中金 | 卫星互联网观察：关注“星舰”和Starlink测试进展|SpaceX_新浪财经

来源：中金点睛

正如我们在《谁能成为中国的SpaceX》和《数字经济未来篇：2050年的社会》中所指出的那样，我们认为人类在2030年前完成载人火星探索任务已经是高概率事件。在人类追求移民火星的路上，随着火箭运载能力的不断提升、火箭可回收可复用技术的逐步成熟，通信、导航、遥感、出行等行业都有可能迎来巨变。过去几个月，商业火箭方面，未来计划用于火星探索的“星舰”（Starship）实现了第六次原型机试飞，离2022年首飞又迈出一步。卫星互联网方面，Starlink在北美开始小范围内测，亚马逊的“Kuiper”通信星座获得美国政府批准，科技巨头间低轨卫星系统的竞争加速，轨道与频率资源越来越“稀缺”。中国企业方面，星际荣耀、蓝箭航天等相继完成新一轮融资，为后续发展奠定了基础。

商业火箭：SpaceX“星舰”原型机密集试飞，人类距离火星还有多远

“星舰”项目有望带来商业航天应用场景和火箭性能成本上的多项突破

SpaceX“星舰”原型机SN5、SN6完成低空跳跃试飞。8月4日，SpaceX全尺寸“星舰”（Starship）原型机SN5在得克萨斯州博卡奇卡测试基地完成150米跳跃，试飞时间持续约1分钟。9月4日，SN6完成试飞。“星舰”是SpaceX继“龙飞船”之后的下一代飞船，主要有以下几个变化：1）新款“猛禽”发动机采用液态甲烷+液氧的推进剂方案，比现有的“梅林”发动机的精炼煤油+液氧方案，单台推力提升3.6倍。2）飞船配套火箭的近地轨道运载能力将达100吨，和目前用于搭载“龙飞船”的猎鹰9相比，提升超过4倍。“星舰”未来可能被用于1）发射与回收卫星；2）探月计划；3）火星旅行；4）国际空间站货物运输。根据SpaceX公司披露，“星舰”的预计单次发射价格不超过2亿美元，平均每吨发射价格将低至133万美元。

图表: SN6低空跳跃试飞

资料来源：SpaceX，中金公司研究部

图表: 海平面版本猛禽和真空版猛禽发动机对比

资料来源：SpaceX，中金公司研究部

图表: “猛禽”（左）与“梅林”（右）发动机对比

资料来源：Wiki，SpaceX，《Making Humans a Multi-Planetary Species》（埃隆·马斯克），中金公司研究部

图表: “龙飞船”（左）与“星舰”（右）体积对比

资料来源：SpaceX，中金公司研究部

图表：SpaceX“星舰”飞船设计图

资料来源：SpaceX，中金公司研究部

图表: 各型主流火箭载荷与单次发射单位价格

资料来源：SpaceX，NASA，中金公司研究部

“星舰”有望打开亚轨道民航、太空旅行等新应用场景。根据SpaceX的计划，“星舰”飞船的规划用途包括：1）卫星相关：用于卫星发射，以更低的边际成本发射得更远，或者发射更大的卫星，或者发射更多的小卫星；此外，将来还可能用于收集老旧报废卫星和残片。2）国际空间站任务：为国际空间站运输补给或者宇航员。 3）月球：探索月球表面，协助在月球建立基地。4）火星旅行：帮助建立火星城市——根据SpaceX的计划，星舰飞船将担任火星载人任务的主力飞船：首先是发射“星舰”飞船和装满燃料的货运飞船，待两者到达低地球轨道时，进行一次太空加油，然后“星舰”飞船飞往火星；通过将火星上的二氧化碳和水转化为甲烷和氧气，为飞船的返程旅行补给燃料。5）地对地旅行：根据SpaceX的计划，未来其BFR飞船将考虑用于民用航空领域，届时地对地旅行将达到27,000km/h的速度，从香港飞到伦敦将只需要34分钟。

图表: SpaceX计划远期内将BFR飞船用于民航领域

资料来源：SpaceX，中金公司研究部

图表: SpaceX来往火星计划图

资料来源：SpaceX，中金公司研究部

中国商业运载火箭最新进展

中国方面，最近几个月内我们看到，星际荣耀焦点一号（“JD-1”）可重复使用液氧甲烷发动机顺利通过连续变推力长程试车，蓝箭航天的液氧甲烷火箭也完成了多项地面测试。我们认为，随着星际荣耀、蓝箭航天、星河动力等行业领头羊在液氧甲烷发动机和回收技术上逐渐实现突破，中国商业发射的价格或将进一步下降，有望进一步打开广阔的民营发射市场。

图表: 中国商业火箭公司重要里程碑

资料来源：各公司官网，中金公司研究部

卫星互联网：Amazon卫星网络获批准，中国卫星应用蓬勃发展

各星座网路加速推进，科技巨头争夺通信频谱资源

Starlink已在北美开始内测。SpaceX官网显示其Starlink低轨道通信卫星网络已经在美国北部部分地区开始测试，当前理论下载速度达到100Mb/s，该网络预计在2021年具备在北美提供正式服务的能力。亚马逊“Kuiper”星座项目获批。美国联邦通信委员会（FCC）宣布批准亚马逊建设自己的卫星互联网系统。根据FCC披露的文件来看，亚马逊的“Kuiper”项目计划向低空轨道发射3236颗卫星，将分五个阶段部署，一旦有578颗卫星进入轨道，宽带服务就会开始。亚马逊计划依次使用如下的频谱，17.7-18.6 GHz（太空到地球），18.8-20.2 GHz（太空到地球），27.5-30.0 GHz （地球到太空）。

图表: Starlink卫星互联网最新测速结果

资料来源：TestMy.net网站，中金公司研究部

图表: Amazon和SpaceX通信频谱资源申请进度对比

资料来源：FCC，ITU，Amazon官网，SpaceX官网，中金公司研究部

目前，全世界的卫星的轨道和频率均由联合国的国际电信联盟（ITU）统一管理。任何企业要想运行商业卫星，都必须由所在国家的电信主管部门向ITU提出申请，经ITU审议后再由本国主管部门通知批准发放频谱。根据2019年ITU年度太空报告数据库，截止2019年末，全球正在申报和已投入使用的非对地静止卫星网络（NGSO, Non-geostationary satellite Network）共计1144个，其中美国272个，排名第一，中国为142个，约为美国的1/2。其中，已投入使用或已确定日期投入使用的NGSO卫星网络665个，美国为157个，中国为81个，法国为75个，前三国家占据了近半数。我们认为，卫星频率资源是一种稀缺的“不可再生资源”，Starlink、亚马逊等国外科技巨头加速星座部署计划，也是在积极争夺稀缺的卫星通信频率与轨道资源。

图表: 各国已向ITU申报的NGSO卫星网络数量（2019A）

资料来源：ITU，中金公司研究部

图表: ITU已批准的各国NGSO卫星网络数量（2019A）

资料来源：ITU，中金公司研究部

中国卫星互联网蓬勃发展，多元应用不断涌现

卫星通信方面，7月14日, 银河航天完成低轨宽带通信卫星山区测试，在偏远山区成功实现了宽带网络覆盖，卫星导航方面，北斗星通完成22nm北斗导航芯片流片，预计明年下半年量产，此外北斗星通还发布了高精度接收机等北斗导航终端产品；卫星遥感方面，中科星睿的遥感图像原油库存分析产品已切入多家金融信息平台，并计划于近期启动下一代卫星发射及卫星金融信息服务整合解决方案的研发。

图表: 国产导航芯片发展进程