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1. 低轨卫星产业的商业逻辑清晰,5G、 6G 模式下移动互联网需求强劲
1.1 万亿级卫星产业市场,全球焦点汇集,受到全球硬核实力派的强力支持
商业航天是航天事业发展到一定阶段的必然产物。21 世纪以来,航天产业在各国科技发 展、军事建设以及不断增强的太空经济活动的需求下蓬勃发展,体量越来越大,应用日 趋广泛,探索领域逐步由近地空间走向深空,单纯依靠国家投入已无法承担快速增长的 人类太空活动需求。而通过军民融合模式发展商业航天,既可以合理配置和有效利用各 种资源,避免军民重复建设、分散建设,又可有效推动新技术应用及普及,为航天科技 发展注入新的动力。由此可见,商业航天将是未来全球航天产业发展的必由之路。
卫星产业是商业航天的主要组成部分。全球商业航天产业可分运载火箭、人造卫星、载 人航天、深空探测及空间站五大方向,其中载人航天、深空探测及空间站产业尚处于萌 芽阶段,整体规模较小,因此人造卫星以及与卫星发射相关的商业运载火箭产业构成了 目前太空经济的主体。据美国卫星工业协会(SIA)统计,2017 年全球太空经济体量约 3480 亿美元,其中卫星工业(含卫星发射)占比约 79%,规模达 2690 亿美元。2018 年 发射卫星总量超过 300 颗,在轨业务运行的卫星数量达到 2100 颗,增长了 20%以上。其 中,遥感卫星占总数的 39%,商业通信卫星占 22%。2018 年卫星产业总收入为 2774 亿 美元,全球航天经济规模达 3600 亿美元。
卫星工业属于资本与技术密集型行业,涉及高端制造、航天军工、通信等多个领域,其 发展与全球宏观经济密切相关。在经历了 2013-2014 年的快速增长后,目前全球卫星行业 规模基本维持每年 3%左右增长。美国作为全球经济和航天科技领军者,其卫星产业市场份额常年在 40%以上,但随着中国、印度等新兴航天大国的崛起,美国近年来卫星产业 增速要略低于世界其他地区。
细分来看,卫星工业又由卫星制造业、卫星发射业、地面设备制造业及卫星服务业四大 产业构成,其体量占比分别为 6%、2%、44%及 48%。其中卫星服务业和地面设备制造业 主要面向通讯、遥感、导航等多类终端应用,因而体量巨大;上游卫星制造及卫星发射 产业受终端需求及创新驱动,近年来也不断在规模、技术方面取得突破。2017 年各细分 领域中,卫星制造业和地面设备制造业增长较快,同比增速分别为 10%和 5.6%;卫星服 务业基本保持稳定,同比增长 1%;卫星发射业收入有所下滑,同比减少 16%。2018 年, 全球卫星产业总收入与上年相比增长了 3%,其中卫星制造收入比 2017 年增长了 26%, 发射服务收入比上一年增长了 34%,卫星消费宽带收入增长 12%.
人造卫星的传统应用场景包括广播、电视、通信、气象观测、预报、卫星导航定位、地 球环境监测、减灾救灾等方面。根据应用技术不同,人造卫星又可分为遥感、通信、导 航及科研卫星等类型。截至 2016 年底,全球运行中的卫星共 1459 颗,其中通信、遥感、 导航类卫星分别占比为 49%、27%、7%。细分应用领域中,商用通信卫星在轨数量最多, 占比达 35%,其次是对地观测卫星,占比约 19%。
近年来伴随新技术新应用的出现,人造卫星应用场景正不断发生变化,这也给对应的卫 星服务业及设备制造业带来了挑战和机遇。美国卫星工业协会将卫星服务业分为大众消 费通信服务、卫星固定通信服务、卫星移动通信服务和对地观测服务几部分;其中,大 众消费通信服务包括卫星电视、卫星广播、卫星宽带业务;卫星固定通信服务包括转发 器租赁协议、网络管理服务;卫星移动通信服务包括移动数据、移动语音业务;对地观 测服务包括农业、全球变化监测、减灾、气象、资源监测等。
数据显示,卫星电视是传统卫星服务业的主要收入来源,但近年来该领域的增长已放缓 并趋于停滞;另一方面,管理网络、卫星移动通信、对地观测等规模较小的细分领域却 维持了较快增长,其中管理网络需求增长部分来自于机内网络服务的快速发展;从地面 设备端看,全球导航卫星系统(GNSS)设备及网络设备市场规模均取得了较快增长,而 以卫星电视广播终端为代表的非 GNSS 消费设备增速趋缓,这一趋势与相应服务业市场 规模变化一致。由此可见,当前人造卫星的应用热点开始从广播电视、固定通信等传统 业务转向移动通信、对地观测、民用导航及泛互联网等新兴领域,而以微小卫星为代表 的低成本卫星制造技术发展正成为此轮产业变革的重要推动力之一。
1.2 需求热点转向新兴领域,5G、6G 模式下移动互联网需求强劲
历史上,以铱星系统为代表的卫星通信曾一度与地面通信构成直接商业竞争,但最终却 因为投入成本过高、技术优势不明显、用户需求少而未能成为主流。从技术本身而言, 卫星通信具有覆盖范围大、通信距离远,线路稳定可靠、中间环节少,组网灵活、受地 理环境限制小,带宽分配灵活、易实现多址联接等优点。伴随地面第五代移动通信(5G) 商用临近,人类社会对通信的需求有望达到一个新高度,卫星通信与地面 5G 的融合正成 为产业讨论的新热点。
