核心观点
摘要:2022年全球互联网覆盖率仍有待提高 27 1亿人没有接入互联网,一些用户仍在使用2G/3G网络,特别是低收入和中等收入国家的移动互联网用户无法充分享受互联网连接的好处。到2035年,中国将全面建设社会主义现代化强国,加快互联网建设,推进新型工业化。卫星互联网可以提供广泛的应用和服务,低轨道卫星互联网星座可以实现:高带宽、高性能全球覆盖、便携式\嵌入式终端、低成本、边际成本的全球互联网服务。应用包括帮助一带一路建设,建设“5G+工业网络”,帮助道路收费系统改革,布局海洋时空基准网络,帮助研发自动驾驶汽车,促进天地通信互联,促进油气行业数字化转型,加快云计算整合,手机直接连接卫星服务,丰富航空互联网应用,帮助应急减灾、生态环境监测、民生等。卫星互联网产业链主要包括卫星制造、卫星发射、应用设备、卫星运营和服务四个环节。中国未来低轨卫星的寿命约为5年,国家电网星座计划准备出发。随着我国卫星互联网布局的加快,卫星制造市场前景广阔,卫星小型化、低轨道化已成为一种趋势。我国卫星制造能力逐步释放,卫星发射需求呈井喷式增长。2023年,国家电网星座将发射少量试验星,2024年上半年启动国家电网计划发射,预计2030年底将发射5000个国家电网星座,2035年底将全面发射。随着超级工厂的建设,卫星单件制造成本从429万美元逐年下降到2035年279万美元。2032年后,卫星制造市场产值迅速上升至峰值附近,达到74.78亿美元。中国卫星发射市场前景广阔,未来可能成为火箭发射高繁荣阶段,卫星小型化已成为不可避免的趋势,中国卫星平均质量继续下降,随着箭头多星和可回收技术能力的突破,卫星发射成本预计将下降,预计将在2035年降至当前falcon9单公斤价格2719美元。2031年左右,卫星发射市场产值迅速上升,达到75.63亿美元的峰值。地面设备/卫星应用年度总产值或网络完成节点达到近1000亿美元。
:核心组合【海格通信、佳缘科技、航天宏图、思科瑞、成昌科技、国光电气、振镭科技、航天环宇等】;卫星运营和服务:中国卫通、卫星总装、中国卫星;地面设备和终端:海格通信和振芯技术;卫星数据应用:中科星图和航天宏图;高精度时间频率:天奥电子;卫星负载:上海汉讯、佳缘科技、国光电气、航天环宇;负载上游部件:复旦微电、振激科技、振昌科技、航空航天微;卫星总装试验:思科瑞和苏联试验。
风险提示:发射场建设进度低于预期;星网建设进度低于预期;新技术融合能力建设低于预期。
一卫星互联网应用丰富,意义深远根据ITU的最新数据,到2022年,互联网利用率将提高到66% ,超过2019年54%的53亿人。这种增长的很大一部分是由使用检疫相关应用程序的需要驱动的,如工作和教育视频会议、在线购物、公共服务和远程健康咨询。与此同时,疫情大大扩大了数字鸿沟的后果,2022年有27亿人没有接入互联网。 COVID-19造成的隔离措施加速了数字服务和宽带基础设施的采用。对于那些有宽带的人来说,宽带已经成为工作、学习、获得基本服务和保持联系的必需品。 COVID-迫使数百万学生在家学习。据联合国儿童基金会称,截至2020年4月,188个国家关闭了学校,其中约90%引进了数字或广播远程学习。COVID-19创造了数百万新的在线购物者。限制人们呆在家里里零售店的检疫措施和关闭导致网上购物显著增加。部分用户仍在使用2G/3G网络,因为互联网覆盖率仍有待提高。尽管大多数人已经被移动宽带网络覆盖,但仍有27亿人离线。此外,大多数移动互联网用户,特别是低收入和中等收入国家,仍在使用2G和3G,这种阻力 它阻碍了他们充分享受互联网连接的好处。据国际电联估计,到2022年,高收入国家的互联网利用率为93%,中低收入国家为61%,但最多不只有36%的发达国家。
