高、市場反應平淡等問題,銥星第一代低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃宣告失敗。2000年銥星公司背負40多億美元債務正式破產(chǎn),但轉(zhuǎn)賣后獲得了美國國防部為期5年、每年3600萬美元的合同。憑借這筆合同,公司得以重新啟航,逐漸發(fā)展成為美軍全球通新的補充力量。2007年公司宣布第二代“銥星計劃”(IridiumNEXT),二代系統(tǒng)仍是由66顆衛(wèi)星組成,于2019年完成。其各方面性能是—代的全面升級演進,在衛(wèi)星通信市場占據(jù)—片天地。公司的低地球軌道(LEO)L波段網(wǎng)絡向世界上不存在或有限的地面無線或有線網(wǎng)絡的區(qū)域,提供可靠的、適應氣候變化的通信服務。1.3.1.2星鏈計劃“星鏈”(Starlink)系統(tǒng)為目前全球規(guī)劃規(guī)模最大、發(fā)射數(shù)量最多的低軌星座。“星鏈”

是由美國SpaceX公司于2014年提出的低軌互聯(lián)網(wǎng)星座計劃,旨在建立一個覆蓋廣、容量大、時延低的天基通信系統(tǒng),面向全球范圍提供高速互聯(lián)接入服務。根據(jù)Starlink官網(wǎng)披露,“星鏈”系統(tǒng)共規(guī)劃3期,總規(guī)模接近4.2萬顆衛(wèi)星,由3層衛(wèi)星網(wǎng)絡組成,包括距離地面340km和550km的極低地球軌道衛(wèi)星9102顆,以及1150km的低軌衛(wèi)星2825顆?!靶擎湣?Starlink)系統(tǒng)于2019年5月首次發(fā)射,截至2023年2月22日,4年間,已發(fā)射3878顆,在軌3201顆。根據(jù)Starlink官網(wǎng)披露,在2021年1月到2021年5月,以及2022年2月到2022年5月期間明顯加快了布局速度,尤其是2022年2月3日至5月18日,105天累計完成12批次、611顆衛(wèi)星的發(fā)射(其中573顆運行)。就期而言,大約8.75天就批量發(fā)射1次,就頻率而言,每天平均發(fā)射5.81顆衛(wèi)星?!靶擎湣毙l(wèi)星發(fā)射、制造成本較低。20世紀90年代,火箭發(fā)射成本大約是300萬美元。在“星鏈”計劃實施的過程中,SpaceX一直致力于降低衛(wèi)星發(fā)射成本。“星鏈”衛(wèi)星采用一箭多星批量發(fā)送,同時已成功多次完成“獵鷹9號”一級火箭的回收和重復利用,而且在2021年10月首次實現(xiàn)了海上回收火箭,此舉意義重大,也是未來火箭發(fā)射技術發(fā)展的必然趨勢。在制造方面,SpaceX采用跨供應鏈甚至新建航天供應鏈,對成本的追求達到極致。星鏈衛(wèi)星發(fā)射成本低,一方面SpaceX作為發(fā)射方可以利用內(nèi)部采購價格發(fā)射衛(wèi)星;另一方面星箭一體化設計,可以最大程度綜合利用整流罩包絡空間、火箭運載能力。1.3.1.3OneWeb星座OneWeb公司于2013年提出低軌衛(wèi)星星座計劃,組網(wǎng)計劃目前有序開展。系統(tǒng)采用開放式架構,可在原有系統(tǒng)基礎上通過增加新衛(wèi)星提升星座整體容量。2020年,OneWeb由于融資問題與疫情影響宣布申請破產(chǎn)保護,其全部組網(wǎng)計劃進入停滯狀態(tài)。同年7月,英國政府和印度移動網(wǎng)絡運營商BhartiGlobal收購公司股權并資助OneWeb全面重啟,目前在軌衛(wèi)星均處于正常工作狀態(tài)。星座規(guī)劃歷經(jīng)多次修改,根據(jù)OneWeb披露,按照目前的設計,星座布局包括6372顆LEO衛(wèi)星和1280顆MEO衛(wèi)星。同時,OneWeb計劃在全球部署55~75個網(wǎng)關站,網(wǎng)絡將在2023年6月之前全面運營,向全球提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入服務。OneWeb正在分階段布局星座系統(tǒng)。根據(jù)OneWeb官網(wǎng)披露,其星座正在執(zhí)行第一階段的發(fā)射部署。第一階段預計發(fā)射648顆Ku/Ka頻段衛(wèi)星,分布在高度1200km、傾角87.9°的18個軌道面,每個軌道面部署約36顆衛(wèi)星。后續(xù),OneWeb星座還將發(fā)射V頻段分布在1200km、8500km軌道高度的衛(wèi)星。第一階段建成后的衛(wèi)星星座即能夠覆蓋全球,設計每顆衛(wèi)星上行50Mbit/s,下行200Mbit/s的接入速度,單星吞吐量約為7.5Gbit/s,整個星座總吞吐量為6~7Tbit/s,由于采用低軌道,鏈路傳輸時延僅為30ms,與地面網(wǎng)絡相當。根據(jù)設計方案,OneWeb衛(wèi)星之間沒有星間鏈路,整個系統(tǒng)采用的是“天星地網(wǎng)”

組網(wǎng)方式。與“星鏈”計劃不同的是,OneWeb在衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射和市場分銷等環(huán)節(jié)均采用了戰(zhàn)略協(xié)同的模式。通過與擁有強大研發(fā)生產(chǎn)能力的制造商和擁有客戶資源及分銷渠道的運營商的合作,逐漸形成了完善、成熟的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系。OneWeb的協(xié)同模式可以利用各公司的行業(yè)及區(qū)域優(yōu)勢,在短時間內(nèi)形成產(chǎn)能和銷售渠道并獲得地方政策傾斜,但利益相關方太多,協(xié)調(diào)難度較大,并且在成本控制方面處于劣勢。1.3.1.4

亞馬遜