5G时代的重要特征之一在于灵活高效、万物互联,而地面通信网络受制于地理环境因素, 尚难以实现全球全方位无缝覆盖。星地融合是这一问题的重要解决方案。据国内外相关 领域发展趋势,5G 时代卫星通信系统将采用高、低轨卫星混合轨道设计,通过激光或微 波链路构建星间链路,并通过低频段或者高频段多波束天线在地面形成蜂窝状覆盖,分 别实现中低速和宽带传输服务功能;而未来地面信关站可通过与地面 5G 网络共用同一个 云平台来协调彼此之间的服务提供、频谱配置、干扰管理、用户移动性管理等信息,从 而实现地面 5G 网络与卫星网络协同融合。卫星与地面 5G 融合后,可以为物联网设备、 偏远地区用户以及飞机、轮船、火车、汽车等移动载体用户提供连续不间断的网络连接, 从而大幅增强 5G 系统在这方面的服务能力;同时卫星优越的广播/多播能力还可以为网 络边缘及用户终端提供高效的数据分发服务,进一步提升网络整体通信效率。在此基础 上,卫星星座将作为一种太空基础设施成为通信产业链中重要一环,星地通信网络有望 在 5G 时代由竞争走向合作,形成星地融合新商业模式。
2. 太空基建正当时,各类星座计划有望进 入密集发射期,带动行业高景气
2.1 低轨卫星通信星座发展潜力巨大,移动互联网及通信有望全面带动卫星产业高速成长
低轨小卫星星座由于其成本低廉、通信延时低、网络覆盖面广、生存能力强等优点,已 成为目前国际商业卫星发展的重要路径。在通信领域,Iridium、GlobalStar、Orbcomm 三 大传统卫星通信运营商开始升级原有卫星星座,Starlink、OneWeb、LEOSat 等新一代低 轨通信小卫星星座计划已进入实际部署期,移动互联网需求日趋强烈,预计未来 10 年将 有上万颗卫星发射升空,卫星产业商业化进程有望大幅提速。
2.1.1 SPACE X 公司的 Starlink 有望重塑全球卫星的制造与应用,卫星制造从单体小批量向大规模批量生产根本性转变
根据 SIA 的数据,2018 年在轨业务运行的卫星数量达到 2100 颗,增长了 20%以上。其 中,遥感卫星占总数的 39%,商业通信卫星占 22%,伴随着 Starlink 的强力推进,通信 卫星占比有望大幅度提升。
2020 年星链计划有望快速推进,1 月内实现 2 次发射,实现 240 颗通讯卫星在轨,成为 全球最大的高通量卫星星座,发射频次和数量将剧增,2020 年计划超过 1400 颗,4.2 万 颗卫星布局在路上。
2016 年 11 月,SpaceX 向美国联邦通讯委员会(FCC)提交了著名的“星链计划(Starlink)” 计划,即利用猎鹰 9 号可回收火箭,于 2019 年到 2024 年内将 4425 颗卫星送到 1110-1325km的地球轨道平面组成小卫星星座,并在全球范围内提供互联网接入服务。星 链计划中每一颗卫星大约可覆盖半径为 1060km 的区域,覆盖面积大约为 350 万平方公 里。首批 1600 颗卫星部署完成后,该系统即可提供覆盖全球的宽带服务;第二阶段 4425 颗卫星部署完成后,Starlink 能为全球个人消费者和商业用户提供全球范围最高 1Gbps 的 低延时宽带服务。2018 年 11 月 22 日,FCC 再次批准 SpaceX 在原有计划基础上新增 7518 颗部署于 335-346km超低轨道的宽带卫星,使得该计划预发射卫星总数达到近 1.2 万颗, 随后提出增加到 4.2 万颗的需求。2019 年完成 120 颗卫星的发射布局。
作为全球商业航天领域领军企业,SpaceX 星链计划的推进有望在未来几年内掀起卫星产 业新一轮发展热潮,全球卫星通信产业下一次深刻变革已近在咫尺。除 Starlink,当前全 球还有 OneWeb、、 LEOSat 等多个在研的小卫星移动互联网通信星座计划。OneWeb 创办 于 2012 年,主要致力于构建覆盖全球的高速宽带网络,为世界各地提供高速宽带服务。它是少数几家计划建造、发射和运营数千颗小型卫星以提供全球网路拨接服务的初创企 业之一。2016 年 4 月,OneWeb 宣布在佛罗里达的太空海岸建设卫星制造工厂,位置靠 近美国 NASA 的肯尼迪航天中心,工厂面积将占地约 14 亩。该工厂将不仅为自己制造近 900 颗低轨道卫星,还计划承接来自其他运营商或客户的卫星制造业务。2017 年 6 月 25日,OneWeb 从美国联邦无线电管理委员会(FCC)拿到了低轨道卫星通信网络的运营执 照。经历数度推迟发射后,OneWeb 首批 6 颗互联网卫星于 2019 年 2 月 27 日在法属圭亚 那成功升空。此次发射后,OneWeb 计划在今年秋天开始发射更多卫星,首批 650 颗卫星 将利用阿丽亚娜航天公司(Arianes Space)运营的联盟号火箭(Soyuz)分 21 次发射部署完 成。最终,OneWeb 计划将另外 1330 颗卫星送入不同高度的太空中,使该公司卫星总数 达到 1980 颗。