资料来源:《The State of Broadband 2022年,方正证券研究所
《十四五数字经济规划》指出,我国应加快信息网络基础设施建设。智能综合数字信息基础设施建设高速泛在、天地一体化、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控。推进5G商业部署和规模应用,前瞻性布局第六代移动通信(6G)网络技术储备,增加6G技术研发支持,加快卫星通信网络布局,促进卫星互联网建设。提高物联网在工业制造、农业生产、公共服务、应急管理等领域的覆盖范围,提高固移融合、宽度结合的物联网接入能力。
资料来源:中国人民政府网、人民网、方正证券研究所
2023年,以中国现代化全面推进强国建设和民族复兴伟业,实现新型工业化是关键任务。积极适应和引领新一轮科技革命和产业变革,将建设制造业强国与数字经济和产业信息化发展有机结合,为中国现代化打下坚实的物质技术基础。到2025年,信息化和工业化将在更广泛、更深入、更高水平上实现综合发展。
报告指出,到2035年,中国将全面建设社会主义现代化强国。经济实力、科技实力和综合国力大幅上升,国内人均生产总值达到新的水平,达到中等发达国家的水平。
卫星网络可以提供广泛的服务和应用,低轨道卫星互联网星座可以实现:高带宽、高性能全球覆盖、便携式\嵌入式终端、低成本、边际成本的全球互联网服务。
1.高稳定性:系统抗灾能力强,局部自然灾害和突发事件几乎不影响系统的正常运行。
2.低延迟:卫星在近地轨道上运行,天地之间的通信距离较短,通常为350~1000公里。与高轨道卫星相比,通信距离明显缩短,可提供更实时的信息传输。
3.低成本轻量化终端:低轨卫星在地面终端、卫星轻质量化、低功耗等方面具有明显优势。由于低轨道通信距离短,无线通信信号的衰减明显减弱。与使用相同频率的高轨道卫星相比,设备和卫星所需的发射功率和接收灵敏度较低,功耗较低 下降明显,嵌入式技术可以应用于开放广泛的应用场景。对于缺乏通信基础设施的地区,建立卫星互联网接入全球互联网是一个更好的解决方案。
4.不依赖地面基础设施:星座卫星数量庞大,可实现天基中继传输,从而摆脱对地面基础设施的依赖。
5.可实现全球覆盖:通信不受地域限制,物联网可扩展到远海和天空。
数据来源:中国互联网信息办公室、“卫星互联网:从科幻小说到现实,未来的变化”——中国科学院小型卫星创新研究所、“大型低轨道卫星通信网络发展前景”——萨里大学、方正证券研究所
低轨卫星网络可以提供广泛的服务和应用。具体包括以下几个方面。
帮助一带一路建设“5g+产业网络”,帮助道路收费体系改革布局,帮助海洋时空基准网络开发自动驾驶汽车,促进天地通信互联互通,促进油气产业数字化转型,加快云计算融合,丰富手机直接连接卫星服务,丰富航空互联网应用,帮助应急减灾,生态环境监测普惠民生资料来源:萨里大学,方正证券研究所,大规模低轨星座卫星通信网发展前景
加快卫星互联网布局,为一带一路建设智能通信插上翅膀。“一带一路”建设离不开信息高速公路的畅通。中国电信大力推进与周边国家的互联互通,积极推进菲律宾第三家全业务运营商等项目,加快印尼、新加坡等国家IDC新基础设施建设,解决“一带一路”沿线部分地区跨国通信长期不畅的问题。
左图:2023年10月2日,印尼雅万高铁正式开通运营。中国电信从中国派出多名通信专家到印尼支持项目建设,采用交织网络无缝覆盖技术,确保网络可靠性达到99.99%,实时通信、控制和调度功能保证了铁路通信系统的安全、稳定、高效。