Kuiper計劃Kuiper星座啟動較晚,在部署進度上落后于OneWeb、星鏈等星座,但由于背靠亞馬遜公司,在資金和后期應用落地方面具有獨特優(yōu)勢。2019年,亞馬遜推出ProjectKuiper計劃,擬投入數(shù)十億美元發(fā)射3236顆衛(wèi)星,其中784顆衛(wèi)星位于367英里(590公里)的軌道高度,1296顆衛(wèi)星位于379英里(610公里)的軌道高度,1156顆衛(wèi)星位于391英里(630公里)的軌道高度,這些衛(wèi)星將為地球上的地點提供數(shù)據(jù)覆蓋,范圍從北緯56度到南緯56度(世界上大約95%的人口生活在這個廣闊地區(qū)當中),來為全球用戶提供互聯(lián)網(wǎng)寬帶服務。Kuiper星座采用縱向一體化發(fā)展模式,資金來源充足,系統(tǒng)建設自主化程度高。亞馬遜公司2019年在華盛頓雷德蒙德建立Kuiper研發(fā)總部,并配套有實驗室、樣機制造設施和辦公設計廠所,具備衛(wèi)星制造條件。此外,亞馬遜下屬BlueOrigin公司發(fā)展勢頭良好,可以為Kuiper星座提供發(fā)射服務。亞馬遜憑借在云計算領域的優(yōu)勢,著眼于地面通信市場,通過發(fā)展AWS“地面站即服務”業(yè)務,為衛(wèi)星星座后期落地提供極大便利。2018年,亞馬遜公司發(fā)布給予云計算的AWS地面站業(yè)務,通過云計算技術的高效數(shù)據(jù)處理能力,為公司、政府、航天部門提供數(shù)據(jù)收發(fā)服務。從長遠來看,AWS地面站業(yè)務既可以分擔Kuiper星座大規(guī)模部署的資金壓力,也可以憑借建立的合作伙伴關系為Kuiper星座的頻率落地、容量分銷等環(huán)節(jié)提前打通渠道。1.3.2我國積極布局低軌寬帶星座,躋身衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)世界強國我國積極布局低軌寬帶星座,躋身衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)世界強國。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是指利用地球衛(wèi)星星座,向地面和空中用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務為主的衛(wèi)星系統(tǒng),本質(zhì)是傳統(tǒng)航天和通信領域的技術拓展融合,主要指低軌通信衛(wèi)星星座。我國積極推進本國巨型低軌衛(wèi)星星座計劃,以獲得市場競爭先機。航天科技和航天科工兩大航天集團作為我國低軌通信衛(wèi)星領域的“國家隊”,各自啟動了低軌通信項目“鴻雁”和“虹云”星座計劃,2021年成立中國衛(wèi)星網(wǎng)絡集團公司統(tǒng)籌國內(nèi)低軌通信衛(wèi)星發(fā)展,GW星座為國內(nèi)目前最大的低軌通信星座。在民間投資方面,以銀河航天為代表的民間資本低軌衛(wèi)星公司,將有效推動我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化進程。1.4高低軌融合:衛(wèi)星高低軌融合推動空天地一體化趨勢6G發(fā)展以空天地一體化信息網(wǎng)絡為基礎,高、低軌衛(wèi)星融合推動發(fā)展進程。2020年2月,ITU正式啟動面向2030及6G的研究工作,2030網(wǎng)絡技術焦點組提出6G網(wǎng)絡三大目標,明確6G將包含衛(wèi)星網(wǎng)絡。根據(jù)《空天地一體化通信網(wǎng)絡白皮書》,6G需要構建跨地域、跨空域、跨海域的空天地一體化網(wǎng)絡,實現(xiàn)真正意義上的全球無縫覆蓋??仗斓匾惑w化信息網(wǎng)絡是一體化高速寬帶大容量信息網(wǎng)絡,即天基、空基和陸基一體化綜合網(wǎng)絡,它是由多顆不同軌道上、不同種類、不同性能的衛(wèi)星形成星座覆蓋全球,并通過星間、星地鏈路將地面、海上、空中和深空中的用戶、飛行器以及各種通信平臺密集聯(lián)合,以實現(xiàn)信息準確獲取、快速處理和高效傳輸。2021年,Inmarsat公司提出“交響樂團”(Orchestra)通信網(wǎng)絡建設計劃,整合其現(xiàn)役高軌衛(wèi)星、未來低軌衛(wèi)星和地面5G設施,打造全球性、多維動態(tài)的綜合網(wǎng)狀網(wǎng)絡。2四大驅(qū)動因素催生衛(wèi)星通信超千億市場2.1四大驅(qū)動因素疊加,衛(wèi)星通信行業(yè)步入高速建設期2.1.1驅(qū)動因素一:頻軌資源稀缺性,先占先得頻軌資源有限且具有“先占先得”的特征,發(fā)展低軌星座具有戰(zhàn)略必要性。衛(wèi)星頻率和軌道資源是指衛(wèi)星電臺使用的頻率和所處的空間軌道位置,是衛(wèi)星系統(tǒng)建立和正常工作的前提,二者具有不可再生性和稀缺性。無線電只有在有限區(qū)間頻段中傳輸耗損相對較小,且受衛(wèi)星覆蓋范圍、衛(wèi)星高度(信號質(zhì)量)、同頻段衛(wèi)星間距等因素影響,廣闊太空中可用衛(wèi)星軌道數(shù)量十分有限。頻軌資源采取國際電信聯(lián)盟(ITU)先申報先使用總原則,且要求申報后7年內(nèi),必須發(fā)射衛(wèi)星啟用所申報的資源,否則自動失效,9年內(nèi)必須投放申報衛(wèi)星總數(shù)的10%,12年內(nèi)必須投放申報衛(wèi)星總數(shù)的50%,14年內(nèi)完成全部投放。根據(jù)《中國航天》數(shù)據(jù)披露,當前地球靜止軌道(GEO)上90%的C和Ku頻段被少數(shù)國家的運營商壟斷控制,各國提交的軌道申請超過6萬份,當前對衛(wèi)星頻軌資源的爭奪進入白熱化狀態(tài)。