2.1.2 卫星通信市场的星座计划依然强劲
在现有卫星通信市场上,同步轨道宽带卫星通信系统仍占主导地位。卫星移动通信市场 中,铱星、全球星、Orbcomm 三大低轨卫星移动通信运营商份额之和仅占 30%左右,而 最大的同步轨道卫星移动通信运营商海事卫星(Inmarsat)的市场份额达 60%。卫星固定 通信市场中,几乎全部被同步轨道系统占据,O3b 是目前全球唯一一家商用中低轨卫星 固定通信系统。
O3b 星座系统由 O3b 网络互联网接入服务公司开发,该公司是 Greg Wyler 于 2007 年联 合多家大型公司和银行建立,致力于为世界上信息落后地区(主要是非洲、亚洲和南美 等)的“另外 30 亿人(O3b)”提供高速通信连接。其方案和概念提出后,得到了 SES、 Google 等大公司的支持,并于 2010 年底得到了全额资助,至此 O3b 星座系统的主要服 务对象成为互联网服务提供商、电信服务提供商、大型企业、政府机构和军方用户等。目前,O3b 卫星系统由 12 颗 MEO 卫星组网,其中 10 颗工作星,2 颗在轨备份星,均位 于赤道上空、8062 公里、几乎零倾角的 MEO 轨道上,覆盖区仅在南北纬 45°之间,牺 牲了对中高纬度的覆盖,为处于赤道的很多数字鸿沟问题严重的地区带去了网络的接入。2014 年 9 月 1 日,O3b 公司正式在太平洋、非洲、中东和亚洲地区提供商业服务,政府 机构和美国军方是其重点用户。2018 年 5 月 O3b 新发射的 4 颗第一代投入使用,使 O3b 卫星编队总容量增加 38%,将覆盖区扩大到南北纬 50°之间,可为南北纬 50°~62°范 围内的地区提供有限的服务。
在移动通信端,铱星(Iridium)公司可谓是 LEO 小卫星应用的鼻祖。1987 年,摩托罗拉 公司率先发布第一代铱星计划,由 66 个低轨道通信卫星组成卫星星座,以解决传统 GEO通信卫星高延时的问题。该系统于 1998 年 11 月 1 日开始服务,但由于当时卫星技术和 全球通信需求并不成熟,铱星无法和同时兴起的低成本地面移动通信系统争夺市场份额, 因而仅运营了两年就不得不宣告破产。2000 年底,在美国国防部大力支持下,铱星公司 通过债务重组起死回生,并于 2001 年 6 月开始提供速度为 2.4kbps 的互联网连接服务, 面向户外用户并被美军用于野战通信。铱星公司随后开始开发第二代铱星系统 Iridium Next,该系统仍然由 66 颗有源卫星组成,另外还有 9 颗在轨备用卫星和 6 颗地面备用卫 星,但其重量较一代卫星减轻约 20%,通信服务能力提升数十倍,可为普通移动终端、 海事航行用终端、地面固定接收站分别提供 128kbit/s、1.5Mbit/s 和 8Mbit/s 的数据传输速 度。2017-2018 年期间,SpaceX 分 8 批将 75 颗铱星二代卫星全部送入预定轨道,Iridium Next 由此正式实现“王者归来”。2018 年,铱星公司通信服务业务收入达 4.07 亿美元, 是仅次于 Inmarsat 的第二大卫星移动通信运营商。
除铱星系统外,目前全球主要卫星移动通信运营商还包括全球星(GlobalStar)、轨道通信 (Orbcomm)等。“全球星”系统是最初由美国 Loral 和 Qual-comm公司联合提出的全球 数字卫星移动通信系统,由 48 颗低轨卫星分布于 8 个非极地轨道平面组成,轨道高度为 1400km。该系统与地面网联合组网,因此星上没有复杂的交换和处理能力,也不需星际 交叉链路,由星体中继转接至地面网关交换局,利用地面设施完成呼叫建立、处理和选 路,整个系统成本大大降低。“全球星”轨道高度较高,波束覆盖范围较大,且采用 CDMA 技术,故可支持较高的业务量密度。该系统 2000 年 1 月正式投入使用,开始向全世界各 地用户提供话音和 9.6Kb/s 的数据等业务。2010 年,全球星公司正式开始建设第二代卫 星系统,并于 2013 年 2 月完成全部 24 颗低轨卫星星座的部署。第二代全球星卫星系统 (Globalstar-2)可实现除南北极以外在全球范围内可实现无缝覆盖,提供传输速度高达 256kbit/s 的低价卫星移动通信业务,包括话音、传真、数据、短信息、定位、Wifi 等。
Orbcomm 轨道通信系统是美国轨道通信公司和加拿大环电联合投资建设的一个近地轨道 的小型卫星移动通信系统。该系统拥有 36 颗小卫星,其中包括 6 个轨道面内的 6 颗备用卫星。这些卫星不需要推进系统,并且用于低功率的通信服务,因此体积很小。Orbcomm 可通过手柄通信和跟踪装置向全球用户提供信息、数据通信和定位业务,并以极低的成 本向地球上的任何地方发送和接收短信息,其应用场景包括人与人或机器与机器间的实 时通信、远程工业资产和环境监测、被盗车辆定位跟踪以及笔记本电脑和掌上电脑的电 子邮件通信等。2014-2015 年期间,Orbcomm 分多批次将 17 颗完全服务于 M2M 领域的 新一代 OG2 小卫星送入太空,进一步提升了系统容量、性能和竞争力。截至 2017 年 11 月,Orbcomm 已经拥有 200 多万个可计费用户通信器,被授权在全球 130 多个国家和地 区提供服务,在全球有 16 个网关地面站已建成并投入运营。2018 年,Orbcomm 宣布已 经获得监管部门批准,将在中国建立网关地面站,为客户提供卫星物联网服务及解决方 案,主要涉及重型设备、运输和物流、以及海上运输等领域。
