人造衛星：科技制高點(diǎn)，商業(yè)新邊疆。衛星是航天應用的主要載體，按照用途可以分為通信、導航、遙感、科學(xué)與技術(shù)試驗四類(lèi)。近年來(lái)商業(yè)星座大規模建設驅動(dòng)全球衛星發(fā)射數量快速增長(cháng)。2021年全球發(fā)射衛星1673顆，目前在軌衛星數量已超五千顆。衛星產(chǎn)業(yè)鏈自上而下包括衛星制造與發(fā)射、衛星運營(yíng)以及應用服務(wù)三個(gè)環(huán)節，根據SIA數據，2021年全球衛星產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規模約2800億美元，蘊含廣闊的商業(yè)空間。

(資料圖)

制造與發(fā)射瓶頸突破，巨型星座時(shí)代來(lái)臨。小型衛星具有研制生產(chǎn)靈活、單星成本較低等優(yōu)勢，大量小衛星組網(wǎng)形成巨型星座已成為天基系統建設的發(fā)展趨勢。Euroconsult預測未來(lái)十年全球有望發(fā)射約18460顆小衛星，其中81%為巨型星座的組網(wǎng)衛星。我們認為，星座巨型化是應用需求、組網(wǎng)成本和國際太空政策等因素共同影響下的必然。一方面，火箭技術(shù)進(jìn)步降低發(fā)射成本，增強了星座發(fā)射組網(wǎng)的能力；另一方面，衛星生產(chǎn)模式正發(fā)生變革，也提升了巨型星座建設的經(jīng)濟性。

巨型星座有望加速衛星應用商業(yè)化進(jìn)程。依托龐大的衛星數量，巨型星座能夠提升天基系統的彈性，可以實(shí)現全球覆蓋、高頻重訪(fǎng)、快速響應等應用需求，拓寬衛星應用的場(chǎng)景，加速衛星應用的商業(yè)化落地。1）通信：巨型通信星座可以實(shí)現全球覆蓋并提升通信容量，Starlink、OneWeb等星座規劃都超過(guò)數千量級；2）遙感：巨型遙感星座可以提升系統的覆蓋范圍和時(shí)間分辨率，PlanetLabs、Spire等企業(yè)均建成了超百顆的遙感衛星網(wǎng)絡(luò )。3）導航：巨型星座配備低軌衛星導航增強系統能夠提升衛星導航系統的性能，為導航應用帶來(lái)新的發(fā)展機遇。

國內巨型星座建設進(jìn)度不及預期。

衛星是航天應用的主要載體，按照用途主要可以分為通信、導航、遙感、科學(xué)與技術(shù)試驗四類(lèi)。人造衛星是航天應用的主要載體，按照用途主要可分為通信衛星、遙感衛星、導航衛星、科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗衛星，其中：1）通信衛星作為太空中的中繼站起到傳輸微波信號的作用，主要代表有銥星、Starlink等；2）遙感衛星利用傳感器獲取目標地面物體的電磁波發(fā)射、反射和吸收特征，主要應用于農林、海洋、國土、氣象和特種領(lǐng)域的對地觀(guān)測活動(dòng)，主要代表有Worldview系列、SPOT系列等衛星；3）導航衛星通過(guò)廣播信號的方式，為用戶(hù)提供定位和授時(shí)服務(wù)，典型代表為GPS、GLONASS、GALILEO和北斗四大衛星導航系統；4）科學(xué)衛星包括近地空間物理探測衛星和天文衛星，技術(shù)試驗衛星是指對新技術(shù)及儀器設備或新型衛星進(jìn)行先期試驗的衛星。

圖表1：衛星基本分類(lèi)方式

資料來(lái)源：《航天器總體設計》（彭成榮，2011），中金公司研究部

衛星由平臺和有效載荷兩部分構成，分別約各占整星成本的50%。衛星平臺：為衛星載荷正常工作提供支持的部分，主要包括結構、熱控、姿軌控、電源、遙感測控和數據管理等分系統，其中1）衛星結構組件、熱控分系統，保證衛星功能、保證衛星工作的溫度環(huán)境，成本占比在整星的5%-10%；2）姿軌控制系統保證衛星的姿態(tài)、方位，包括星敏感器、太陽(yáng)敏感器、磁強計、動(dòng)量輪、推進(jìn)器等，價(jià)值占比在30%-40%左右。3）其他輔助系統保證地面測控、數據傳輸等功能，價(jià)值占比在10%-15%左右。有效載荷：直接執行特定任務(wù)的儀器和設備，根據衛星任務(wù)不同可以是通信、導航與遙感或科學(xué)研究載荷。

圖表2：衛星的結構組成及價(jià)值量分布

資料來(lái)源：《衛星成本預測方法的比較分析》（盧波等，2005），中金公司研究部

按照運行軌道的不同，衛星可分為低軌道（LEO）衛星、中軌道（MEO）衛星和地球同步軌道（GSO）衛星、地球靜止軌道（GEO）衛星等。LEO衛星在高度小于1000公里的軌道飛行，MEO衛星飛行高度約在1000-36000公里，地球同步軌道高度約為3.6萬(wàn)公里，其中軌道傾角為0、在赤道正上方的地球同步軌道又稱(chēng)為地球靜止軌道。不同軌道的運行周期和覆蓋范圍不同，最終影響衛星所能開(kāi)展的任務(wù)類(lèi)型，例如：LEO衛星軌道運行周期短、飛行高度低，發(fā)射入軌成本以及與數據傳輸時(shí)延、鏈路損耗均較低，大多數遙感衛星、新型的通信衛星采用LEO軌道；GSO軌道運行周期與地球自轉周期一致，能夠對地表某一特定區域進(jìn)行連續覆蓋，適用于通信、氣象、預警等類(lèi)型的衛星。