右图:中国电信在推进基础设施“硬联通”的同时,整合了国内“智慧园”的规划建设 “一带一路”、“智慧城市”的丰富经验,为“一带一路”沿线国家和地区的客户提供了灵活多样的全球信息解决方案,有效促进了信息化和数字化发展水平的提高。
资料来源:国有资产监督管理委员会,方正证券研究所
1.1 加快卫星互联网布局,为一带一路智能通信插上翅膀
响应国家号召,多家企业积极帮助建设一带一路卫星互联网。
左图:2022年10月,迅翼卫通在沙特阿拉伯吉达建设了一个天线口径7.3米的大型DBS(直播卫星)卫星通信主站,并成功投入运营。
右图:2023年,重庆智和兴科技独家推出了具有自身特色的平板稀疏相控阵卫星通信集成终端,既能满足国内高轨卫星的宽带通信,又能满足低轨卫星的通信需求。应用场景非常广泛。在加快世界一体化通信网络建设、博弈6G通信未来的同时,也在通信服务方面形成了强有力的支撑。服务“一带一路”高质量繁荣发展,加快实现“一带一路”融合互通。
资料来源:新华通讯社、中国网科学中国、天瑞星通官网、方正证券研究所
1.2推进新型工业化,打造“5G+工业互联网”
加快卫星通信布局,打造一批“5G+互联网”标杆,加快工业设备网络化转型,提高工业数据收集和交换能力,打造工业互联网大数据中心,提高产业链供应链韧性和安全水平,加快产业创新能力,不断推进产业结构优化升级。
2020年4月,卫星互联网作为通信网络基础设施的代表之一,被纳入新的基础设施范畴,各地及相关企业纷纷加快布局。北京提出推进卫星互联网技术创新、生态建设、运营服务、应用开发;重庆在“新基础设施”重点任务中明确指出,要加快 规划建设全球低轨卫星移动通信和空间互联网,建设全国太空互联网总部基地。
近日,工业和信息化部发布了《十四五信息通信产业发展规划》。《规划》明确提出,到2025年,将基本建成覆盖各地区、各行业的优质工业互联网网络,打造一批“5G+工业互联网”标杆。建设一批有影响力的工业互联网平台和公共服务平台。工业互联网创新的应用范围不断延伸到生产制造的核心环节,云、平台企业数量显著增加,社会治理和公共服务数字化、智能化水平显著提高。
规划提出六个要求:升级工业互联网内外网络,完善工业互联网识别分析系统,加快工业互联网平台建设,建设工业互联网大数据中心,开展工业互联网一体化应用试点示范,加快国家工业互联网示范区建设。
资料来源:中国互联网信息办公室、工业和信息化部、方正证券研究所
1.3北斗高精度定位有助于我国道路收费体系改革
利用卫星导航系统定位车辆,结合高精度定位技术绘制车辆在高速公路上的行驶轨迹,通过轨迹计算高速公路里程率,通过移动互联网收费,交通效率更高,收费更准确。
2019年7月,江西高速公路集团依托北斗自由流收费技术,建立了专门的“北斗试验车道”。通过北斗定位、自由流通和云收费三个模块,实现无障碍交通和无感应支付的超级功能,轻松实现商品和人员的智能旅行。
1.5 高精度天地一体化,自动驾驶汽车或成为现实
利用卫星导航定位技术,开发智能网络汽车。将车辆与一切连接起来,获取周围的环境信息,与周围的车辆共享传感器数据,实现自动驾驶,编队车辆,提高道路通信能力和效率。
车辆高精度定位是自动系统中最重要的功能之一。该模块需要提供两个信息:实时准确的位置和姿势,以帮助自动驾驶汽车在未知或已知的环境中导航。目前,智能汽车定位的主要技术路线包括全球定位导航系统、状态估计/里程计/同时定位和构建图以及基于先验地图的定位。
卫星导航定位技术在量产车前装领域得到了非常成熟的应用。目前主要使用北斗/GPS 通过将双模单频卫星导航定位模块集成到车载信息娱乐系统(IVI)在T-Box设备中,实现导航定位、路径规划、车辆监控调度、呼叫救援等功能。