2.2 遥感卫星星座组网快,见效快,应用相对成熟,未来有望依然保持高增长
2.2.1 遥感领域应用日趋成熟,太空大数据应用广泛
遥感是从远离地面的不同工作平台上,如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇 宙飞船和航天飞机等,通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测,然后经信息 的传输、处理和判读分析,对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技 术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测,包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥 感影像以及多次增强的遥感信息,能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步 信息,在环境科学领域的应用具有很大优越性。
遥感是小卫星星座应用的重要领域之一。2016 年全球共发射各类人造卫星 126 颗,其中 属于遥感卫星的对地观测卫星多达 64 颗,占比 51%;从卫星平均价值来看,对地观测卫星平均价值明显较低,表明微小卫星技术在该领域普及程度较高。同时军用及科研类卫 星平均价值要显著高于其他卫星,主要是由于其有效载荷专用性强、价值较高。根据 SIA 的数据,2018 年在轨业务运行的卫星数量达到 2100 颗,其中,遥感卫星占总数的 39%。
目前,世界上已有多个商业化遥感小卫星星座计划部署实施。Planet公司(原名PlanetLabs) 自 2014 年起开始打造全世界最大的遥感卫星群 Flock 鸽群星座,该卫星星座采用国际标 准的 3U 立方体卫星平台,运行在 370~600km 近地轨道上,可以提供星下点地面分辨率 为 3~5m左右的视频图像。Planet 于 2013 年发射了 4 颗 Dove 试验卫星对该系列卫星进行 技术验证,随后在 2014-2017 年中进行了大批量的发射。2017 年 2 月 15 日,印度 PSLV-XL 运载火箭一次性地搭载了 104 颗小卫星升空,其中就包括 88 颗 Planet 公司 Flock-3p 型卫 星。截止到2018年8月,该公司拥有175个Doves卫星,13个SkySat卫星和5个RapidEye 卫星,是目前世界上在轨卫星最多的公司,已可以实现全球图像每一天的更新。
美国Spire公司2015年1月宣布构建由125颗3U立方体卫星构成的商业气象卫星星座“狐 猴”,通过测量穿过大气层的 GPS 卫星信号,可获得百倍于当前数据量的大气温度、压 强和湿度曲线等气象数据,从而大幅提高气象预报的准确性。Spire 的目标客户群体主要 是政府和商业客户,截止至 2017 年,Spire 已发射 30 余颗商业卫星,可以实现在偏远、 信号通道不通畅等地区完成数据采集工作。
PlanetiQ 也是一家基于卫星的气象数据服务公司。该公司率先研发出了基于 GPS 无线遮 蔽(掩星)技术 Pyxis 传感器并将其封装在体积较小的设备内,该设备安装在卫星上, 可以追踪穿过地球大气层的 GPS 信号,对全球范围内的气温、气压和湿度进行周期性测 量。PlanetiQ 计划在太空部署 12 颗卫星组网,进行全天候的监测。到 2020 年时,会增 加到 18 颗卫星,并获得 800 万个信号监测点,是目前轨道上卫星传输数据量的 10 倍。
低轨小卫星星座在遥感领域的应用正日趋成熟,对于大部分遥感卫星公司来说,目前主 要的商业模式是向企业或政府销售相关数据,而数据的精度、广度和及时性往往能体现 了一家公司的技术实力。随着小卫星制造和发射成本的持续下降,预计未来各类遥感小 卫星星座的覆盖面和功能性将进一步提高,基于相关数据分析的增值服务有望为遥感卫 星公司注入新的商业价值,“太空大数据”时代已渐行渐近。
3. 中国国内版太空基建计划的推出速度 和力度有望加快,卫星设计和制造自主 可控,有望优先受益
太空基建正当时,民营航天与传统国家对形成互补,对标 starlink,国内布局卫星数量有 望以数千枚计算,频率和轨位正在成为稀缺资源,军用和民用的急迫性更加显著,争夺 日趋白热化,更迫切的需要加大资源整合力度,加快推进中国版的太空卫星基建计划。卫星产业的设计和制造自主可控,卫星制造从单体小批量向大规模批量生产根本性转变, 通过技术创新、规模化生产、完善配套产业链等方式不断降低卫星制造及发射成本,有 望进入高成长期。