2021年,為實現(xiàn)我國全球?qū)拵l(wèi)星通信網(wǎng)絡構建,國資委組建的中國衛(wèi)星網(wǎng)絡集團成立,根據(jù)ITU披露,其向ITU申請計劃發(fā)射的衛(wèi)星總數(shù)量達到12992顆。2.1.2驅(qū)動因素二:軍事價值突顯,民用多場景需求釋放軍用領域,低軌衛(wèi)星抗干擾能力強、容錯性高,在信息化戰(zhàn)爭中擁有極其重要的軍事戰(zhàn)略意義。現(xiàn)代戰(zhàn)爭是陸、海、空、天、電的綜合對抗,戰(zhàn)場空間趨于多維和擴展,信息化戰(zhàn)場日益透明,需要一體化聯(lián)合作戰(zhàn)與體系對抗和網(wǎng)絡對抗,這一切都離不開軍用衛(wèi)星通信支持。軍用衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、容量大等優(yōu)點,能更好地滿足戰(zhàn)場信息傳輸需求?,F(xiàn)階段,美軍重點發(fā)展的新一代軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)是“先進極高頻”(AEHF)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。SpaceX“星鏈”計劃——巨型低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座項目在俄烏戰(zhàn)爭中發(fā)揮了巨大作用。新一代的低軌道衛(wèi)星容錯性高,只有在所有衛(wèi)星均被攻擊時整個系統(tǒng)才會癱瘓,在信息化作戰(zhàn)時代,“星鏈”的價值不容小覷。同時,SpaceX還依托“星鏈”的技術及發(fā)射能力,發(fā)布為政府、國防和情報部門服務的“星盾”衛(wèi)星項目,具備通信、導航、遙感等基礎功能,同時可提供數(shù)據(jù)加密傳輸、戰(zhàn)場信息感知等多項服務。此外,歐盟將建設IRIS2寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡用于軍事、政府和公眾用途;日本也將出于自衛(wèi)目的建設“衛(wèi)星集群”系統(tǒng)。我國要在未來的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中取得勝利,離不開軍用衛(wèi)星通信的支持,因此,需要大力發(fā)展我國的軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng),并采用先進的通信技術及抗干擾、抗截獲技術。民用領域,toB及toC多場景需求釋放推動我國通信衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量增長。1)個人用戶:國際電信聯(lián)盟ITU數(shù)據(jù)顯示,截至2022年初,全球27億人口尚未接入互聯(lián)網(wǎng),衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可為地面網(wǎng)絡覆蓋不到的地區(qū)提供寬帶上網(wǎng)服務,重點解決偏遠地區(qū)30%~40%人口的寬帶上網(wǎng)問題;與地面移動網(wǎng)絡的服務價值鏈相比,衛(wèi)星網(wǎng)絡運營商可以通過減少運營和業(yè)務支持成本,提供全球互聯(lián)網(wǎng)服務。2)航空平臺接入:航空機載通信逐漸由空對地通信(AirtoGround,ATG)向衛(wèi)星Ku/Ka頻段過渡,我國民航客機機載網(wǎng)絡接入業(yè)務起步較晚,航空互聯(lián)網(wǎng)目前尚未實現(xiàn)商業(yè)化運營;3)航海平臺接入:傳統(tǒng)海事衛(wèi)星服務的帶寬非常小,只能滿足應急需求,無法承擔寬帶互聯(lián)網(wǎng)的應用,海上寬帶互聯(lián)網(wǎng)的應用拓寬了通信衛(wèi)星在海事領域的使用;4)能源平臺接入:在通信基礎設施落后的偏遠地區(qū)進行能源勘探和開采離不開通信基礎設施的支持,但光纖等地面基礎設施很難到達這些偏遠地區(qū),衛(wèi)星通信在很多情況下是唯一的通信方式,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的介入對于能源勘探和開采行業(yè)具有重要意義。2.1.3驅(qū)動因素三:產(chǎn)業(yè)政策密集出臺,星網(wǎng)集團招投標落地產(chǎn)業(yè)政策密集出臺,中國通信衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量或?qū)⒂瓉砀咚倥噬N覈谑糯髨蟾嬷忻鞔_提出建設航天強國的戰(zhàn)略目標,將建設航天強國上升為國家層面的重大戰(zhàn)略,目前已推進至深入發(fā)展階段。2020年4月,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)被國家發(fā)改委劃定為“新基建”信息基礎設施之一。2020年5月,國家發(fā)改委提出支持商業(yè)航天發(fā)展,并擴展通信衛(wèi)星應用領域?!笆奈逡?guī)劃”中明確提出要打造全球覆蓋、高效運行的通信、導航、遙感空間基礎設施體系,建設商業(yè)航天發(fā)射場,進一步加速了中國通信衛(wèi)星發(fā)展進程。此外,各省市也積極推出各項針對通信衛(wèi)星的衛(wèi)星制造、基礎設施建設、推廣應用及商業(yè)運營等方面的政策,助力衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)快速落地。中美通信衛(wèi)星數(shù)量差距主要在于低軌衛(wèi)星星座規(guī)模差距,我國組建星網(wǎng)集團加速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃落地。