智能汽车GPS不仅可以根据汽车的实际使用需要实时定位汽车的位置,还可以提供相应的功能导航。在这个阶段,智能路线可以通过第三方地图软件实现 基于汽车GPS功能和各种传感器的规划,可以进一步实现汽车自动驾驶功能
数据来源:方正证券研究所《智能网络汽车高精度卫星定位白皮书(2020)》、《基于多传感器集成的智能汽车城市环境实时图纸和定位研究》
2020 2000年,北斗全球网络完成并正式提供服务,卫星导航系统、全产业链技术和应用水平达到国际一流水平。无论是从端芯片高度集成(以北斗星通为代表的独立定位芯片实现22nm工艺,成本进一步降低),还是高精度天地集成云服务能力大大提高,定位基础设施能力,为高自动驾驶汽车的快速发展提供关键的绝对定位信息,特别是从传统信息娱乐领域到自动驾驶领域的渗透率逐渐提高。
资料来源:方正证券研究所《智能网络汽车高精度卫星定位白皮书(2020)》
1.6 建立天基测控网络,促进天地通信互联畅通
天链卫星研发推广,建设空间数据中心,天地互联畅通成为现实。中继卫星被称为“卫星卫星”,可以充分发挥轨道的高度优势,“居高临下”跟踪中低轨道航天器,实时将获得的数据返回地面,可以大大提高各种卫星的使用效率和应急能力,大大降低地面站和测量船的数量,具有巨大的经济优势。
目前,随着天链数据中继卫星系统的网络应用,全天候、全球覆盖的天基测控网络已经建成,长期不间断、稳定可靠的天地通话已经成为现实。天链中继卫星架起了连接天地、畅通无阻的“天路”。从短暂的天地通话到空间站宇航员随时与地面进行视频和语音通信,享受全WiFi智能生活,天链中继卫星连接天地已经掌握。
资料来源:中国空间技术研究所、方正证券研究所
1.7卫星结合物联网,促进能源产业数字化转型
通过卫星通信和高精度定位,可以实现偏远地区的信息传输,为石化等企业的生产环节提供定位数据支持,提高行业生产效率,促进油气行业的数字化转型升级。
在无线和有线传输网络无法覆盖的偏远地区开采油气资源时,可以通过北斗卫星短报系统直接传输双向信息,有效解决信息传输问题。依靠北斗高精度定位的检查设备可以提高企业的检查效率。一旦发生泄漏检查,设备将发出提醒, 工作人员可以清楚地看到隐患图片、位置等信息。
2022年,中国建立了石油北斗高精度网络,为石化企业的众多生产环节提供定位数据支持。例如,在油气勘探环节,该网络可以为员工提供准确的智能导航;在成品油销售环节,可以实时监控存储中的安全数据。
地表或地下能源勘探可以通过卫星遥感进行。各国通过地球物理手段,如地表卫星图像识别和地下井(主要是中子井和声波井)来识别和勘探天然氢。
海上油田移位定位精度要求高,卫星高精度定位提供强有力的保证。北斗网投入使用后,北斗导航指导定位系统在海上工程运行中得到了充分的应用,促进了海上油田的开发开采。
数据来源:“北斗应用快车道”“天然氢藏地质特征、形成分布和资源前景”——中国石油勘探开发研究所“海上油田移位应用研究的多种定位指导方法”——中国石油工程技术公司等,方正证券研究所
1.8卫星互联网与云计算加速融合,未来市场价值可预测
卫星互联网与云计算加速融合,未来市场价值可预测。一方面,云服务可以更有效地帮助普通用户使用卫星数据。另一方面,在过去的几年里,云服务提供商与卫星运营商和服务提供商达成了合作,以确保海事、航空、能源和政府部门的卫星通信客户能够进行高性能的“云访问”。
2020年,微软与马斯克星链达成合作,希望“Azure Space计划“将云服务带到太空,为客户管理大量来自太空卫星的数据。
2021年,谷歌将通过其“星链”卫星,为埃隆·马斯克太空探索技术公司SpaceX提供计算和网络资源,帮助SpaceX提供互联网服务。