3.1 政策支持推动产业快速发展,卫星设计和制造自主可控
我国在以卫星系统为代表的空间基础设施领域整体走在世界前列。经过五十多年的建设, 我国卫星产业已基本建成完整配套的航天工业体系,卫星研制与发射能力步入世界先进 行列。
我国低轨卫星星座产业目前处于商业化探索期,与美国相比在技术水平、产业链协同、 商业成熟度等方面虽有差距,整体来看机遇大于挑战。从产业竞争格局看,以航天军工 科研院所为代表的“国家队”在卫星技术积累、工程能力和发射资源等方面仍具有明显优势,因此在未来相当长的时间内仍将占据主导地位;民营企业和科研机构受体制束缚 较少,有望与国家队形成互补,在先进技术应用、商业模式创新、降本增效等方面占得 先机。我们认为未来我国卫星产业商业化进程的推进一方面有赖于国家政策的持续支持 和对航天、通信等市场的不断开放,另一方面行业参与者需积极投入市场化竞争,通过 技术创新、规模化生产、完善配套产业链等方式不断降低卫星制造及发射成本,提升卫 星功能性。预计在此过程中,位于产业链上游、具有自主研发实力的卫星制造企业将率 先受益。
我国传统航天产业发展的主力军是以航天军工企业、国防科研院所为代表的“国家队”, 产业链总体较为封闭,市场结构与美国等国家有所差异。据估算,2017 年我国卫星产业 总收入约 3600 亿元,约占全球卫星产业总量的 20%,其中卫星发射业、卫星制造业、卫 星应用三大产业收入分别约 20 亿元、800 亿元、2800 亿元。卫星应用中,导航与位置服 务产业产值最大,2017 年达 2550 亿元,同比增长 20.4%;通信、遥感贡献收入约为 300 亿元和 20 亿元,卫星遥感产业市场需求量增速较快。
近年来,国家大力推进“军民融合”发展,航天产业链开放程度逐步提高,对于商业卫 星发展的支持性政策不断出台。《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025 年)》对商业航天做出了明确规划,提出了“支持民间资本投资卫星研制和系统建设”、“公 益与商业兼顾类项目实行国家与社会投资相结合,商业类项目以社会投资为主”、“鼓励 并支持有资质的企业投资建设规划内的卫星”等内容,为社会资本进入航天领域提供了 政策引导;《国家卫星导航产业中长期发展规划》、《国家测绘地理信息局关于北斗卫星导 航系统推广应用的若干意见》、《国家地理信息产业发展规划(2014-2020 年)》等政策规 划,为卫星导航和遥感应用产业的发展提供了专项支持;航天立法方面,2013 年国家《航 天法》立法工作正式纳入规划,其内容将覆盖航天科研生产、卫星服务、宇航产品和技 术出口和航天金融保险等环节,为航天事业的发展营造良好的法治环境。
目前,部分省份已将商业航天视为战略性、先导性和支柱性产业,并出台了相关政策文 件。例如,京津冀地区印发了《京津冀协同推进北斗导航与位置服务产业发展行动方案 (2017-2020 年)》;广东省发布了《广东省人民政府办公厅关于推动卫星导航应用产业 发展的指导意见》;湖南省发布《关于促进湖南卫星应用产业发展五年行动计划》;湖北 省相继出台《湖北省北斗卫星导航应用产业发展规划》、《关于促进北斗卫星导航应用产 业发展意见》、《湖北北斗产业发展行动方案(2015-2020 年)》;吉林省编制《吉林省卫星及航天信息产业发展规划(2015-2025 年)》;黑龙江省编制《黑龙江省卫星应用产业 中长期发展规划(2013-2020 年)》;江西省出台《关于促进北斗卫星导航应用产业发展的 意见》;福建省印发《福建省卫星应用产业发展实施意见》等。在此背景下,国内卫星产 业链中不同主体均已开始加速商业化发展探索,国产卫星有望成为国际舞台中的后起之 秀。
3.2 传统航天军工院所加速商业化探索,各类星座在路上
我国卫星产业的主要参与者是中国航天科技、中国航天科工两大集团旗下的众多科研院 所及专业公司。1999 年 7 月,中国航天工业总公司分拆为航天科技集团和航天科工集团。其中航天科技集团主要从事民用航天产业,负责研制了我国几乎全部的运载火箭、应用 卫星、载人飞船、空间站、深空探测飞行器等宇航产品,包括神舟飞船工程、嫦娥探月 工程、空间站、北斗导航卫星等。航天科技集团旗下的五院、八院是我国卫星研制传统 意义上的“国家队”,九院则负责研制配套微电子部件。航天科工集团主要从事国防军事 工业,负责研制各类型的防空导弹和飞航导弹。集团近年来开始发力商业航天,旗下二 院、三院已在卫星领域展开布局。
中国卫星(航天五院)——国产卫星制造龙头之一
