【西部航天】(深度)商业航天专题报告:星空仰望,多边应用开启商业航天新纪元

【西部航天】(深度)商业航天专题报告:星空仰望,多边应用开启商业航天新纪元
2024年07月30日 15:00 市场资讯

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特别声明

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作者:杨雨南/牛先智/郑宏达/陈彤

             核心结论             

【核心结论】商业航天是指以市场为主导,具有商业盈利模式的航天活动、其中卫星通信技术可作为天基数据传输的载体而受到广泛关注。我国高度重视卫星通信技术发展。我国积极布局,国有企业将牵头发射约2.6 万颗卫星,卫星通信+多领域应用,有望创造新的产业增长点。卫星通信产业链上游为卫星制造和卫星发射,中游为地面设备制造、卫星运营与服务,下游为卫星通信应用。从产业规模上来看,地面设备和卫星运营与服务为卫星通信产业链四个环节中最主要的两个部分;从产业瓶颈上看卫星制造及卫星发射是当前批量发射的主要矛盾,产业方兴未艾,具备投资价值。

【报告亮点】本报告系统展示了商业航天中卫星通信技术在军用和民用领域广阔的应用前景, 卫星通信的实现方式包括高中低轨卫星, 下游立则上游稳,商业航天的应用场景或比预期更乐观。

【主要逻辑】

我国高度重视卫星通信技术发展。发展卫星通信行业被写入中央“十四五”发展规划,《规划》专门提出要“加快布局卫星通信”:完善高中低轨卫星网络协调布局,实现 5G 地面蜂窝网络通信和卫星通信融合,初步建成覆盖全球的卫星信息网络。

国有企业将牵头发射约 2.6 万颗卫星。2021 年成立的中国卫星网络集团有限公司(中国星网)将打造一个 1.3 万颗卫星组成的网络,同时据《日本经济新闻》报道,中国的国有企业将牵头发射约 2.6 万颗卫星,用以构建覆盖全球的低轨卫星通信网。

频轨资源稀缺+太空战略竞争白热化突显加码卫星通信的紧迫性。根据国际电信联盟(ITU)发布的《无线电规则》,按照“先占先得”的原则规范全球范围内空间资源的有序使用。Bongers 和Torres 估算指出近地卫星轨道的总容量为 7.2 万颗,可以预见在轨道资源日益紧张的背景下,会有更多国家参与到这场太空的“圈地运动”中来。

卫星通信+多领域应用,新质生产力,新产业增长点。低轨卫星通信技术不仅在特种领有应用。在其他多个领域的应用或能带来新的产业增长。卫星通信+“一带一路”:新基建服务国家重大战略,海外市场有望成为企业新增长点。卫星通信+手机创新:技术融合赋能产品高端化。卫星通信+防灾减灾:高科技守护人民生命财产安全。卫星通信+自动驾驶:高精度天地一体化加速前沿技术成落地。卫星通信+物联网:提升行业数字化、智能化水平。

低轨卫星运载能力建设不及预期、卫星通信技术研发不及预期、下游应用开拓不及预期。

一、央地政策频出,卫星通信融入多行业发展

1.1 “十四五”:卫星通信发展新阶段

发展卫星通信行业被写入中央“十四五”发展规划。工信部印发的《“十四五”信息通信行业发展规划》专门提出要“加快布局卫星通信”:完善高中低轨卫星网络协调布局,实现 5G 地面蜂窝网络通信和卫星通信融合,初步建成覆盖全球的卫星信息网络,开展卫星通信应用开发和试点示范。相比于“十三五”规划提出的“建设陆海空天一体化信息基础设施”,整合基于卫星的天基网络,“十四五”规划更加突出了卫星通信相比于其它通信方式的独特性、重要性,对其发展提出了更为细致的要求。与此同时,国务院印发的《“十四五”数字经济发展规划》和《“十四五”国家应急体系规划》对加强卫星通信网络建设也有所提及,体现出卫星通信在服务数字经济发展、助力国家应急体系建设等方面具有强大潜力,“卫星通信+”或将成为未来产业融合发展趋势的关键支撑。

“十四五”期间,各省市也将商业航天作为重点产业发展,其中低轨通信卫星备受青睐。北京、上海、广东等省市出台了卫星通信相关政策,结合地区发展实际,大力推进低轨卫星相关技术研发,配套基础设施建设,以及相关产品的商业化落地及出口。与此同时,各地区也积极探索低轨卫星通信与 5G、物联网等行业的交叉融合。从整体来看,建设安全可靠低轨卫星互联网体系正在成为各主要省市卫星通信产业的发展目标。