據(jù)UCS統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,截至2022年5月,美國在軌通信衛(wèi)星合計2690顆,占全球通信衛(wèi)星總數(shù)的49.2%,美國“星鏈”星座建設步伐領先全球,2022年全年發(fā)射衛(wèi)星1722顆;中國在軌通信衛(wèi)星67顆,不足美國通信衛(wèi)星數(shù)量的1/40,差距主要在于低軌衛(wèi)星星座發(fā)射,未來發(fā)展空間巨大。近年來國內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量增幅較快,通信衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量呈穩(wěn)步增長趨勢,隨著互聯(lián)網(wǎng)星座的規(guī)劃落地,通信衛(wèi)星數(shù)量有望快速增加。2021年,為實現(xiàn)我國全球?qū)拵l(wèi)星通信網(wǎng)絡構建,國資委組建的中國衛(wèi)星網(wǎng)絡集團成立,根據(jù)集團官網(wǎng)披露,其向ITU申請計劃發(fā)射的衛(wèi)星總數(shù)量達到12992顆。2.1.4驅(qū)動因素四:衛(wèi)星及火箭技術進步,制造成本降低衛(wèi)星制造生產(chǎn)成本降低助力低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)快速落地。1)衛(wèi)星柔性智能化生產(chǎn)線:從總體來看,衛(wèi)星設計和制造從定制化走向標準化,生產(chǎn)線由單件小批量手工生產(chǎn)升級為高度自動化生產(chǎn),模塊化生產(chǎn),提高運營速度的同時實現(xiàn)制造成本更加低廉;2)公用平臺及模塊化平臺:從衛(wèi)星平臺來看,基于衛(wèi)星公用平臺及模塊化平臺的設計可縮短衛(wèi)星研制周期,降低研制成本,提高衛(wèi)星可靠性。根據(jù)美國宇航公司估算,研制并使用模塊化衛(wèi)星平臺技術,衛(wèi)星成本將降低29%;3)技術進步:從衛(wèi)星載荷來看,多波束天線的使用可以減小系統(tǒng)成本,提高經(jīng)濟效益;4)工業(yè)級元器件替代:小衛(wèi)星制造中部分元器件可使用工業(yè)級元器件替代宇航級元器件以降低成本;5)火箭回收及一箭多星:通過一箭多星和火箭回收技術等方式提高資源利用率,降低發(fā)射成本。衛(wèi)星成本的下降能夠有效地滿足我國日益增長的通信衛(wèi)星需求,推動通信衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量增長。2.2四大環(huán)節(jié)構建超千億市場,行業(yè)或進入增長爆發(fā)期衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈分四大環(huán)節(jié),呈“金字塔”型的價值鏈,中下游市場規(guī)模占比超90%,中游地面設備制造環(huán)節(jié)競爭激烈。衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)按照產(chǎn)業(yè)鏈劃分可分為衛(wèi)星制造、發(fā)射服務、地面設備制造和衛(wèi)星運營服務等四大領域。衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)呈“金字塔”型的價值鏈。衛(wèi)星制造及發(fā)射服務處于產(chǎn)業(yè)鏈的上游,具備技術密集、資本密集、高集成總裝的特點,市場份額相對集中,自然壟斷特征明顯;地面設備及衛(wèi)星服務處于產(chǎn)業(yè)鏈中下游環(huán)節(jié),準入門檻相對較低,市場需求量較大,參與者較多,競爭激烈。2021年,美國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)發(fā)布的關于全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模數(shù)據(jù)顯示,衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈中衛(wèi)星制造、發(fā)射服務、地面設備制造和衛(wèi)星服務占總市場規(guī)模的比例,分別為5%、2%、51%和42%,上游與中下游市場規(guī)模比接近1:9。2.2.1低軌星座建設加速,上游制造與發(fā)射環(huán)節(jié)將率先受益通信衛(wèi)星發(fā)射市場集中在發(fā)射服務領域,單位質(zhì)量發(fā)射服務價格與美國相當。衛(wèi)星發(fā)射市場涉及火箭制造與發(fā)射服務兩個環(huán)節(jié),火箭制造當前仍以航天科技集團下的長征系列為主,與資本市場關聯(lián)度較弱,暫不計入測算。根據(jù)《中國航天》,“長征”系列火箭執(zhí)行LEO軌道發(fā)射服務價格與“獵鷹”9火箭相當(低于5萬元/千克);執(zhí)行GTO軌道發(fā)射服務價格整體低于國外運載火箭,其中“質(zhì)子”M、“獵鷹”9火箭單位載荷發(fā)射服務價格6萬/千克起。我國通信衛(wèi)星過去以大衛(wèi)星為主,小衛(wèi)星增量市場廣闊。根據(jù)未來智庫數(shù)據(jù)顯示,大衛(wèi)星通常是專門定制化的,一顆噸量級的衛(wèi)星從設計、研制到生產(chǎn)、測試等,往往需要5-10億元甚至更多的資金投入,但其具有高通量、壽命長的優(yōu)勢。小衛(wèi)星質(zhì)量通常小于1000千克,與大衛(wèi)星相比,小衛(wèi)星體積小重量輕、研制加工周期短、建造成本低,一顆小衛(wèi)星實現(xiàn)從設計、制造、發(fā)射、在軌運行的全過程,一般不到十二個月。隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在軍工通信和民用互聯(lián)網(wǎng)普及中扮演越來越重要的角色,低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡在全球通信和互聯(lián)網(wǎng)接入、5G、物聯(lián)網(wǎng)、太空軍事能力應用等方面極具潛力,是商業(yè)航天技術和主要大國太空和軍事戰(zhàn)略博弈的必爭之地,未來通信小衛(wèi)星市場空間廣闊。(一)衛(wèi)星制造市場關鍵假設(1)衛(wèi)星數(shù)量:考慮到衛(wèi)星使用壽命,需要在壽命到期時發(fā)射替換衛(wèi)星,且隨著星座持續(xù)建設,新增衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量將持續(xù)增加。因此衛(wèi)星數(shù)量分為替換發(fā)射數(shù)量及新增發(fā)射數(shù)量。替換發(fā)射數(shù)量按照衛(wèi)星原設計壽命進行估算,根據(jù)長光衛(wèi)星披露,小衛(wèi)星使用壽命約為5-8年。根據(jù)UCS數(shù)據(jù)披露,我國低軌通信星座規(guī)劃數(shù)量約為1.5萬顆,參考Starlink衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量,自2019年5月-2023年2月,共計發(fā)射小衛(wèi)星3878顆,因此假設2023-2027年我國小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量為4000顆。(2)衛(wèi)星質(zhì)量:根據(jù)StarLink官網(wǎng)披露,星鏈小衛(wèi)星的重量通常在200kg-300kg,因此假設國內(nèi)小衛(wèi)星重量為250kg。(3)單顆衛(wèi)星制造成本:根據(jù)歐科微數(shù)據(jù)披露,小衛(wèi)星制造成本約為20萬元/kg,因此單顆衛(wèi)星制造成本約為5000萬元。(二)火箭發(fā)射服務市場關鍵假設發(fā)射成本:根據(jù)《中國航天》相關文章披露,考慮到我國通信衛(wèi)星在低軌和高軌中均有部署,且二者發(fā)射服務費用相近,因此,假設運載火箭小衛(wèi)星發(fā)射服務費用均價為5萬元/kg。基于以上假設,截至2027年,小衛(wèi)星制造市場空間約為2000億元,火箭發(fā)射服務市場空間約為500億元,合計約為2500億元。2.2.2通信衛(wèi)星地面設備市場有望隨用戶規(guī)模擴大不斷增長對于通信衛(wèi)星地面設備中移動終端市場空間測算,我們給出以下假設:

(1)依據(jù)賽迪智庫的預測分析,截至2018年中國衛(wèi)星通信市場約30多萬用戶,2018年全球衛(wèi)星地面設備收入達到1198億美元。隨著亞太6D衛(wèi)星的成功發(fā)射,不論是替代還是新增,中國將有200萬以上用戶的市場空間,即個人終端數(shù)量為200萬;

(2)據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院研究報告,全國應急通信領域共有約4.5萬用戶,需要約10萬個衛(wèi)星移動通信終端和約4.5萬個衛(wèi)星便攜數(shù)據(jù)終端以及約6000個車載動中通,據(jù)此給出應急領域終端數(shù)量;

(3)根據(jù)《衛(wèi)星移動通信市場現(xiàn)狀及我國市場發(fā)展空間研究》,給出產(chǎn)品單價及其他終端數(shù)量?;谝陨霞僭O,截至2027年,衛(wèi)星移動終端市場空間為359.6億元。2.2.3隨著應用領域滲透率提升,通信衛(wèi)星運營服務市場將持續(xù)擴大隨著衛(wèi)星制造發(fā)射成本降低,市場規(guī)模持續(xù)擴大,衛(wèi)星通信市場空間廣闊。通信衛(wèi)星運營商通過運營管理通信衛(wèi)星,為用戶提供廣播電視、通信、視頻、數(shù)據(jù)等傳輸服務。衛(wèi)星通信、地面通信(光纖、5G)等均是不同的通信方式,為用戶提供差異化的應用服務,在不同應用場景下發(fā)揮不同的作用。隨著人們對信息通信的依賴度逐漸提高,衛(wèi)星通信泛在化的特性愈發(fā)凸顯,對于構建全球無縫覆蓋的一體化綜合通信網(wǎng)具有重要作用。據(jù)Euroconsult數(shù)據(jù)顯示,截至2017年全球固定通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出租容量為457.8Ghz,固定通信衛(wèi)星運營行業(yè)規(guī)模為115億美元,預計2023年,全球衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出租容量為1126.9GHz。未來行業(yè)主要的發(fā)展方向是通過更大的有效載荷、更低的發(fā)射成本和其他技術創(chuàng)新實現(xiàn)單位服務成本的降低,也將帶動衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器使用量的增加,擴大衛(wèi)星通信市場。(一)使用成本降低加速需求釋放,船載衛(wèi)星通信市場年均超百億市場船載衛(wèi)星通信旺盛需求帶動市場規(guī)模不斷擴大,預計到2025年其市場規(guī)模將達到206億元。農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《2021年全國漁業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計公報》顯示:2021年末我國漁船數(shù)量為52.08萬艘,其中機動漁船數(shù)量35.70萬艘,且多數(shù)為遠航程捕撈作業(yè)船只。