航天五院全称为中国空间技术研究院,是中国空间技术的主要研制基地。五院主要从事 空间技术开发、航天器研制、空间领域对外技术交流与合作、航天技术应用等业务,已 抓总研制和发射了 200 余颗航天器,目前有百余颗航天器在轨运行。航天五院在商业卫 星领域起步较早,早在 2004 年就实现了首颗商业卫星出口合同签署,截至 2017 年底, 已向国际用户交付了 9 颗商业卫星。航天五院在北京、天津、河北、西安、兰州、烟台、 深圳、内蒙古等产业基地,拥有空间飞行器总体设计、分系统研制生产、系统集成、总 装测试、环境试验、地面设备制造及卫星应用、服务保障等配套完整的研制生产体系。
中国东方红卫星股份有限公司(中国卫星,600118.SH)是航天五院控股的上市公司,是 我国专业从事小卫星及微小卫星研制、卫星地面应用系统集成、终端设备制造和卫星运 营服务的航天高新技术龙头企业,拥有航天东方红、航天恒星、深圳东方红等一系列知 名品牌。自上世纪90年代以来,公司成功开发了CAST10、CAST20、CAST2000、CAST3000、 CAST4000 等多个具有国内领先、国际先进水平的小/微小卫星公用平台,卫星产品覆盖 光学遥感、电磁与微波遥感、科学与技术试验等业务领域,现已成功发射了 60 余颗小卫 星及微小卫星。2018 年,公司成功研制并发射“鹊桥”、“张衡一号”、“高分六号”、“巴 基斯坦遥感一号”、“中法海洋卫星”等卫星,预计全年营收将超 85 亿元。
中国卫星还是我国低轨道通信卫星星座“鸿雁”的研制主体。“鸿雁”星座最早于 2016 年由航天科技集团提出,该系统将由300颗低轨道小卫星及全球数据业务处理中心组成, 具有全天候、全时段及在复杂地形条件下的实时双向通信能力,可为用户提供全球实时 数据通信和综合信息服务。2018 年 12 月 29 日,“鸿雁”星座首发星在我国酒泉卫星发射 中心由长征二号丁运载火箭发射成功并进入预定轨道,标志着“鸿雁”星座的建设全面 启动。预计到 2020 年前后,“鸿雁”星座将完成 60 颗卫星组网,并于 2023 年建设骨干 星座系统。
上海卫星工程研究所(航天八院)——遥感卫星摇篮
航天八院全称为上海航天技术研究院,创建于 1961 年 8 月,前身为上海市第二机电工业 局,是我国国防科技工业的骨干力量,中国航天科技集团公司三大总体院之一,从战术导弹研制起步,逐步发展成为集导弹武器、运载火箭、应用卫星、空间科学和航天技术 应用产业、航天服务业于一体的多领域并举、军民融合式发展的综合性航天产业集团。
在卫星领域,航天八院的上海卫星工程研究所(509 所)是我国气象卫星的摇篮和对地遥 感、空间监测、深空探测系列卫星的主要研制基地,主要承担气象、科学试验、微波遥 感、电子等系列卫星的研制工作,其风云系列气象卫星被世界气象组织纳入全球卫星气 象观测系统序列,使我国成为世界上少数几个能同时研制极轨和静止轨道气象卫星的国 家。2012 年 11 月,509 所设立全资子公司上海利正卫星应用技术有限公司,围绕商业航 天、轻量化材料、热能与低温工程三大实业,促进航天领域先进技术的孵化转移及产业 化发展。2014 年 11 月,航天八院 509 所成立微纳卫星系统工程中心,发力微小卫星研 制领域,其业务范围包括微小卫星系统产品、商业资讯、有效载荷、商业服务等。
空间公司(航天科工二院)——“虹云工程”实施者
航天科工二院全称为航天科工防御技术研究院,其前身是国防部第五研究院二分院,在 武器系统总体、导弹总体、精确制导、雷达探测、目标特性及目标识别、仿真技术、军 用计算机及共性软件、地面设备与发射技术和先进制造技术等领域处于国内领先水平, 是一个具有雄厚技术实力和整体优势的综合性研究院。2014 年 3 月开始,二院抓总研制 了航天科工集团独立自主研制的首颗新技术试验卫星“天鲲一号”,并于 2017 年 3 月发 射成功,为航天科工集团小卫星平台发展奠定了基础。目前,航天科工二院主导的商业 航天工程包括 S 系列小卫星平台、“虹云工程”、“快云工程”等。
空间工程发展有限公司是航天科工二院于 2018 年 4 月新成立的卫星研制专业公司,其前 身为二院空间技术研究与发展中心。该公司将致力于空间工程技术研究、系统研发和产 业化经营,以商业航天产品为主,构建以低轨宽带移动通信卫星等通信和遥感卫星为代 表的商业航天产品与应用服务体系,预计未来将形成年产百颗卫星的生产制造能力。
航天科工集团旗下的“虹云工程”是空间公司目前最主要的商业航天项目。该工程计划 发射 156 颗在 1000 千米运行的低轨小卫星,并使用 Ka 频段实现每颗卫星达到 4G/s 信息传输速率,形成基于低轨卫星星座构建的天地一体化信息系统。虹云工程的建设分为三 步:第一步,在 2018 年前发射第一颗技术验证星,实现单星关键技术验证;第二步,2020 年之前发射 4 颗业务实验星,组建一个小星座,让用户进行初步业务体验;第三步,到 2025 年实现全部 156 颗卫星组网运行,完成业务星座构建。整个计划部署完成后,将在 “一带一路”、甚至全球实现随时随地按需的互联网接入,为实现高速率、高质量的互联 网/物联网应用体验开辟新的技术途径。2018 年 12 月 22 日,我国首颗低轨宽带通信卫星 技术验证星“虹云·武汉号”在长征十一号运载火箭的托举下成功入规,标志着虹云工 程正式步入实施阶段。
