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商业航天开启“20时代”低成本低轨卫星商业化前景清

  其中,低轨遥感卫星目前因为成本相对较低,应用领域相对较广,已经切入民用市场;低轨通信卫星赛道是未来我国商业航天的主要增长方向,市场规模巨大。

  低轨遥感卫星和低轨通信卫星在未来将拥有更清晰的商业化路径。总体上看,目前我国遥感卫星和导航卫星领域都呈现出以公益卫星为主体,商业卫星为补充的特点;通信卫星领域当前商业化程度较高,大部分民用通信卫星都已经以商业化方式运营。

  低轨卫星低成本要求和可靠性要求成为未来商业航天发展的重要趋势。商业微小卫星以盈利为目的,因此在成本控制上较传统卫星更加苛刻。而发展符合商业航天选用需求的元器件标准体系、质量体系,并且兼顾商业航天的成本要求和可靠性要求,在未来商业航天发展过程中尤为重要。

  匹配需求产能和星座建设是卫星企业应当具备的核心竞争力。为了跟上应用市场的发展,实现卫星快速且稳定的批量化生产,是商业航天发展的一大难题。而就卫星通信而言,星座建设可以用多颗卫星可实现全球覆盖,真正做到随时随地沟通。具备这样核心竞争力的企业在未来行业竞争中将更具优势。

  4月13日,SpaceX成功发射了第155批共计23颗星链卫星。2023年,美国共发射火箭116次,其中98次都来自SpaceX,其发射质量达1195吨,全球占比80%;发射的卫星数量为2514颗(其中“星链”占1948颗),全球占比87%。

  SpaceX有“星链”,中国也在打造自己的卫星互联网星座。经过近些年的发展,我国在低轨卫星技术方面已取得了一定的成果并形成了产业集群,但在卫星制造成本方面与国外先进企业相比仍然有4-5倍的差距。

  摩根士丹利估算“星链”卫星制造成本在100万美元/颗,马斯克则曾公开透露单颗卫星的成本可以下降到50万美元,按照美元汇率7来估算,“星链”的单星成本在350万-700万元人民币之间。而据浙商证券研报,目前我国低轨通信卫星的平均造价约在3000万元左右。因此,如何实现卫星低成本量产,是商业航天发展的一大难题。

  商业航天活动是以市场机制配置资源,以企业为主体,以盈利为目的,以航天产品开发、系统运营、应用服务为核心的航天活动。商业航天产业链按环节可分为上游,中游和下游。上游包括卫星研制、卫星发射,中游包括卫星测控和运营,下游包括卫星应用、新型空间应用和地面设备研制。

  当前,越来越多的创业者和社会资本将目光瞄准商业航天产业链市场,这些企业给我国的航天产业带来了新的活力,也为各类用户提供了新的选择。到2021年底,商业航天企业中从事卫星研制、火箭研制的头部企业估值都超过了100亿元,对地方经济和相关产业的带动作用也十分明显,逐渐受到包括政府、金融机构在内的各方关注和重视。

  总体上看,我国直接针对商业航天产业出台的监管政策较少,但我国针对航天产业本身的监管政策,对商业航天也同样适用,并在某种程度上对我国商业航天的发展产生了深刻影响。

  卫星是人类制造数量最多的航天器,占据商业航天主导地位。商业卫星是指在轨运行后将以商业化方式运营并用于盈利目的的卫星,其产业链包括卫星制造、卫星发射、卫星运营服务和地面设备制造四个部分。

  据统计,截至2023年7月底,我国在轨商业卫星超350颗,未来五年,将超过1200颗,随着卫星技术的发展,应用场景也将越来越丰富。

  从运行轨道分类看,商业卫星主要分为低轨道卫星、高轨道卫星和静止轨道卫星。低轨道卫星的轨道高度为200千米~2000千米;中高轨道卫星的轨道高度为2000千米~20000千米;地球静止轨道卫星的轨道高度为35786千米,位于赤道上空。

  相比高轨卫星,低轨卫星可以做到大带宽、低时延,更加贴合C端的使用场景。未来低轨卫星还将提供互联网服务,加上通导遥一体的趋势,甚至可以做到直播全球,培育出更多的商业模式。