圖表3：常見(jiàn)衛星軌道類(lèi)型及特征

資料來(lái)源：歐洲宇航局官網(wǎng)，《衛星設計學(xué)》（王希冀等，2014），《新興低軌衛星通信星座發(fā)展前景研究》（鄒明等，2020），中金公司研究部

全球衛星發(fā)射按下“快進(jìn)鍵”，商業(yè)星座部署成為主要推動(dòng)力

全球衛星發(fā)射數量大幅增長(cháng)，低軌通信衛星貢獻主要增量

受益于商業(yè)星座大規模建設，全球衛星發(fā)射數量從2017年開(kāi)始快速增長(cháng)。2013年全球衛星發(fā)射數量首次超過(guò)100顆，此后全球衛星發(fā)射數量總體呈現上升趨勢。得益于以“星鏈”為代表的商業(yè)衛星星座大規模建設，2017年以來(lái)全球衛星發(fā)射數量快速增長(cháng)，2021年全球衛星發(fā)射數量已達到1673顆。近年來(lái)，電子信息、材料、制造技術(shù)快速進(jìn)步，衛星集成度和技術(shù)先進(jìn)性不斷提高，衛星小型化的趨勢不斷加速。此外，航天發(fā)射、宇航制造、新型傳感器以及圖像梳理、通信傳輸技術(shù)的快速進(jìn)步，共同為商業(yè)小衛星星座的發(fā)展奠定了基礎。我們認為，隨著(zhù)各國商業(yè)星座建設的進(jìn)一步加速，全球衛星發(fā)射數量仍將保持較快增長(cháng)的態(tài)勢。

圖表4：全球衛星發(fā)射數量自2017年以來(lái)大幅增長(cháng)

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部

全球在軌衛星數量超五千顆，低軌道通信衛星已成為最主要的衛星類(lèi)別。根據UCS數據，截止2022年5月全球在軌衛星數量達5465顆，其中：1）按國家劃分，美國在軌衛星數量占全球衛星數量的63%，位列其后的中國和英國在軌衛星數量分別為10%/9%；2）按衛星用途劃分，通信及遙感領(lǐng)域在軌衛星數量分別為66%/21%，隨著(zhù)以Starlink為代表的低軌通信星座大規模組網(wǎng)，在軌通信衛星數量占比顯著(zhù)提升；3）按軌道劃分，全球在軌衛星中86%運行于低軌道，地球同步軌道、中軌道、橢圓軌道分別占10%/3%/1%。4）按用戶(hù)類(lèi)型劃分，商業(yè)衛星占總數的73%，政府衛星和特種領(lǐng)域衛星分別占在總數的13%/10%。

圖表5：全球在軌衛星按國家劃分

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部? 注：數據時(shí)點(diǎn)為2022年5月

圖表6：全球在軌衛星按用途劃分

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部? 注：數據時(shí)點(diǎn)為2022年5月

圖表7：全球在軌衛星按軌道劃分

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部? 注：數據時(shí)點(diǎn)為2022年5月

圖表8：全球在軌衛星按用戶(hù)類(lèi)型劃分

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部? 注：數據時(shí)點(diǎn)為2022年5月

中國衛星發(fā)射進(jìn)程加快，空間基礎設施持續完善

2018年以來(lái)中國衛星發(fā)射數量明顯增加，空間基礎設施建設趨于完備。十三五期間，北斗衛星導航系統、高分辨率對地觀(guān)測系統等重大專(zhuān)項密集實(shí)施，在政策的驅動(dòng)下國內商業(yè)航天蓬勃發(fā)展。2017-2021年中國共發(fā)射衛星387顆，相比2012-2016年發(fā)射數量增加241顆，中國衛星發(fā)射數量呈現出較快增長(cháng)趨勢。截至2022年5月，中國共有541顆衛星在軌運行，其中通信衛星、導航衛星和遙感衛星合計約占在軌衛星總數的79%。我們認為，未來(lái)我國衛星發(fā)射數量有望保持在較高水平，服務(wù)于特種領(lǐng)域和國民經(jīng)濟的空間基礎設施將日益完善。

圖表9：2012-2021年中國衛星發(fā)射數量

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部

圖表10：中國在軌運行衛星的應用領(lǐng)域分布

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部 注：數據時(shí)點(diǎn)為2022年5月

衛星產(chǎn)業(yè)鏈包括衛星制造與發(fā)射、衛星運營(yíng)以及應用服務(wù)三個(gè)環(huán)節。1）上游衛星制造與發(fā)射：包括衛星平臺研制和總裝、衛星載荷研制、火箭制造與發(fā)射服務(wù)；2）中游衛星運營(yíng)：包括衛星測控、星座管理、衛星數據服務(wù)等業(yè)務(wù)和相關(guān)地面系統建設；3）下游衛星應用：包括衛星通信、導航、遙感相關(guān)的各類(lèi)應用服務(wù)、應用軟件和終端硬件等，例如衛星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)、衛星廣播電視業(yè)務(wù)、在地面站點(diǎn)間進(jìn)行衛星通信的衛星固定業(yè)務(wù)、遙感圖像處理軟件、遙感影像數據服務(wù)、個(gè)人導航設備、高精度定位設備等。

2021年全球衛星行業(yè)市場(chǎng)規模約2800億美元。根據SIA數據，2021年全球衛星產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規模2790億美元。1）產(chǎn)業(yè)鏈上游衛星制造的市場(chǎng)規模約為140億美元，發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)規模約60億美元，約占行業(yè)市場(chǎng)規模的7.17%。2）產(chǎn)業(yè)鏈中下游，與衛星運營(yíng)和應用相關(guān)的地面設備市場(chǎng)規模約為1420億美元，其中地面導航設備市場(chǎng)空間約為1100億美元，其余主要為各類(lèi)衛通終端和地面網(wǎng)絡(luò )設備；3）衛星服務(wù)市場(chǎng)規模約1180億美元，其中消費級市場(chǎng)規模約984億美元，主要為衛星廣播業(yè)務(wù)、衛星電視業(yè)務(wù)和個(gè)人衛星寬帶業(yè)務(wù)。