航天海鹰事业部(航天科工三院)——探索商业运营
航天科工三院全称为航天科工飞航技术研究院,是我国研究、设计、试制和生产飞行器 的高技术科研生产基地。2018 年 10 月,航天科工三院旗下成立的航天海鹰卫星运营事业 部正式获取了工信部发的《中华人民共和国增值电信业务经营许可证》,标志着三院正式 开始探索基于卫星等天基系统的信息服务和商业化运营。该许可业务种类包括国内甚小 口径终端地球站通信业务(VSAT)、互联网接入服务业务(ISP)和信息服务业务。同时, 事业部还获得北京市通信管理局颁发的《增值电信业务经营许可证》,许可业务种类包括 在线数据处理与交易处理业务(EDI)。该事业部后续将持续推动天基互联网与物联网、 地理信息服务、高精度位置导航信息服务、卫星增值内容开发与平台建立等一系列线上 和线下业务,并于“虹云工程”和“行云工程”结合,打通航天科工商业卫星产业链。
科研机构及高校加快商业化运营
近年来,在国家宏观政策的引导下,国内科研机构及高校也积极开展产学研合作和成果 转化,开始成为商业航天及卫星研制领域的重要力量。
2014 年 12 月,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所技术入股并成立了我国第一家 商业遥感卫星公司——长光卫星技术有限公司。2015 年 10 月,长光卫星公司成功发射 了我国第一颗自主研发的米级高清动态视频卫星“吉林一号”,开创了我国商业遥感卫星 应用的先河。2017 年 1 月至 2019 年 1 月期间,长光公司又先后发射了多颗“吉林一号” 星座视频、光谱系列卫星,目前该星座卫星在轨数量已达 12 颗,遥感数据获取的空间分 辨率和时间分辨率已大幅提高,可为农林生产、环境监测、智慧城市、地理测绘、土地 规划等各领域提供服务。根据规划,长光卫星公司将在 2030 年前完成 138 颗卫星组网, 形成全天时、全天候、全谱段数据获取和全球任意点 10min 内重访能力,提供全球最高 的时间分辨率和空间分辨率的航天信息产品
2016 年 8 月,中科遥感科技集团、深圳市人民政府、遥感卫星应用国家工程实验室、中 科院遥感与数字地球研究所、中国遥感应用协会、北京大学数字中国研究院六家单位联 合组建了中科遥感(深圳)卫星应用创新研究院,以进一步完善遥感技术创新链和产业 链,增强遥感技术创新能力,抢占未来产业发展制高点。2017 年 6 月,中科遥感(深圳) 卫星应用创新研究院正式启动微小合成孔径雷达(SAR)卫星星座“深圳一号”项目, 该小卫星星座将由 8 颗卫星组网而成,具有聚束模式、条带模式、扫描模式三种成像模 式,重访周期短,分辨率高达 0.5 米,可应用于城市安全及重大工程动态监测、地质灾害 动态监测、交通设施养护动态监测、城市三维建模、地理国情监测等多个领域。项目计 划 2018 年底前,发射一颗面向商业化的 SAR 小型试验卫星,并在 2021 年前逐步完成卫 星星座建设目标。届时星座有效覆盖全国地域及海域的周期将小于 1 天,对各大城市的 重访时间小于 1 小时。组网完毕后,“深圳一号”将极大改善商业化 SAR 卫星资源少、 价格高昂、被国外卫星垄断的现状,推进卫星遥感空间大数据产业化。
2017 年 8 月 22 日,中国科学院正式发文,依托原上海微小卫星工程中心成立中国科学院 微小卫星创新研究院。上海微小卫星工程中心成立于 2003 年 12 月,是中国科学院与上 海市共建的具有独立法人资格的非盈利事业单位,其前身是 1999 年 3 月由中国科学院上 海微系统与信息技术研究所、上海技术物理研究所联合上海航天技术研究院、上海电信 等单位组成的中国科学院小卫星工程部。创新研究院坚持"三个面向",分别设立了面向世 界科技前沿的新技术研究中心;面向国家重大需求的通信卫星、遥感卫星、科学卫星三 个总体部和卫星电子技术、卫星控制技术、卫星力热技术、卫星软件技术四个研究所;面向国民经济主战场的导航卫星研究所和微纳卫星研究所;同时设立了可靠性中心、软 件评测中心、AIT 中心三个支撑中心。作为我国微小卫星及相关技术领域的总体单位之 一,创新研究院已成功发射包括新一代北斗导航卫星、暗物质粒子探测卫星、量子科学 实验卫星、天宫二号伴随卫星等 43 颗卫星,成功率达到 100%,已成为我国卫星研制领 域的重要力量。
除中科院下属研究机构外,清华大学、哈尔滨工业大学、浙江大学、国防科技大学、南 京航空航天大学等国内高校也积极参与卫星研制,特别是皮型、纳型及微小卫星的开发。总体而言,高校参与卫星研制主要是以教学、科研、试验为目的,与传统航天专业单位 相比在组织管理体系、工程配套方面不具有优势。因此,越来越多的高校正通过与传统 航天企业或新兴创业公司进行产学研合作的方式参与商业卫星市场,如哈工大与中国卫星成立深圳航天东方红海特卫星有限公司,清华大学与航天科工三院成立“卫星技术与 应用创新联合研究中心”、与天仪研究院推出“天格计划”等。
3.3 国产商业卫星有望成为后起之秀,新兴航天企业蓬勃发展