此外,隨著我國海洋執(zhí)法能力的增強,海監(jiān)、海警等部門所需船只數(shù)量預計也將穩(wěn)步增長。受限于通信速率、資費水平、使用習慣等因素的限制,目前船載衛(wèi)星通信尚未大規(guī)模普及,滲透率較低。隨著高通量衛(wèi)星等技術變革的推進,衛(wèi)星通信的收費標準將不斷降低,促進用戶習慣的形成,船載市場有望打開空間,預計2025年我國船載衛(wèi)星通信市場規(guī)模為206億元。(二)受益于衛(wèi)星通信技術進步,機載衛(wèi)星通信市場潛力巨大國內(nèi)機載通信滲透率相較國外較低,滲透率隨需求釋放有望不斷提高,市場潛力巨大。據(jù)在線空旅網(wǎng)站Routehappy的測算,2017年機載WIFI已經(jīng)覆蓋了全球航班中超過三分之一(39%)的航程,其中美國的航空公司已有71%的航程實現(xiàn)WiFi全覆蓋,而非美國的航空公司僅為13%。目前國內(nèi)機載WiFi普及率較低,隨著高通量衛(wèi)星的發(fā)展,高通量衛(wèi)星的大容量帶寬、抗干擾性強及終端易于安裝,將不斷提升機載通信的普及程度。據(jù)Inmarsat(全球三大移動衛(wèi)星服務運營商之一)數(shù)據(jù)顯示,截至2017年,全球已有7400架飛機配置衛(wèi)星通信系統(tǒng),到2027年預計將會有23000架商用飛機使用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。根據(jù)中國民用航空局的統(tǒng)計,截至2021年底,民航全行業(yè)運輸飛機在冊架數(shù)4054架,其中窄體客機3178架,且大部份還未實現(xiàn)空地互聯(lián)功能,全國民航運輸機場完成旅客吞吐量9.07億人次,市場潛力巨大。(三)受益于超高清視頻發(fā)展,衛(wèi)星廣播電視市場將持續(xù)擴大國家廣播電視業(yè)務收入持續(xù)穩(wěn)健增長,衛(wèi)星廣播用戶群體不斷擴大,隨著超高清視頻發(fā)展,衛(wèi)星廣播市場將持續(xù)擴大。根據(jù)國家廣電總局披露數(shù)據(jù),截至2021年底,國家廣播電視業(yè)務營收首次突破萬億達1.15萬億元,衛(wèi)星廣播用戶群體不斷擴大,截至2022Q4,衛(wèi)星廣播用戶累計達1.33億戶。根據(jù)《廣播電視和網(wǎng)絡視聽“十四五”

科技發(fā)展規(guī)劃》內(nèi)容,預計到2025年我國超高清視頻標準體系基本完善;地市級以上和較發(fā)達縣級廣播電視播出機構基本實現(xiàn)高清化,4K超高清頻道開辦20個以上;主要網(wǎng)絡視聽機構視頻服務全部高清化,具備4K超高清視頻播出能力探索直播衛(wèi)星與互聯(lián)網(wǎng)電視融合發(fā)展模式,開展4K超高清電視直播衛(wèi)星傳輸試驗,開展Ka頻段衛(wèi)星廣播試驗,衛(wèi)星廣播市場潛力巨大。(四)受益于應用場景拓展,衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)將增加新的市場切入點衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在未來全球物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?,截?025年全球天基物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值可達5600-8500億美元。從市場規(guī)模來看,根據(jù)英國市場研究公司ABIResearch的預測,到2024年將有2400萬臺設備通過衛(wèi)星實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)接入,而由此產(chǎn)生的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈將得到進一步的完善與發(fā)展。麥肯錫公司預測,天基物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)值在2025年可達5600億美元至8500億美元。NSR預測未來10年,未來天基物聯(lián)網(wǎng)的終端主要有兩類,一類是移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)(MSS)終端,另一類是甚小口徑天線地球站

(VSAT)終端。這兩類終端的數(shù)量將以每年超過10%的速度快速增長,此外,亞洲將成為天基物聯(lián)網(wǎng)收入復合增長率超過10%的唯一區(qū)域,到2027年,亞洲將成為衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)市場收入最高的區(qū)域之一,并將縮小與北美市場的差距。隨著各大星座逐步建成使用低軌道小衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)模將迅速擴大,預計會從2020年的不到2千萬美元增長至2027年的1.3億美元,平均年增長率接近70%。3衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)均有亮點,上游率先受益全球通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈:(1)空間段-衛(wèi)星制造:主要有美國、歐洲、中國、俄羅斯等國家及地區(qū)約20家大中型系統(tǒng)集成商,為衛(wèi)星運營商提供通信衛(wèi)星;(2)地面段-地面設備:主要有衛(wèi)訊(Viasat)、哈里斯(Harris)、吉萊特(Gilat)等上百家公司,面向衛(wèi)星運營商和終端用戶,提供地面支撐系統(tǒng)及應用業(yè)務服務;(3)運營服務:空間段運營服務方面,主要有國際通信衛(wèi)星公司(Intelsat)、盧森堡SES公司、歐洲通信衛(wèi)星公司