  从卫星功能分类来看,商业卫星以遥感、通讯、导航三种卫星为主。目前我国遥感卫星和导航卫星领域都呈现出以公益卫星为主体,商业卫星为补充的特点;通信卫星领域当前商业化程度较高,大部分民用通信卫星都已经以商业化方式运营。

  从现状看,商业航天现在已经从技术验证阶段逐步转入商业验证阶段,基本都解决了航天技术难题,更关键是要实现‘商业化’,而降本问题首当其冲。我国当前低轨通讯卫星可预测发射量巨大,但是单星成本较高,制约了发射速度,商业卫星产业更希望能够有低成本且稳定性高的卫星制造商提供产品。

  我国商业航天市场规模自2015年以来保持高速增长,2017年~2024年年均增长率保持在20%以上,预计2024年商业航天市场规模将达23382亿元。其中,商业微小卫星市场总体规模也从2015年244.9亿元增长到2021年519.6亿元人民币,我国卫星研制总体规模和商业微小卫星规模增长趋势较为明显。

  随着我国的遥感卫星空间资源日益丰富,重点行业遥感卫星应用体系不断延伸,遥感卫星业务应用水平也在稳步提高。当前,我国遥感卫星应用整体上以政府和行业为主要服务对象,公益性遥感卫星应用为主,商业遥感卫星应用为辅。

  遥感卫星按轨道分为低轨和高轨卫星,高轨遥感主要为气象监测为主,因其单价高、质量大,主要以国家单位为主发射控制。低轨遥感卫星目前因为成本相对较低,应用领域相对较广,民用市场已经开始切入。国内企业中长光卫星、微纳星空、零重空间等均已布局低轨遥感卫星。

  近年来,商业性遥感应用也在农业、防灾减灾、城市建设、国土资源等领域发挥了越来越重要的作用,商业服务对象主要包括地方政府、大型金融机构、高校和科研单位等。

  根据推算,我国遥感卫星行业市场规模由2012年的40.83亿元上升至2020年的81.8亿元人民币,并在不断攀升。按照在轨数量来看,2022年我国民用遥感卫星在轨工作294颗,其中商业遥感卫星在轨工作189颗,占比超过六成。

  低轨遥感卫星下游主要应用市场为军工政府、防灾建设、国土资源等领域,根据数据预测,2025年面向我国的遥感卫星及应用产业市场规模将超千亿元。总体来看,低轨遥感市场方兴未艾。

  当前,我国卫星通信应用领域已经形成了三条特征明显的赛道,即地球静止轨道卫星通信,低轨卫星通信,卫星物联网,三条赛道有明显不同的主导、参与者和商业模式。

  总体来看,地球静止轨道卫星倾向于提供电视直播、广播,政府、企业专网通信、高轨移动通信等;低轨通信卫星侧重于发展互联网接入、低轨移动通信等;物联网业务可由高轨或低轨通信卫星提供,一般为窄带数据传输业务。

  由于技术和行政准入门槛相对友好,低轨通信卫星物联网领域也是民营企业提供服务较活跃的赛道。目前已经广泛应用于城市交通基础设施监测、城市周边生态环境监测、气象与自然灾害监测、空天地一体森林防火等领域。

  数据显示,2019年中国卫星通信市场规模为682亿元人民币,2020年市场规模为723亿元人民币。低轨通信卫星赛道是未来我国商业航天的主要增长方向。根据国家星网未来规划的超万颗低轨通信卫星发射规划,测算出我国低轨通信卫星(整星制造端口)市场规模将超2000亿元,市场空间巨大。

  我国卫星导航已广泛应用于智能手机、可穿戴设备等个人消费领域以及电力、交通运输、公共安全、森林防火、防灾减灾等行业应用领域。卫星导航应用是目前我国应用卫星应用领域规模最大、发展最快、产业化发展最成功的领域。

  根据《2021中国卫星导航与位置服务产业发展》,我国卫星导航应用领域可分为行业应用(交通运输、电力、农业等)、大众应用(智能手机终端、网联车、智能可穿戴设备等)和特殊应用(军用、警用、防灾减灾、应急救援、公共安全等)领域。