2015 年以来,在全球小卫星星座浪潮再起、国家大力推动军民融合、国内航天市场进一 步开发的背景下,国内民营资本开始加速进入商业航天领域,掀起了一轮“卫星创业” 热潮。经过数年发展,银河航天、九天微星、天仪研究院、微纳星空等新兴航天企业开 始崭露头角,构成了中国商业卫星领域的新生力量。
银河航天科技有限公司成立于 2016 年,2019 年银河航天完成最新一轮融资,由建投华科 投资股份有限公司(简称“建投华科”)领投,顺为资本、IDG 资本、君联资本和晨兴资 本跟投,最新估值超过 50 亿元,成为国内商业航天赛道估值最高的创业公司之一。该公 司对标美国 OneWeb 公司,致力于通过敏捷开发、快速迭代模式,规模化研制低成本、 高性能小卫星,打造全球领先的低轨宽带通信卫星星座,建立一个覆盖全球的 5G 天地融 合通信网络。为此,银河航天已规划组建采用 5G 标准的“银河 Galaxy”低轨宽带卫星星 座,由千百颗自主研发的 5G 卫星,在 500km-1200km 的近地轨道组成网络星座。星座能 无缝扩展地面通信网络,覆盖陆地、航空、海上等全球各个区域,让用户可以高速灵活 的接入 5G 网络。2018 年 10 月,银河航天自研的试验载荷“玉泉一号”搭载长征四号乙 运载火箭(CZ-4B)在太原卫星发射中心成功发射升空,并进行了星载高性能计算、空间 成像、通信链路等试验验证。该星座首颗 5G 试验卫星“银河一号”在 2020 年 1 月完成 发射。
北京九天微星科技发展有限公司成立于 2015 年,是国内首家实现低轨小卫星设计、研制 与运营并形成商业闭环的公司,具备百公斤级商业化低成本小卫星的研制与星座组网、 卫星通信系统等核心技术。公司以“卫星物联网”和“航天 STEAM 教育”两大业务板 块双轮驱动,专注于微小卫星创新应用与星座组网运营。2018 年 2 月 2 日,九天微星自 主研发的国内首颗教育共享卫星 “少年星一号”顺利升空,并面向建有卫星测控站的中 小学和教育机构,开放卫星通信资源,重新定义了我国航天科普教育场景。2018 年 12 月 7 日,九天微星发射自主研制的首颗百公斤级卫星“瓢虫一号”,搭载与中科院西光所、 中科天塔联合研制的太空自拍、星光闪烁和太空 VR 三大载荷,顺利完成平台测试和载 荷测试。同时,九天微星将在 2021 年底完成 72 颗小卫星组成的低轨物联网星座“JT50”,为分布在全球各地、无地面网络覆盖区域(海陆空天)的物流、重型机械等各类资产提 供万物智联的实时卫星通信服务,预计届时单星每小时采集并发数可达 200 万条。在此 基础上,九天微星将推进构建由 800 颗低轨小卫星组成的互联网星座。
天仪研究院成立于 2016 年 1 月,是中国领先的商业航天公司,专注于研制面向商业市场 的航天系统与载荷,通过微小卫星为国内外的科学家、科研院所和商业公司提供短周期、 低成本、一站式的空间科学实验和技术验证服务。短短两年间,天仪研究院已成功完成 5 次太空任务,将 10 余颗微小卫星成功送入既定轨道,承担了多项科学试验任务。其中 2018 年 12 月成功发射的 TY/DF-1 卫星,是由天仪研究院与中国酒泉卫星发射中心共同组 建的“先进微纳卫星研制联合实验室”研制的第一颗鉴定技术验证卫星,也是天仪标准 化、小批量研制生产的首次尝试,代表着天仪已经实现了年产十颗卫星的能力,正在向 国际先进水平逐步靠近。未来,天仪将逐步安排进行相同轨道、相邻轨道、不同轨道、 不同分辨率、多种光谱卫星的组网观测及多元数据融合处理等试验,完成多星多载荷多 轨道组网技术验证,以及相关软硬件技术验证,以配合未来天仪研究院在相关星座技术、 平台技术、软件能力、测运控等方面的能力积累,促进天仪卫星向业务应用靠拢。
北京微纳星空科技有限公司成立于 2017 年,主要从事微纳卫星系统的研发制造服务。公 司自主研发微纳卫星平台和核心部组件,拥有卫星整星设计和集成测试能力,具有电子 通讯和光学载荷等卫星系统研制经验,具备牵头抓总、统筹协调、统揽全局的能力。公 司自主研发卫星地面通信终端,具备卫星通信系统集成经验,可为国防、行业、区域等 用户提供基于卫星资源的综合信息系统解决方案。2018 年 12 月,北京微纳星空科技有公 司(微纳星空)获得中国航天科工集团有限公司旗下长江航天产业基金数千万元战略投 资。至此,微纳星空于 2018 年已完成两轮总计亿元规模人民币融资。
4. 相关上市公司及重点标的推荐
4.1 上海沪工——高起点布局商业航天,卫星、火箭看点多
4.2 中国卫星——国内小卫星制造龙头
4.3 欧比特——商业遥感卫星星座先行者
4.4 航天电子——航天领域电子类专业设备龙头企业
4.5 航天宏图——国内领先遥感和北斗导航卫星应用服务商
4.6 中国卫通——我国唯一拥有自主可控商用通信广播卫星资源的基础电信运营企业
……
(报告来源:长城证券)
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