NSR的《卫星云计算》报告预测,未来十年,基于“云”服务的卫星/航天行业累计收入将超过160亿美元,通过卫星通信提供的“云服务”潜力巨大。可以预见,未来小卫星星座和云计算技术的聚集将引领新的技术发展趋势。
资料来源:腾讯网、方正证券研究所
1.9 卫星通信已成为手机创新的焦点,6G网络将弥合数字鸿沟
目前,在手机市场疲软的环境下,上游制造商迫切需要技术突破和高端产品。卫星通信已成为手机创新的焦点,芯片和手机品牌制造商正率先进行布局。2023年9月,中国移动与ZTE合作,完成NR-NTN低轨道卫星实验室模拟验证,支持移动卫星宽带业务。
iPhone 全系列手机配备卫星通信功能。在新产品发布会上,苹果隆重介绍了新的“卫星应急救援功能”,帮助用户在没有Wi-Fi或蜂窝移动网络覆盖的情况下通过卫星发送应急救援信息。
2023年9月,中国电信正式发布手机直接卫星业务。只要有华为Matee, 60Pro 如果手机直接连接到卫星业务,您可以随时随地拨打和接听没有地面网络信号的卫星电话,编辑和发送卫星信息,享受相关的增值服务。
5G的大规模商业化改善了用户的通信服务体验,为垂直行业的数字化转型提供了技术手段。面向2030年和未来,6G网络通过人机智能互联、协同共生,满足经济社会高质量发展的需要。
卫星通信网络作为地面移动通信网络的重要补充,将在6G网络中与地面移动通信网络深度融合。6G网络将通过星地融合实现无处不在的连接,弥合数字差距。
资料来源:腾讯网 财联社官方账号,“6G星地融合网络架构”-无线移动通信国家重点实验室,“手机直接连接卫星,让通信无处不在”-中国无线电、华为官方网站、方正证券研究所
1.10 发展卫星信息服务,丰富航空互联网应用
卫星通信系统可以提供广泛的通信服务,为航空公司和空中交通管理机构提供实时数据传输和信息跟踪服务,有利于航空公司监控飞机性能,提高飞机运行效率,减少维护停机时间,有效降低航空公司的运营成本。
卫星通信技术在机上娱乐通信和客舱服务数字化方面也发挥着越来越重要的作用。根据民航局的文件,到2025年,客舱地空通信网络覆盖率将达到60%以上,80%以上的国内大中型枢纽机场将为航班提供各种空中互联网服务;2030年,国内航线将全面实现高速经济的空中互联网服务,拥有丰富的机上服务;2035年,乘客将能够享受空中旅行的美好时光。
北斗系统可以为无人机应急通信和无人机物流应用提供更广泛的覆盖范围和更高的可靠性。将无人机技术与北斗导航卫星定位技术相结合,可以为无人机提供高精度的时间和空间信息,提高信号较差地区的定位可靠性。无人机物流可以通过短报进行应急处理,加强人机信息交流。
四川航空、中国卫通、星航互联网早期已达成合作。三方共同打造了独特的“卫星+飞机+运营”空间互联网业务合作新模式,开启了中国Ka卫星技术航空互联网方案批量安装的第一个新篇章。预计2023年,三方将完成20架窄体机的改装目标,不断推出体验更好、服务更好的航空互联网 网络产品,让更多的乘客享受到更方便的空中互联网服务。
数据来源:通信世界网(CWW),中国民航网,方正证券研究所
1.11 卫星通信有助于应急减灾,战时作用突出
在生态环境监测领域,利用“卫星通信+智能断裂系统”为气象监测、水利水文、生态环境、灾害监测提供全面的监测和预警服务,为偏远地区和复杂地形地区提供视频监控和传输服务。
建设应急卫星星座,提高卫星监测和预警能力。促进灾害监测和预警、应急救援等决策需求形成区域凝视卫星、连续监控卫星、动态普查卫星序列,构建全灾害、全要素、全过程应急卫星三维观测系统。
结合无人机,配备“空中基站”,可实现灾害现场灾害调查数据的实时传输,提供24小时应急通信安全方案,快速开放指挥中心与指定区域之间的通信,成为断路断电的“空中枢纽”。