(Eutelsat)、國際海事衛(wèi)星通信公司(Inmarsat)等40家左右的運營商,提供通信服務和轉(zhuǎn)發(fā)器租賃,處于產(chǎn)業(yè)鏈的核心位置;地面段運營服務方面,主要有直播電視DirecTV、天狼星Sirius-XM等上千家公司,為最終用戶提供各類解決方案和增值服務。我國通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈:(1)衛(wèi)星制造:上游原材料逐漸實現(xiàn)國產(chǎn)替代,行業(yè)市場化程度較高,國企民企共同參與競爭;中游有效載荷與衛(wèi)星平臺系統(tǒng):有效載荷方面,資本密集、技術密集且壁壘較高,行業(yè)被航天科技等科研院所、軍用集團及下屬企業(yè)壟斷,參與民企較少,近年來民企主要進入立方星及微納衛(wèi)星載荷研制細分領域。衛(wèi)星平臺方面,在標準化程度較高的部分分系統(tǒng)中,如星敏感器、飛輪等,參與民企較多,其他定制化需求較高的推進、姿軌控等分系統(tǒng)的生產(chǎn)仍以科研院所、軍用集團及下屬企業(yè)為主;下游總裝衛(wèi)星AIT:高性能、定制化技術主要掌握在航天科技、航天科工以及中科院等軍工集團及科研院所中,長光衛(wèi)星等民企發(fā)展較快,批量小衛(wèi)星、微納衛(wèi)星AIT領域涌入大量民企;(2)地面設備:主要圍繞衛(wèi)星通信天線、衛(wèi)星終端、射頻芯片等領域;(3)運營服務:通信衛(wèi)星運營服務資金壁壘高,行業(yè)壟斷顯著。3.1衛(wèi)星制造:載荷及平臺為兩個核心構成,國家隊占主導地位3.1.1衛(wèi)星載荷:通信衛(wèi)星核心系統(tǒng),國家隊主導有效載荷種類是區(qū)別衛(wèi)星應用領域的重要特征,轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)和天線分系統(tǒng)是通信衛(wèi)星的有效載荷。根據(jù)艾瑞咨詢數(shù)據(jù),衛(wèi)星有效載荷價值占比約為50%。轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)可分為弱信號放大、信號變換和末級功率放大3個部分,轉(zhuǎn)發(fā)器相當于數(shù)據(jù)傳輸中介,基本功能是將數(shù)據(jù)信息從用戶方轉(zhuǎn)發(fā)傳遞到另一方,或者將另一方數(shù)據(jù)信息回傳至用戶方。天線分系統(tǒng)用來實現(xiàn)空間中的電磁波信號與電纜中的電信號的轉(zhuǎn)換,功能上分為接收天線和發(fā)射天線。天線分系統(tǒng)方面,通信衛(wèi)星天線分系統(tǒng)主要包括反射面天線、多波束天線和大型可展開天線等。(1)反射面天線:是在通信衛(wèi)星中應用最廣泛的天線形式;(2)多波束天線:

已成為國內(nèi)外新一代大容量通信衛(wèi)星普遍采用的技術,具有增加衛(wèi)星通信系統(tǒng)容量、簡化地面接收設備和系統(tǒng)靈活性高等優(yōu)點,可分為反射面式、陣列式和透鏡式等類型;(3)大型可展開天線:在通信領域,信息空間向多維拓展是未來的發(fā)展趨勢,空天地一體化信息網(wǎng)絡的實現(xiàn)在很大程度上依賴于空間通信系統(tǒng)的能力。為實現(xiàn)更快速更優(yōu)質(zhì)的通信連接及網(wǎng)絡服務,未來的通信衛(wèi)星需要不斷提高信號強度及通信質(zhì)量,迫切需要大口徑的星載天線。由于現(xiàn)有火箭整流罩尺寸與發(fā)射費用的限制,要求星載天線輕且收攏體積小,故大口徑星載天線必須做成可展開形式。多波束相控陣天線是衛(wèi)星天線分系統(tǒng)技術的重要發(fā)展方向。多波束相控陣天線可以利用波束形成網(wǎng)絡同時實現(xiàn)多個獨立的高增益波束,是低軌衛(wèi)星星座的核心載荷之一,它具有靈活度高、掃描角域?qū)?、可靠性高等?yōu)點,不僅可以滿足廣域覆蓋、寬帶傳輸,而且還能實現(xiàn)隨遇接入、多點通信等迫切需求。近年來,隨著新型低軌寬帶衛(wèi)星星座的蓬勃發(fā)展,第三代低軌星載多波束相控陣天線的工作頻率開始采用Ku、Ka段并朝Q/V等更高頻發(fā)展。轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)方面,常見的通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器有透明轉(zhuǎn)發(fā)器、處理轉(zhuǎn)發(fā)器和柔性轉(zhuǎn)發(fā)器等,商業(yè)通信衛(wèi)星多用透明轉(zhuǎn)發(fā)器,衛(wèi)星通信的柔性轉(zhuǎn)發(fā)技術是未來發(fā)展趨勢。僅有簡單變頻處理的稱為“透明”轉(zhuǎn)發(fā)器或“彎管”轉(zhuǎn)發(fā)器,有信號解調(diào)再生等處理的轉(zhuǎn)發(fā)器一般稱為“處理轉(zhuǎn)發(fā)器”;柔性轉(zhuǎn)發(fā)器主要采用數(shù)字化處理方式,利用靈活的星上信道化濾波技術,借助非均勻濾波器組實現(xiàn)對星上信號的分析和綜合,支持星上任意頻段、任意帶寬之間信息交與及靈活的跨波束交互,可以很好地解決傳統(tǒng)有效載荷存在的問題,實現(xiàn)頻帶資源的靈活調(diào)配和管理,支持跨頻段和跨波束交換等需求。航天五院504所研制的實踐二十號衛(wèi)星Ka頻段寬帶柔性轉(zhuǎn)發(fā)器是我國第一個成功在軌應用的寬帶柔性轉(zhuǎn)發(fā)器。