  导航产业数据显示,我国卫星导航产业规模超过4000亿元,其中北斗核心产业规模超1400亿元,商业导航卫星市场占比较少。

  除了商业遥感、商业通信卫星外,目前国内商业航天领域还包括商业科学实验卫星、商业AIS卫星、商业电磁频谱探测卫星、商业低轨导航增星等。

  从商业化落地角度来看,导航卫星主要由国家单位进行研发运营,而低轨遥感卫星和低轨通信卫星在未来将拥有更清晰的商业化路径。

  用卫星作为平台的遥感技术称为卫星遥感。通常,遥感卫星可在轨道上运行数年。卫星轨道可根据需要来确定。遥感卫星能在规定的时间内覆盖整个地球或指定的任何区域,当沿地球同步轨道运行时,它能连续地对地球表面某指定地域进行遥感。遥感卫星由卫星平台、遥感器、信息处理设备和信息传输设备组成。

  遥感卫星可以按照不同的分类方式进行分类,可按照轨道高度、效应、分辨度、数据用途、国际合作与运营等进行分类。

  中国遥感卫星行业产业链分为三个环节。产业链上游参与企业主要涉及卫星制造、卫星发射、卫星地面设备与网络建设企业;产业链中游参与主体是商业运营商和政府运营商;下游产业链涉及众多领域,遥感卫星数据主要在气象、测绘和海洋等领域的应用较为普及。

  低轨遥感卫星市场一直呈现出强劲的增长趋势。这是因为低轨遥感技术在农业、环境监测、城市规划、国土测绘、天气预报等多个领域都具有广泛的应用,而这些应用市场对实时和高精度数据的需求也在不断增加。

  数据显示,2022年全球遥感卫星行业市场规模约为78.41亿美元,其中美国和中国占比较重,占比分别为45.03%、31.94%。

  低轨卫星制造技术和遥感传感器技术不断进步,导致新一代遥感卫星具备更高的分辨率、更广泛的频段覆盖以及更长的寿命。这使得卫星能够提供更多、更精确的数据。

  因此,遥感数据的应用领域不断扩展。除了传统的农业、气象和环境监测,遥感数据在城市规划、自然灾害监测、国土规划、资源管理和国防等领域中得到广泛应用。

  商业低轨遥感卫星运营主体在政府的主导或推动下,正在不断提升技术能力和经营管理水平,适时调整优化产权和治理结构,并通过资本市场融资实现自主发展。

  目前,沪深两市已吸引了一大批军工企业、市政公用企业和基础设施企业上市融资,相关法规政策已十分健全,这类企业的价值也得到了市场的普遍认可,为自主商业遥感企业未来的发展奠定了坚实的基础。

  遥感卫星至今还基本上处于单件研制水平,一颗星一个样。经营遥感卫星的公司除需投入卫星制造与发射费外,还需投入建造、维护和运营地面站或租赁地面站,接收、处理和加工图像数据等成本。从低轨遥感卫星成本占比情况来看,载荷端成本占比约80%,平台端占比约20%。在此背景下,如何能够将载荷端成本降低,是企业核心竞争力的重要体现。

  从低轨遥感卫星发展角度看,其商用市场应用端大部分还是ToG为主。国内遥感卫星商用市场测算2020年30亿左右,并以每年30%—40%左右增速增长。

  未来,卫星企业更应该积极探索降本增效的路径,基于软件平台和核心技术,打造自己的卫星星座,提供数据对外出售,让遥感卫星及其数据真正走入民用市场,以更低的成本惠及日常生活,让卫星及遥感数据不再“曲高和寡”。

  遥感数据要素价值不在于海量特征,在于背后价值。遥感数据已成为数字中国和数字经济建设的核心数据源之一。2022年全球卫星遥感数据市场总收入预计将达到44.38亿美元,其中遥感数据增值服务与数据信息产品两项总收入接近32亿美元,表现出较大的市场潜力。卫星企业也能够基于时空大数据覆盖更多如数据获取、存储、加工、应用一体化等业务。

  商业低轨遥感影像数据在军事领域已经开展广泛应用,各国政府、军方和情报界的诸多机构都是商业遥感数据用户。我国低轨遥感卫星在商业军工领域的应用也在蓬勃发展,根据现有计划预。


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