1.2 低轨卫星:卫星移动通信技术的趋势所向

通信卫星可依据卫星轨道高度不同划分为三类:低轨通信卫星(LEO)、中轨通信卫星(MEO)、高轨地球同步卫星(GEO)。其中,低轨卫星(LEO)的轨道高度范围为 160~2000km,是三种分类中最贴近地球表面的。一般而言,低轨卫星需要88-127 分钟完成环绕地球一周的运行。较低的卫星轨道带来的一个优势是信号传播时延短,LEO 可以将数据在两点之间的传输时间从 GEO 的大约 477 毫秒降低到不到 27 毫秒,从而较大提升卫星互联网质量。然而,由于轨道较低,单颗卫星的覆盖范围较小,所以往往需要多个卫星构成可以进行实时信息处理的大型的卫星系统。

性能优势明显,LEO 成为卫星通信热门赛道。从性能上看,相比于高轨通信卫星,低轨通信卫星时延低、信号强。从成本上看,由于 LEO 信号传输链路损耗小,对卫星和用户终端要求低,无需建设高性能用户端接收机;LEO 组网需求量大,因此批量生产有利于降低生产成本;与此同时,不断成熟的发射技术,例如火箭再利用技术也将进一步降低低轨卫星的发射和使用成本。

二、军民多边应用驱动,低轨卫星产业落地加速

2.1 频轨资源稀缺+太空战略竞争白热化突显加码卫星通信的紧迫性

卫星轨道和通信频段为“不可再生资源”,具有重要的空间战略价值。根据国际电信联盟(ITU)发布的《无线电规则》,任何卫星通信系统都需要向国际电信联盟申报相应频段的卫星网络资料,按照“先占先得”的原则规范全球范围内空间资源的有序使用。就卫星轨道而言,Bongers 和 Torres 估算指出近地卫星轨道的总容量为 7.2 万颗,看似充足的轨道资源却面临着激烈的竞争:仅 SpaceX 一家公司就计划到 2027 年总共发射 4.2 万颗低轨卫星,如果这一计划得以实现,在不考虑有卫星退役的情况下,这就意味着58%的近地轨道资源将被占用。可以预见在轨道资源日益紧张的背景之下,会有更多国家和公司参与到这场太空的“圈地运动”中来。

除卫星轨道资源外,通信频段也是各方争夺的焦点。根据《卫星频率轨位资源全球竞争态势与对策思考》,卫星通信常用的通信频段为 C、ku 和 Ka 三种,其中 C 和 Ku 等频段具有较好的传输特性,均较适用于低轨通信卫星。然而,C 频段(可用带宽 500~800MHz)的使用受到 5G 系统频段需求的挤压,低轨卫星很难再开发新的空间;Ku 频段(可用带宽 500~1000MHz)则被英国的“一网”(OneWeb)公司利用申报时间早的优势所垄断;即便 Ka 频段有高达 3500MHz 的可用带宽,美国、俄罗斯、德国、法国等也已经纷纷入局,意图在有限的频段资源中分得一杯羹。

低轨卫星数量上美国处于领先地位,中国积极布局。低轨卫星的国家间竞争呈现“一超多强”的格局:截至 2023 年5 月1 日,美国运营及拥有的近地轨道卫星 4918 颗,占比73%,相较于英国(610 颗)、中国(502 颗)以及俄罗斯(201 颗)优势明显。其中,太空探索技术公司(SpaceX)旗下的Starlink 卫星互联网星座占据了绝对多数:Statista 的数据显示,截至 2023 年5 月4 日,SpaceX 共发射并运营了4338 颗近地轨道卫星。

近年来中国也在加快组建自己的低轨星座网络:2021 年成立的中国卫星网络集团有限公司(中国星网)将打造一个 1.3 万颗卫星组成的网络,并在未来 5 年内发射其中的约10%的卫星;同时,据《日本经济新闻》报道,中国的国有企业将牵头发射约 2.6 万颗卫星,用以构建覆盖全球的低轨卫星通信网。2023 年中国航天共实施 67 次发射任务,研制发射了 221 个航天器,发射次数及航天器数量均创历史新高。其中有两项值得关注的趋势:首