圖表11：2021年全球衛星產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節市場(chǎng)規模（億美元）

資料來(lái)源：SIA，中金公司研究部

小型衛星契合商業(yè)航天發(fā)展模式，近年來(lái)發(fā)射數量快速提升

按重量劃分，衛星可分為大衛星和小衛星等類(lèi)型。衛星按重量區分，可分為大衛星和小衛星等類(lèi)型，1000kg是大衛星和小衛星的劃分的依據。大衛星是指重量在1000kg以上的衛星，相比于小衛星具有更高的可靠性、更長(cháng)的設計壽命、更高的控制精度，常用于高軌通信衛星、大型遙感衛星以及科學(xué)試驗衛星等場(chǎng)景。廣義上的小衛星是指1000kg以?xún)鹊娜嗽煨l星，其中10-100千克的又稱(chēng)為微小衛星（Microsatellites），1-10千克的稱(chēng)為納衛星（Nanosatellites），0.1-1千克的稱(chēng)為皮衛星（Picosatellites）。

圖表12：衛星按重量分類(lèi)

資料來(lái)源：《Why satellites are scaling down.》（Sweeting, M. N.，1991），《現代小衛星發(fā)展現狀和關(guān)鍵技術(shù)》（陳國鑫等，2017），中金公司研究部

小衛星研制生產(chǎn)靈活、單星成本較低，技術(shù)進(jìn)步拓寬了小衛星的任務(wù)場(chǎng)景。1）大衛星的研制周期通常在30個(gè)月以上，設計與生產(chǎn)過(guò)程高度定制化，而小衛星廣泛采用一體化、標準化和模塊化的設計思路和批量生產(chǎn)的模式，具有研制周期短、成本低、可批量生產(chǎn)、發(fā)射方式靈活等優(yōu)點(diǎn)。2）伴隨衛星平臺與載荷技術(shù)的發(fā)展，小衛星的數據處理、姿態(tài)控制、數據傳輸等能力都有了顯著(zhù)提升，能夠適用于對衛星能力要求更高的復雜性任務(wù)。3）小衛星大多以多星組網(wǎng)的衛星形式運行，同時(shí)可以通過(guò)增加、替換衛星來(lái)實(shí)現星座的快速擴容與升級，系統的安全冗余度也比單顆大衛星更高。上述優(yōu)勢使小衛星在通信、導航、遙感、科研試驗等領(lǐng)域的應用迅速拓展。

圖表13：大衛星與小衛星研制模式的差異

資料來(lái)源：《低軌大規模星座的機遇與挑戰》（趙秋艷等，2020），《現代小衛星技術(shù)現狀與發(fā)展》（張艷娥等，2006），《小衛星的現狀、特點(diǎn)及發(fā)展方向》（張祥根，2000），中金公司研究部

衛星平均重量持續下降，衛星小型化已成為行業(yè)主要發(fā)展趨勢。從上世紀80年代以來(lái)，以高技術(shù)為主要特征的小衛星成為行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)。隨著(zhù)技術(shù)的不斷成熟，小衛星開(kāi)始為遙感、導航、通信等領(lǐng)域提供高質(zhì)量的數據和服務(wù)，逐漸成為衛星發(fā)展的主要方向。根據UCS數據，從2016年到2021年全球1000千克以下衛星發(fā)射數量由61顆增加到1605顆。SpaceX公司在2021年發(fā)射952顆重量260kg的Starlink衛星，即使將Starlink發(fā)射數據剔除，2021年全球小衛星發(fā)射數量占比依然達到93%的水平。從衛星平均重量來(lái)看，全球發(fā)射衛星平均質(zhì)量已經(jīng)從2016年的1798千克下降到300千克，衛星小型化成為行業(yè)趨勢。

圖表14：全球發(fā)射衛星數量分布（按衛星質(zhì)量大?。?/strong>

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部? 注：“小衛星”指質(zhì)量小于1000千克的衛星

圖表15：全球發(fā)射衛星平均質(zhì)量（kg）

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部

巨型星座已成為行業(yè)發(fā)展趨勢，是全球天基系統發(fā)展的熱點(diǎn)

大量小衛星組網(wǎng)形成巨型星座，已成為天基系統建設的發(fā)展趨勢。小衛星以其成本低、研制與生產(chǎn)周期短、適合大規模組網(wǎng)應用等特點(diǎn)，成為當前各國宇航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)方向。根據Euroconsult預測數據，2022-2031年間全球有望發(fā)射約18460顆小衛星，數量相比2012-2021年增加超過(guò)三倍，其中商業(yè)衛星、科研衛星、政府衛星和特種領(lǐng)域衛星分別占比69%/8%/19%/4%，未來(lái)十年小衛星制造與發(fā)射市場(chǎng)空間有望達到年均84億美元。小衛星的龐大需求主要來(lái)自于巨型星座組網(wǎng)及補網(wǎng)活動(dòng)，根據Euroconsult預計，未來(lái)十年全球所發(fā)射的小衛星中的81%為巨型星座的組網(wǎng)衛星。

星座巨型化是應用需求、組網(wǎng)成本和國際太空政策等因素共同影響下的必然結果。我們認為，1）巨型星座的發(fā)展是未來(lái)業(yè)務(wù)需求的必然選擇：巨型通信星座可以實(shí)現全球覆蓋并提升通信容量，Starlink、Oneweb、Kuiper等通信星座規劃都超過(guò)數千量級；巨型遙感星座可以提升系統的覆蓋范圍和時(shí)間分辨率，PlanetLabs、Spire等企業(yè)均建成了超過(guò)百顆的遙感衛星觀(guān)測網(wǎng)絡(luò )。2）小衛星的批量化制造和不斷下降的火箭發(fā)射成本，也提升了巨型星座的經(jīng)濟可行性，大幅降低了巨型星座的組網(wǎng)成本。3）星座巨型化趨勢亦是太空空間頻率、軌道資源競爭的結果：國際電信聯(lián)盟（ITU）對衛星軌道位置和頻率的分配采用“先到先得”原則，出于搶占稀缺的衛星軌道和頻率資源，申報巨型星座成為各航天大國的必然選擇。