星載放大器是轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)核心器件之一,固態(tài)功率放大器主要應用于低軌通信衛(wèi)星系統(tǒng),行波管放大器主要應用于高軌高通量衛(wèi)星系統(tǒng)。目前采用的高功率放大器主要包括行波管放大器TWTA、固態(tài)功率放大器SSPA以及速調(diào)管放大器三類KPA。KPA輸出功率最大,但帶寬僅有50~100MHz,其廣泛應用于電視廣播系統(tǒng)的上行站和一些帶寬較窄的FDMA地面站。TWTA輸出功率較小,可支持較寬的帶寬。SSPA輸出功率最小,適合于低功率應用場景。隨著固態(tài)技術和功率合成技術的不斷發(fā)展,SSPA逐漸實現(xiàn)了大功率輸出。隨著固態(tài)放大器技術的發(fā)展,SSPA將作為TWTA放大器的替代產(chǎn)品。國內(nèi)通信衛(wèi)星有效載荷研制單位主要為航天五院,航天科工二院及航天八院等有部分型號研制,配套單位包括科研院所及少數(shù)具備配套能力的民企。T/R組件是相控陣天線的核心,T/R組件方面,主要參與者為中國電科13所、天箭科技、國博電子、雷電微力、亞光科技等;T/R芯片方面,軍工集團下屬科研院所(中國電科13所和中國電科55所)占據(jù)主要市場份額,其他主要參與者包括鋮昌科技等少數(shù)具備三、四級配套能力的民營企業(yè)。衛(wèi)星通信中的高功率放大器主要采用電真空器件與固態(tài)器件,空間行波管是有效載荷的核心部件,但由于其技術與資質(zhì)壁壘較高,行業(yè)參與者較少,國內(nèi)主要制造商為國光電氣。3.1.2衛(wèi)星平臺:產(chǎn)業(yè)集中度較高,待挖掘市場潛力大姿軌控與推進分系統(tǒng)是衛(wèi)星平臺中價值占比最高的環(huán)節(jié)。衛(wèi)星平臺主要分為結構與機構分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、姿軌控分系統(tǒng)、推進分系統(tǒng)、測控分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)和返回分系統(tǒng)。根據(jù)艾瑞咨詢,衛(wèi)星平臺中姿軌控與推進分系統(tǒng)是衛(wèi)星平臺中價值占比最高的環(huán)節(jié),價值量占比約為40%(占衛(wèi)星平臺比例),其次是電源分系統(tǒng),價值量占比約為22%。衛(wèi)星公用平臺模式有助于推動衛(wèi)星研制向市場化發(fā)展,降低研制成本與研制周期。采取衛(wèi)星公用平臺模式有利于實現(xiàn)從傳統(tǒng)衛(wèi)星研制模式向現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)所要求的產(chǎn)業(yè)化、市場化研制模式轉(zhuǎn)型,對助推國家航天強國戰(zhàn)略的落地與實施具有重要意義。通信衛(wèi)星平臺的功能強弱對通信衛(wèi)星的整體技術水平具有較大的影響。除了轉(zhuǎn)發(fā)器和天線以外的衛(wèi)星結構與機構、熱控制和電源等分系統(tǒng),為轉(zhuǎn)發(fā)器和天線正常工作提供支持、控制、指令和管理保障服務。我國先后研制了東方紅-2、3、4、5數(shù)種通信衛(wèi)星平臺,對我國通信衛(wèi)星的發(fā)展起到重要的推動作用。(一)姿軌控分系統(tǒng)根據(jù)艾瑞咨詢信息,姿軌控分系統(tǒng)與推進分系統(tǒng)價值共占衛(wèi)星平臺的40%左右,是衛(wèi)星平臺中占比最高的部分。姿軌控分系統(tǒng)是姿態(tài)控制分系統(tǒng)和軌道控制分系統(tǒng)的總稱。主要包括姿態(tài)測量部件、控制器與執(zhí)行部件,姿態(tài)測量部件包括太陽敏感器、星敏感器、地球敏感器;執(zhí)行部件包括飛輪、磁力矩器和推力器等。1.星敏感器-衛(wèi)星的“眼睛”,價值約占衛(wèi)星制造的5%-15%。星載星敏感器指應用于衛(wèi)星平臺的星敏感器,截止到目前經(jīng)歷了3個階段的發(fā)展歷程。第一代星載星敏感器是CCD星敏感器,第二代星載星敏感器出現(xiàn)在20世紀80年代中期后,此時的星敏感器采用成熟的大面陣CCD作為圖像傳感器,第三代星敏感器出現(xiàn)在20世紀90年代后,此時的星敏感器采用CMOSAPS圖像傳感器作為成像器件。體積、質(zhì)量和功耗降低的同時精度與姿態(tài)更新頻率不斷提升。在國內(nèi)各對地觀測衛(wèi)星上,星敏感器一般均直接安裝在光學相機上。從發(fā)展趨勢來看,小型化和低成本是未來航天器發(fā)展的主要方向之一,隨著微小型衛(wèi)星特別是皮納衛(wèi)星的快速發(fā)展,微小型甚至紐扣式星敏感器必然會出現(xiàn)在未來的航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)中。2.飛輪:衛(wèi)星的“四肢”,價值占衛(wèi)星制造的5%~8%左右。飛輪作為衛(wèi)星的關鍵動力部件,是保障衛(wèi)星在軌壽命和任務效能的核心關鍵部件,衛(wèi)星的有效壽命很大程度上就取決于飛輪的壽命,其重要性如同航空發(fā)動機之于飛機。姿控飛輪是整個衛(wèi)星平臺結構中最為復雜的零部件,涉及到十數(shù)個復雜學科相結合的應用。早前國外的飛輪制造商占據(jù)了國內(nèi)市場一半以上的市場份額,國內(nèi)主要研制單位為科研院所及軍工集團,自主品牌攬月機電客戶包括國內(nèi)70%以上的衛(wèi)星總體廠商。1)國外:

國外飛輪研制國家及廠商主要有德國的TELDIX和VECTRONICAerospace,美國的ITHACO、Bend

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