先,2023 年全部 67 次发射中,有 58 次为 LEO 任务,占比 87%,这表明低轨任务正在成为我国火箭发射任务的主流。其次,2023 年中国总计研制发射了 216 颗各类卫星,其中商业卫星发射数量为 120 颗,占全年研制发射卫星数量的 56%并呈现高速增长态势,意味着我国商业航天力量在低轨空间的大国竞争中或将扮演重要角色。

2.2 低轨卫星在实战中的成功应用展现了其在未来战场上的广阔前景

以俄乌冲突为例,在冲突初期,俄军对乌境内军民用通信设施进行打击和干扰,一度让乌军的通信网络陷入瘫痪状态。但 SpaceX 公司 CEO 马斯克应乌克兰方面的请求,提供了大批星链地面终端设备。星链的发射更新速度快,俄军想要通过硬杀伤手段切断星链通信的难度很高。乌军则大力赞扬星链是“改变游戏规则的卫星技术”,它不仅使乌军指挥系统保持通畅,而且可以帮助乌军火炮和无人机更好地瞄准俄罗斯目标。

2.3 “卫星通信+”:民用领域大有可为

卫星通信+“一带一路”:新基建服务国家重大战略,海外市场有望成为企业新增长点。早在 2016 年,国防科工局、发展改革委就发布了《关于加快推进“一带一路”空间信息走廊建设与应用的指导意见》,提出要“经过 10 年左右的努力,基本建成以东南亚、南亚、西亚、中亚、北非为重点,辐射大洋洲、中东欧、非洲等区域,设施齐全、服务高效的‘一带一路’空间信息走廊”。《意见》明确了要提升“一带一路”空间信息覆盖能力、支撑我国企业“走出去”以及带动空间信息装备与服务出口等主要任务。事实上,我国卫星通信“走出去”既有实力,更有潜力。根据 2024 年美国富创公司发布的《航天竞争力指数报告》,中国位列世界第 4,稳居“一带一路”沿线国家航天整体实力的第一梯队。

相比于通信基础设施较为完善的国内市场,“一带一路”沿线发展中国家的通信需求缺口亟待填补:以巴基斯坦为例,到 2023 年 6 月巴基斯坦全国共有各类基站 5.4 万个,同年中国这一数字为 1162 万个,即便考虑到中国的国土面积约为巴基斯坦的 11 倍,也可以看出该国基站数量缺口较大,覆盖率不足。同时,截至 2023 年 6 月,巴基斯坦的移动网络下载速度中位数仅为 15.37Mbps,与 Starlink 声称大多数用户可体验到的超 100Mbps 的

下载速度相比差距巨大。较低的通信覆盖率和通信服务质量,叠加较为有限的基础设施建设资金,使得卫星互联网成为富有竞争力的解决方案,也为中国卫星通信企业的产品和服务出海提供了机遇。

卫星通信+手机创新:技术融合赋能产品高端化。面对手机市场疲软现状,主流手机厂商积极拥抱新技术,推出卫星通信的功能,提升自身产品的吸引力、竞争力。2023 年 9 月,华为 Mate60 Pro成为全球首款支持卫星通话的大众智能手机,可以实现在没有地面网络信号的任何地方,随时随地拨打和接听卫星电话,编辑发送卫星消息;苹果公司的 iPhone14全系列手机都搭载了“卫星紧急救援功能”,该技术可以在缺乏 Wi-Fi 或蜂窝移动网络覆盖的情况下,帮助用户通过卫星发送紧急求救信息。

卫星通信+防灾减灾:高科技守护人民生命财产安全。自然灾害的发生往往会损坏地面电力和通信设施,造成通信中断,这将加大灾害发生后搜救、重建工作的难度。在这种情况下,卫星通信提供的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务,将显著提高灾害应急救援的快速反应能力和协同指挥能力。卫星通信优异的实战能力在重大自然灾害中也得以展现,例如北斗系统在 2013 年的雅安芦山地震发生后的 48 小时共实现了通信 3 万余次,有效保障了灾情的快速通报和指令的传达,从而最大限度保证“72小时黄金抢救时间”。随着气候变化的速度加快,极端天气、自然灾害发生的概率上升,卫星通信在应急减灾领域的价值将进一步凸显。