圖表16：海外小衛星星座建設計劃

資料來(lái)源：NSR（美國衛星與航天市場(chǎng)研究與咨詢(xún)公司Northern Sky Research，下同），各公司官網(wǎng)，中金公司研究部??注：數據時(shí)點(diǎn)為2022年5月

商業(yè)火箭已成為全球航天發(fā)射市場(chǎng)主力

全球火箭發(fā)射市場(chǎng)格局穩定，運載能力不足是我國航天領(lǐng)域的長(cháng)期痛點(diǎn)之一。1）從發(fā)射次數來(lái)看，2020-2021年全球火箭發(fā)射市場(chǎng)整體格局基本穩定，中、美兩國合計占全球火箭發(fā)射次數70%以上。2）從載荷發(fā)射數量來(lái)看，2021年美國載荷發(fā)射數量占全球比例超60%，我國載荷發(fā)射數量占比約6%位列第三。3）從入軌重量來(lái)看，2021年美國發(fā)射入軌重量約422噸，占全球入軌質(zhì)量的54.8%，我國火箭發(fā)射入軌重量186噸。我國運載火箭在發(fā)射入軌重量上相比美國仍有一定差距，火箭運力不足是我國衛星大規模建設的主要制約因素之一。

圖表17：2020~2021全球各國航天發(fā)射次數統計

資料來(lái)源：《2021中國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》（中關(guān)村領(lǐng)創(chuàng )商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟），中金公司研究部 ?

圖表18：2020~2021全球各國載荷發(fā)射數量統計

資料來(lái)源：《2021中國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》（中關(guān)村領(lǐng)創(chuàng )商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟），中金公司研究部

SpaceX已成為美國商業(yè)發(fā)射任務(wù)主力，我國商業(yè)發(fā)射主要靠“國家隊”火箭完成。美國在2020-2021年間共計95次的火箭發(fā)射任務(wù)均由私營(yíng)企業(yè)完成，其中SpaceX發(fā)射次數占總發(fā)射次數的59%。相比之下，2020-2021年我國運載火箭發(fā)射次數共計94次，其中航天科技集團和航天科工集團承擔發(fā)射任務(wù)90次，約占總發(fā)射次數96%。在運載火箭發(fā)射格局上，“國家隊”承擔我國航天運輸任務(wù)的中堅力量，美國的航天發(fā)射主要依賴(lài)以SpaceX為代表的民營(yíng)企業(yè)。

相比美國等成熟商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)，國內發(fā)射成本仍有優(yōu)化空間。根據SpaceX公司公布的數據，獵鷹9號發(fā)射任務(wù)成本由火箭成本、發(fā)射成本、測控成本以及保險費用構成，其中火箭占總成本70%，測控成本約占總成本13%。測控成本、發(fā)射成本和保險費用主要取決于任務(wù)規模、發(fā)射成功率等因素，成本可控制性較低，運載火箭是各項成本中最主要的可控成本。SpaceX公司的獵鷹9號作為最成功的商業(yè)運載火箭之一，LEO軌道發(fā)射服務(wù)公開(kāi)報價(jià)大幅降低至約3000美元/千克，低于世界上其他同等運載能力的一次性運載火箭。據央廣網(wǎng)報道，國內快舟1號運載火箭，LEO軌道發(fā)射服務(wù)價(jià)格約為2萬(wàn)美元/千克，發(fā)射成本仍有較大優(yōu)化空間。

圖表19：航天發(fā)射成本構成情況

資料來(lái)源：SpaceX，中金公司研究部

圖表20：獵鷹9號火箭成本構成

資料來(lái)源：SpaceX，中金公司研究部??注：2021年數據

圖表21：國內外商業(yè)火箭發(fā)射價(jià)格及運載能力

資料來(lái)源：FAA，各公司官網(wǎng)，中金公司研究部??注：2021年數據

三大路徑推動(dòng)火箭技術(shù)升級，衛星發(fā)射成本有望持續降低

提升運力、可重復使用、通用化設計是降低發(fā)射成本的主要技術(shù)路徑。我們認為，實(shí)現低成本發(fā)射服務(wù)的關(guān)鍵在于：1）通過(guò)采用新技術(shù)路徑、提高發(fā)動(dòng)機比沖、結構輕量化等方式提升火箭運載能力，攤薄火箭單位重量發(fā)射成本。例如，SpaceX官網(wǎng)披露，其正在研發(fā)的“星艦”的LEO軌道運載能力將達到150噸，SpaceX預計這有望使發(fā)射成本下降到約10美元/千克。2）突破高精度制導與控制、發(fā)動(dòng)機推力控制、著(zhù)落緩沖等技術(shù)，實(shí)現火箭回收重復利用。例如，SpaceX的獵鷹9火箭通過(guò)一子級的垂直返回和重復利用，大幅降低了火箭使用成本。3）廣泛采用模塊化設計、商業(yè)貨架產(chǎn)品，有效降低火箭關(guān)鍵系統的研制成本。

圖表22：降低火箭發(fā)射成本的技術(shù)路徑

資料來(lái)源：FAA，各公司官網(wǎng)，中金公司研究部

圖表23：Falcon9發(fā)射報價(jià)拆分（萬(wàn)美元）

資料來(lái)源：《獵鷹_9火箭一子級海上回收試驗成功及成本分析》（劉博，2016），中金公司研究部??注：2021年數據

圖表24：復用10次火箭成本降幅測算（萬(wàn)美元）

資料來(lái)源：《獵鷹_9火箭一子級海上回收試驗成功及成本分析》（劉博，2016），中金公司研究部??注：2021年數據

我國商業(yè)火箭公司蓬勃發(fā)展，有望有效降低國內衛星發(fā)射成本。在上世紀90年底末，我國逐步退出全球商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)。面對未來(lái)大規?；鸺l(fā)射的需求，國內火箭有效運力不足、發(fā)射成本較高的矛盾愈發(fā)明顯。近年來(lái)，在全球商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)快速發(fā)展、國內政策環(huán)境支持以及產(chǎn)業(yè)資本的推動(dòng)下，國內商業(yè)發(fā)射領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，涌現出了一批如科工火箭、中國火箭、藍箭航天、星河動(dòng)力、星際榮耀、天兵科技等代表性商業(yè)火箭企業(yè)。國內商業(yè)火箭公司已初步具備商業(yè)載荷入軌發(fā)射能力，并正積極探索實(shí)現低成本商業(yè)發(fā)射的可行路徑，我們認為國內商業(yè)發(fā)射能力的快速發(fā)展，有望有效降低衛星發(fā)射成本。

衛星生產(chǎn)模式正發(fā)生變革，提升巨型星座建設的經(jīng)濟性

傳統衛星科研生產(chǎn)模式效率較低，難以實(shí)現衛星的大規模低成本制造。傳統的衛星研制具有高度定制化特點(diǎn)，設計、制造、發(fā)射周期理論上通常在26~32個(gè)月，其中：衛星的論證階段大約需要8~10個(gè)月，時(shí)間占比30%；研制、生產(chǎn)及測試需要16~20個(gè)月，交付與發(fā)射時(shí)間大約需要兩個(gè)月。我國體制內衛星規劃周期在3~5年，通常由總體部門(mén)牽頭組織隊伍論證，需經(jīng)歷模樣設計、初樣設計、正樣設計、在軌驗證等環(huán)節，研制流程通常為串行模式，需要消耗大量的時(shí)間、空間和人力資源，生產(chǎn)成本遠高于規?；a(chǎn)的通用工業(yè)產(chǎn)品。

圖表25：傳統衛星研制模式時(shí)間周期通常在26~32個(gè)月

資料來(lái)源：《國際大型商業(yè)通信衛星生產(chǎn)周期研究》（劉豪，2013），中金公司研究部

衛星小型化、星座巨型化背景下，衛星制造進(jìn)入“工業(yè)化”大規模生產(chǎn)時(shí)代。在衛星小型化、星座巨型化背景之下，組網(wǎng)衛星數量大幅增加對衛星的設計理念、生產(chǎn)方式等都帶來(lái)了挑戰，衛星逐漸從傳統的“定制化”研制模式，走向“工業(yè)化”大規模生產(chǎn)模式。通過(guò)模塊化設計、柔性生產(chǎn)、智能制造等技術(shù)，采用流水線(xiàn)并行生產(chǎn)等方式，可以把衛星的設計生產(chǎn)周期壓縮到數周甚至數天，同時(shí)大幅降低衛星的制造成本。例如，Oneweb衛星生產(chǎn)能力可以達到每天1~3顆，而Starlink衛星的生產(chǎn)速度可以達到每周45顆左右。我們認為巨型星座的組網(wǎng)建設，有望成為推動(dòng)我國衛星科研生產(chǎn)模式轉型的主要因素。

通過(guò)設計優(yōu)化、規?；a(chǎn)和采用商用器件，能夠有效降低衛星制造成本。我們認為，衛星低成本規?；a(chǎn)主要得益于三方面的變革：1）采用新設計理念、新技術(shù)、新工藝等，以提升衛星的經(jīng)濟性；2）通過(guò)流水線(xiàn)實(shí)現規?；a(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期，降低人工和制造成本；3）供應鏈重塑，采用商用貨架產(chǎn)品替換宇航級元器件，能夠顯著(zhù)降低衛星生產(chǎn)成本。

圖表26：采用可堆疊衛星構型可提高發(fā)射效率

資料來(lái)源：Starlink，OneWeb，中金公司研究部

圖表27：采用電推進(jìn)技術(shù)可以實(shí)現更高的承載效率

資料來(lái)源：《國外全電推進(jìn)衛星平臺的發(fā)展及啟示》（胡照等，2015），中金公司研究部 ?
注：承載效率=有效載荷重量/發(fā)射重量

圖表28：OneWeb衛星工廠(chǎng)采用模塊化的生產(chǎn)方式

資料來(lái)源：OneWeb，中金公司研究部

衛星應用服務(wù)是衛星產(chǎn)業(yè)鏈上市場(chǎng)空間最大、盈利能力最強的環(huán)節。衛星應用服務(wù)處于衛星產(chǎn)業(yè)鏈下游，包括衛星通信、導航、遙感相關(guān)的各類(lèi)應用服務(wù)、應用軟件和終端硬件等。根據美國衛星工業(yè)協(xié)會(huì )（SIA）2022年發(fā)布的《2021年全球衛星產(chǎn)業(yè)報告》，2021年全球衛星產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為2790億美元，其中應用服務(wù)以及與應用服務(wù)密切相關(guān)的地面設備分別占行業(yè)總產(chǎn)值42%和51%，上游衛星制造與發(fā)射服務(wù)占5%/2%。從盈利能力的角度看，衛星制造環(huán)節凈利潤率通常低于10%，中下游運營(yíng)/應用服務(wù)提供環(huán)節的凈利潤率在15%~50%之間，是產(chǎn)業(yè)鏈上盈利能力最強的環(huán)節。