卫星通信+自动驾驶:高精度天地一体化加速前沿技术成落地。高等级的自动驾驶依赖于高精度的定位能力,而低轨卫星导航定位能够提供精确到厘米级定位。此外,卫星能够清晰识别并利用防护栏、树、高架、道路边缘等参照物,提高车辆的环境感知能力,进而提升高级别自动驾驶能力。将来低轨卫星组网完成后,将会对整个车联网市场中的自动驾驶带来革命性的突破。吉利控股集团旗下时空道宇建设并运营的吉利未来出行星座是全球首个商用通信导航遥感一体星座,目前已有20颗卫星在轨,该星座二期将扩展至168颗卫星,可实现全球厘米级高精定位服务。目前基于时空道宇航天技术,极氪 001FR、极氪007、吉利银河 E8 等车型已具备卫星通信能力。

卫星通信+物联网:提升行业数字化、智能化水平。目前,卫星物联网的主要价值体现在对传统通信设施未覆盖区域设备的跟踪、控制与管理上。施工场地的重型工程设备、远洋船舶、海上油井以及跨国集团的全球供应链管理等场景多数面临蜂窝网络难以覆盖的问题,相关设备的实时监控、管理对于保障设备安全生产、运营优化等具有重要意义,需要依赖卫星网络实现全球覆盖。以远洋海运为例,传统地面基站无法在海上铺设,而卫星物联网

的部署则不受海洋上地理空间尺度大、海洋环境复杂、气候变化显著等特点的影响,因此在远洋联网通信上具备较大优势。麦肯锡公司预测,天基物联网的产值在 2025 年可达5600亿美元至8500亿美元。美国北方天空研究所(NSR)预测,未来10年,亚洲将成为天基物联网收入复合增长率超过 10% 的唯一区域,到 2027 年,亚洲将成为卫星物联网市场收入最高的区域之一,并将缩小与北美市场的差距。

三、卫星通信产业链拆分

卫星通信产业链上游为卫星制造和卫星发射,中游为地面设备制造、卫星运营与服务,下游为卫星通信应用。经过多年的发展,我国已经形成了较为完整的卫星通信产业链,呈现以“国家队”为主导,深耕产业链上游;普通上市企业辅助,向上游细分领域及产业链中下游拓展的格局。其中,产业链上游的代表性企业主要有航天科技、中国卫星、信科移动创意信息(维权)、银河航天、中国电科等;产业链中游的主要参与企业有盟升电子华力创通星网宇达海格通信、中国星网、中国卫通航天宏图北斗星通等;产业链下游的主要企业有中国移动中国电信中国联通等。

从产业规模上来看,地面设备和卫星运营与服务为卫星通信产业链四个环节中最主要的两个部分。根据美国Satellite Industry Association 的数据,2022 年卫星通信产业链细分环节产业规模中地面设备占比约为 51.58%,卫星运营及服务占比约为 40.31%,二者合计占据了九成以上的市场份额;卫星制造环节产业规模占比约为 5.62%,卫星发射占比约为2.49%,这两个环节虽然价值量占比较小,但仍然在整个产业链中发挥着不可或缺的作用。

四、卫星通信行业相关投资标的梳理

根据各公司公告及官方公众号信息,汇总相关标的信息如下表格。

五、风险提示

1、低轨卫星运载能力建设不及预期,低轨卫星的运载能力建设尤为关键,涉及到发射场地和火箭研制及批产能力建设,若产业链若干环节出现瓶颈,将影响商业航天的发射进度。

2、卫星通信技术研发不及预期,传统卫星通信技术以高轨卫星为主,近几年,低轨卫星通信技术发展较快,低轨卫星通信技术与 5G 及 6G 通信技术融合,将发生卫星通信技术迭代,技术开发不及预期将影响产业发展。

3、下游应用开拓不及预期,低轨卫星通信下游涉及到通信、遥感、导航、应急及特种领域,其中低轨卫星通信技术与传统通信体制存在部分竞争,若下游应用开拓不及预期,将影响到产业放量。

             分析师声明             

             免责声明             

证券研究报告《商业航天专题报告 -- 星空仰望,多边应用开启商业航天新纪元》

对外发布时间:2024年7月30日

对外发布机构:西部证券研究发展中心

参与人员信息:

分析师:杨雨南

执业编号:S0800523050002

邮箱:yangyunan@research.xbmail.com.cn

分析师:牛先智

执业编号:S0800524070003

邮箱:niuxianzhi@research.xbmail.com.cn

分析师:郑宏达 

执业编号:S0800524020001

邮箱:zhenghongda@research.xbmail.com.cn

分析师:陈彤 

执业编号:S0800522100004

邮箱:chentongg@research.xbmail.com.cn

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