圖表29：應用服務(wù)占衛星行業(yè)總產(chǎn)值42%

資料來(lái)源：SIA，中金公司研究部 注：數據時(shí)點(diǎn)為2021年

圖表30：產(chǎn)業(yè)鏈中應用服務(wù)環(huán)節盈利能力最強

資料來(lái)源：Wind，中金公司研究部

巨型星座可提升天基系統的彈性和應用服務(wù)能力。相比傳統的衛星，巨型星座對于衛星應用環(huán)節的提升主要體現在：1）增強系統的彈性。小衛星具有快速響應、使用靈活、分散部署等優(yōu)勢，大規模組網(wǎng)后與中大型衛星優(yōu)勢互補、協(xié)同工作，能夠增強系統的重構性、冗余性，提升空間體系的彈性。2）提升服務(wù)能力，拓展應用場(chǎng)景。巨型星座依托龐大的衛星數量，可以實(shí)現全球覆蓋、高頻重訪(fǎng)、指令及時(shí)響應等應用需求，拓寬衛星應用的場(chǎng)景。通過(guò)融合多顆衛星的計算、存儲、載荷資源，還能夠提升星座系統的網(wǎng)絡(luò )處理和應用服務(wù)能力。

全球衛星互聯(lián)網(wǎng)建設加速，衛星通信產(chǎn)業(yè)迎來(lái)變革

傳統衛星通信主要應用于特定場(chǎng)景，2021年全球衛星通信相關(guān)市場(chǎng)規模接近1500億美元。衛星通信系統能夠滿(mǎn)足廣播、電話(huà)、數據通信等基本通信業(yè)務(wù)需求，在航海、應急、特種等領(lǐng)域應用。根據SIA數據，2021年與衛星通信相關(guān)的服務(wù)和設備市場(chǎng)規模合計達1476億美元：1）衛星電視直播、無(wú)線(xiàn)電廣播、衛星寬帶等通信業(yè)務(wù)占衛星服務(wù)環(huán)節收入比重98%是衛星服務(wù)業(yè)收入的最主要來(lái)源，其中包含電視、廣播和寬帶的全球衛星通信消費者服務(wù)市場(chǎng)規模984億美元，包含轉發(fā)器協(xié)議和衛星固定業(yè)務(wù)的衛星通信企業(yè)服務(wù)市場(chǎng)規模172億美元。2）在地面設備環(huán)節，衛星電視機頂盒等的地面衛星通信消費者設備市場(chǎng)規模173億美元，地面網(wǎng)絡(luò )設備市場(chǎng)規模147億美元。

低軌衛星通信系統具有傳輸時(shí)延低、損耗小、系統容量高等優(yōu)勢，是衛星通信重要的發(fā)展方向。低軌衛星通信系統與傳統的地球靜止軌道衛星通信系統主要有以下幾點(diǎn)不同：1）傳輸時(shí)延：高軌通信衛星通信傳輸時(shí)延約為270毫秒，目前主流的低軌星座其通信傳輸時(shí)延約7毫秒，考慮其他影響因素也可以做到50毫秒以?xún)龋?span>2）傳輸損耗：LEO衛星信號自由空間損耗比GSO衛星少，有利于終端的小型化和數據的高速傳輸。3）星下點(diǎn)移動(dòng)速度：低軌衛星相對地球表面運動(dòng)更快，帶來(lái)多普勒頻移、地面終端天線(xiàn)指向跟蹤、波束間切換等技術(shù)問(wèn)題。4）波束覆蓋：低軌通信衛星對地視場(chǎng)小，須通過(guò)多星組網(wǎng)才能實(shí)現全球覆蓋。5）衛星容量：低軌通信衛星體積小、重量輕，處理能力弱，依靠整個(gè)系統實(shí)現高通信容量。6）系統可靠性：低軌衛星通信系統衛星數量龐大，且分布于多個(gè)軌道面，任意一顆或幾顆衛星損壞不會(huì )影響系統可靠性。此外，低軌小衛星造價(jià)低，應急補網(wǎng)發(fā)射成本低。

圖表31：低軌衛星通信系統和傳統的高軌衛星通信的技術(shù)特點(diǎn)比較

資料來(lái)源：《我國空間互聯(lián)網(wǎng)星座系統發(fā)展戰略研究》（周志成等，2021），中金公司研究部

衛星通信系統可分為窄帶和寬帶兩類(lèi)系統，全球巨型低軌寬帶星座建設發(fā)展迅速。低軌衛星通信系統可分為窄帶移動(dòng)通信和寬帶互聯(lián)網(wǎng)通信兩個(gè)方向。隨著(zhù)衛星制造、發(fā)射成本的下降以及通信載荷技術(shù)的發(fā)展，全球巨型低軌寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座建設開(kāi)始加速。從2014年開(kāi)始， SpaceX、亞馬遜、三星、波音等公司紛紛披露星座計劃，星座規模遠高于傳統衛星系統，根據SpaceX公司官方數據，截止2022年11月該公司已完成60余次發(fā)射任務(wù)，成功發(fā)射衛星數量超過(guò)3500顆。

圖表32：低軌寬帶、低軌窄帶、高軌通信衛星星座比較

資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，中金公司研究部 注：表中在軌衛星數量不同于衛星發(fā)射數量 注：數據時(shí)點(diǎn)為2022年5月

圖表33：全球前十大通信星座在軌衛星數量

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部? 注：數據時(shí)點(diǎn)為2022年5月

巨型星座提升觀(guān)測能力，衛星遙感應用場(chǎng)景加速延展

衛星遙感數據蘊含豐富商業(yè)價(jià)值，遙感應用市場(chǎng)成長(cháng)空間廣闊。衛星遙感能夠及時(shí)獲取地球表層較大范圍內的數據資料，獲取的數據具有廣域性、多源性、周期性、綜合性和數量化的特點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應用于特種、農業(yè)、林業(yè)、氣象、海洋、自然資源、應急管理等眾多行業(yè)。根據Euroconsult數據，2019年全球衛星遙感市場(chǎng)規模約46億歐元，至2028年有望達到約113億歐元，CAGR為9.4%。2019年中國遙感應用市場(chǎng)規模為155億元，同比增長(cháng)18.6%，遠高于全球市場(chǎng)總體增速。

圖表34：全球衛星遙感市場(chǎng)規模及預測

資料來(lái)源：Euroconsult，中金公司研究部

圖表35：2019年國內衛星遙感市場(chǎng)規模為155億元

資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，中金公司研究部

衛星遙感拓展現有空間信息感知能力，應用邊界的拓展將帶動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展。相比于攝像頭、激光雷達、探地雷達等地面監測手段，以及遙感飛機、無(wú)人機等航空探測手段，衛星遙感具有覆蓋面積廣、探測手段多樣、數據成本低等優(yōu)點(diǎn)。衛星遙感與地面、空中監測體系融合，形成“天-空-地”一體的立體感知體系，將拓展現有對地理空間信息、地表動(dòng)態(tài)信息等信息的感知能力，能夠有效改善監管效率、促進(jìn)生產(chǎn)力的提高。我們認為隨著(zhù)遙感影像空間/時(shí)間分辨率提高，影像處理技術(shù)、定量遙感技術(shù)的進(jìn)步，衛星遙感的應用邊界將不斷拓展，帶動(dòng)行業(yè)的市場(chǎng)規模持續快速擴張。

衛星遙感應用場(chǎng)景持續拓寬，企業(yè)和大眾市場(chǎng)有望打開(kāi)市場(chǎng)空間。隨著(zhù)遙感衛星數量和質(zhì)量的提升以及地面應用系統的持續完善，遙感的應用場(chǎng)景逐步政府及特種領(lǐng)域，拓展至企業(yè)和大眾服務(wù)市場(chǎng)，面向金融、石油、電力、水利、農業(yè)等領(lǐng)域用戶(hù)提供信息服務(wù)。我們認為隨著(zhù)遙感衛星覆蓋區域、覆蓋頻次、成像精度的提升，以及下游用戶(hù)對衛星遙感認知的提高，面向企業(yè)和大眾市場(chǎng)有望為行業(yè)打開(kāi)更大成長(cháng)空間。

巨型遙感星座豐富遙感影像數據，加速遙感應用商業(yè)化發(fā)展。1）遙感影像數據源持續豐富、價(jià)格持續下降，降低遙感應用數據的成本：大型商業(yè)遙感星座的快速發(fā)展，有助于豐富衛星遙感應用的數據來(lái)源，能夠驅動(dòng)遙感影像數據價(jià)格持續下降，從而降低下游遙感應用企業(yè)數據成本，進(jìn)一步加速遙感應用的商業(yè)化進(jìn)程。以50cm分辨率單片存檔影像為例，其國內市場(chǎng)價(jià)格已從2019年的100元/平方公里下降至2021年的40元/平方公里。2）巨型星座能夠提高重訪(fǎng)頻率，豐富下游遙感應用場(chǎng)景：巨型星座擁有更多的衛星數量，能夠有效提高重訪(fǎng)頻率，使衛星遙感數據獲取能力大幅提升，進(jìn)一步豐富了下游的應用場(chǎng)景。3）大型星座提供更多觀(guān)測角度，提升對地觀(guān)測性能：巨型星座可提供甚長(cháng)測量基線(xiàn)，從而提升星載干涉儀、全球遙感、同步目標跟蹤觀(guān)測等應用的能力。

圖表36：50cm分辨率衛星遙感影像價(jià)格

資料來(lái)源：高景1號官網(wǎng)，MAXAR官網(wǎng)，中金公司研究部

圖表37：大型遙感衛星星座可以執行高時(shí)間分辨率任務(wù)

資料來(lái)源：歐比特官網(wǎng)，中金公司研究部

圖表38：全球前十大遙感星座在軌衛星數量

資料來(lái)源：UCS，中金公司研究部? 注：數據時(shí)點(diǎn)為2022年5月

高精度衛星導航應用泛化，智能駕駛等新場(chǎng)景快速發(fā)展

衛星導航系統是重要的時(shí)空基礎設施，2019年全球衛星導航定位市場(chǎng)規模約1500億歐元。全球衛星導航系統（GNSS）是為全球用戶(hù)提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導航和授時(shí)服務(wù)的重要時(shí)空基礎設施。根據GSA數據，2019年全球衛星導航定位（GNSS）市場(chǎng)規模為1507億歐元，2029年全球市場(chǎng)預計將達到3244億歐元，未來(lái)十年復合增速約為8.0%。

? 從地域分布來(lái)看：2019年北美和歐盟分別占據GNSS全球市場(chǎng)規模的26.7%和25.5%，亞太地區占比30.5%，GSA預計2029年將提升至32.7%，是未來(lái)GNSS市場(chǎng)增長(cháng)的重要引擎。

? 從下游應用來(lái)看：GSA預計2019-2029年手機、可穿戴設備等消費電子和汽車(chē)合計貢獻93%的市場(chǎng)需求，其余為無(wú)人機、船舶導航模組以及建筑、地信、精準農業(yè)、航天、導航授時(shí)等領(lǐng)域的高精度GNSS接收機。

圖表39：2019-2029年期間全球GNSS市場(chǎng)總收入各應用領(lǐng)域占比

資料來(lái)源：GSA，中金公司研究部

衛星導航應用場(chǎng)景持續拓展，自動(dòng)駕駛需求推動(dòng)乘用車(chē)導航進(jìn)入高精度時(shí)代。我國衛星導航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段，導航應用在氣象、民政、電力、交通、海事等領(lǐng)域持續滲透。近年來(lái)，L3以上自動(dòng)駕駛所要求的乘用車(chē)高精度定位需求，推動(dòng)了多星座、多頻、RTK/PPP增強等高精度GNSS技術(shù)棧逐漸被引入汽車(chē)行業(yè)，傳統主機廠(chǎng)和造車(chē)新勢力陸續推出了支持車(chē)道級定位的車(chē)型。我們認為，在新能源汽車(chē)快速發(fā)展的背景下，“上車(chē)”有望成為高精度GNSS從行業(yè)應用走向大眾應用的重要突破口。

巨型星座配備低軌衛星導航增強系統能夠提升衛星導航系統的性能，提升導航應用效果。低軌衛星具有信號功率高、幾何動(dòng)態(tài)大、抗干擾能力強等優(yōu)勢，既可以播發(fā)衛星導航增強信號，作為GNSS的有效提升與補充，也可以通過(guò)通信系統和導航系統融合，播發(fā)獨立測距信號，形成備份的定位導航能力，提升衛星導航系統的精度、完好性、連續性和可用性。根據鴻雁星座的首發(fā)星導航增強試驗結果，其導航信息增強服務(wù)可以使得用戶(hù)單點(diǎn)定位解算收斂時(shí)間從30分鐘縮短到1分鐘以?xún)?。低軌導航增強系統建成后，用戶(hù)可獲得準確、可靠的高精度定位服務(wù)，為高精度位置服務(wù)在更多領(lǐng)域推廣應用奠定良好的基礎。

圖表40：低軌導航精度增強與其他增強手段比較

資料來(lái)源：《基于低軌通信星座的導航增強技術(shù)發(fā)展概述》（田潤等，2021），中金公司研究部

通導遙一體化成為趨勢，“星盾”為融合應用提供最新范例

衛星技術(shù)發(fā)展為通導遙融合應用奠定基礎，集成多種功能的衛星系統有望成為趨勢。隨著(zhù)衛星技術(shù)的發(fā)展，衛星正向著(zhù)具備“通導遙一體化”的能力方向發(fā)展。在硬件層面，技術(shù)進(jìn)步驅動(dòng)單個(gè)任務(wù)載荷重量降低，因此現在衛星平臺上可以集成更多種類(lèi)的任務(wù)載荷；在軟件層面，“軟件定義”衛星逐漸成熟，解決了不同模塊之間的兼容問(wèn)題，可以實(shí)現多功能系統的統一架構，通過(guò)軟件定義和重構實(shí)現不同功能。

國內外已有多個(gè)衛星系統采用“通導遙一體化”設計，SpaceX公司“星盾”是最新案例。我國于2020年8月發(fā)射了多功能試驗衛星，吉利未來(lái)出行星座也于2022年6月完成了首批9顆衛星部署，實(shí)現通導遙技術(shù)的融合應用。國外方面，2022年12月2日，SpaceX公司正式發(fā)布了專(zhuān)門(mén)用于特種領(lǐng)域的“星盾”衛星項目?！靶嵌堋毙l星將利用“星鏈”通信衛星的現有技術(shù)，并融合遙感觀(guān)測能力，未來(lái)將主要應用于三個(gè)領(lǐng)域：1）遙感：發(fā)射具有對地觀(guān)測載荷的衛星，直接向用戶(hù)提供處理后的遙感數據。2）通信：向特種領(lǐng)域終端用戶(hù)提供安全可靠的全球通信。3）載荷托管：通過(guò)“星盾”衛星平臺托管各種特種載荷，提供供電、通訊、熱控、總線(xiàn)等一條龍服務(wù)。

圖表41：“星盾”三大應用領(lǐng)域：遙感、通信、載荷托管

資料來(lái)源：SpaceX官網(wǎng)，中金公司研究部

衛星互聯(lián)網(wǎng)被納入新基建范疇，國內低軌通信星座有望加快部署。2016年以來(lái)，中國航天科技集團、中國航天科工集團、銀河航天等企業(yè)陸續提出通信衛星星座建設計劃，重點(diǎn)發(fā)展基于低軌衛星星座的衛星互聯(lián)網(wǎng)系統，并發(fā)射了試驗衛星。2020年4月20日，國家發(fā)改委首次將衛星互聯(lián)網(wǎng)列入“新基建”范疇，2021年4月，中國衛星網(wǎng)絡(luò )集團有限公司掛牌成立，負責牽頭組織國內衛星互聯(lián)網(wǎng)建設與運營(yíng)。我們認為，國內衛星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域已具備較好發(fā)展基礎，我國衛星互聯(lián)網(wǎng)空間段建設有望持續加速。

遙感衛星星座建設計劃密集落地，商業(yè)遙感星座建設有望迎來(lái)高峰。遙感衛星方面，1）高分專(zhuān)項遙感衛星系統已在2020年完成建設，建成了具有全天時(shí)、全天候和全球范圍觀(guān)測能力的高分辨率對地觀(guān)測系統。2）目前吉林、海南、深圳、寧夏、珠海、四川等地方政府紛紛以光學(xué)遙感或雷達遙感為主，提出遙感衛星星座建設計劃。3）民營(yíng)資本投資的商業(yè)遙感星座快速發(fā)展，天儀研究院、國星宇航、千乘探索、天輔高分等企業(yè)也提出了以特定區域、特定目標、特定載荷或高時(shí)間分辨率主要特點(diǎn)的遙感星座建設計劃。

國內巨型星座建設進(jìn)度不及預期。2016年以來(lái)，中國航天科技集團、中國航天科工集團、銀河航天等企業(yè)陸續提出通信衛星星座建設計劃，2021年4月，中國衛星網(wǎng)絡(luò )集團有限公司掛牌成立，負責牽頭組織國內衛星互聯(lián)網(wǎng)建設與運營(yíng)。上述單位組織實(shí)施的星座建設計劃存在取消、延遲等可能性，可能會(huì )造成國內巨型星座建設進(jìn)度不及預期。