卫星力量在现代战争中的作用日益突出。卫星导航提供准确的定位和时间,使军队行动更快;卫星通信使军队能够充分掌握战略形势,有效地指挥和控制军队。
资料来源:中国应急管理部、方正证券研究所《太空力量在现代战争中的应用》、《北斗战时应急物流配送系统》
1.12 卫星服务走向千家万户,普惠民生
遥感卫星对地观测技术不断进步,卫星遥感服务周期缩短到几天/小时,目前行业正在为用户提供服务 “高连续、低成本、高便捷”的遥感数据服务方向。
目前,星图地球图像集成汇集了200多个在轨遥感卫星资源,创造了简单透明的超市交易体验,结合中科星图的超级计算能力和平台数据处理能力,有效实现了从数据到信息和知识的转变。同时,信息可以在卫星过境后24小时内主动推送,并在24小时内快速交付订单。为用户提供即时、丰富、方便的遥感数据信息服务。
综合运用卫星通信等多种接入手段,为自然村、抵边村、林场、边防哨所等提供“卫星”+WiFi”、“卫星+4G”、“一锅双星”等服务,弥补边境地区通信网络设施的不足:
1.覆盖整个网点,弥合信息鸿沟。为新疆、西藏、海南等10多个省市600多个卫星站点提供全覆盖移动信号,弥合偏远地区信息鸿沟;
2.与三大运营商对接,实现网络延伸。与电信、移动、中国联通三大运营商核心网络对接,支持4G基站业务和WIFI业务;
3.促进农村振兴,分享数字生活。为林场和牧场盲区提供通信服务,为工厂安全提供基本通信保障。
资料来源:中科星图、星图地球今日影像等,方正证券研究所
拆解二低轨卫星产业链:横跨军民领域千亿新轨道
2.1卫星互联网产业链:卫星制造、卫星发射、应用设备、卫星运营和服务
数据来源:中国知网《卫星互联网产业链分析与发展趋势研究与判断》
资料来源:wind,截至2023年11月10日,方正证券研究所
2.2卫星寿命约为5年,国家电网星座计划准备出发
目前,Starlink卫星的使用寿命较短。Starlink卫星的设计寿命为5年。五年后,Starlink卫星将脱离轨道并燃烧,这意味着SpaceX必须不断制造和发射卫星,这大大增加了公司开展卫星网络服务的成本。
根据ITU披露的文件,中国于2022年9月提交了国家电网星座计划(GW),共有12992颗低轨道卫星。除了国家电网计划,中国还有红岩、红云等星座计划,但比例相对较小。因此,我们主要计算国家电网计划,以估计中国的卫星市场。
知网文献显示,互联网卫星的使用寿命一般在5年左右。因此,我们可以简化每年在轨卫星数量的公式:每年在轨卫星数量 = 前一年卫星在轨数量 + 这一年卫星发射量 − 当年脱轨卫星数量(约5年前卫星发射数量)
数据来源:《大规模卫星互联网星座发射服务探讨》 -中国运载火箭技术研究院、智东西官方账号、低轨卫星星座发展分析及应对策略研究, satellitemap,方正证券研究所
2.3卫星互联网布局加快,卫星发射量不断增加
卫星比例不断上升,卫星发射平均重量持续下降。根据UCS数据,从已知重量的卫星来看,全球小卫星的发射量已经从2016年的45颗迅速增加到2021年的1624颗,比例从43%增加到 97%。考虑到Starlink小卫星的比例相对较高, 989 2021年全球小卫星数量占93%。从每年发射卫星的平均重量来看,已经从2016年的1798公斤下降到300公斤。
低轨道卫星比例不断增加,卫星发射轨道高度不断下降。根据UCS数据,从已知轨道高度的卫星来看,全球低轨道卫星的发射量已经从2016年的64颗快速增长到 从58%增加到98%,2021年的1665颗。考虑到Starlink低轨卫星比例较高,2021年全球低轨卫星数量占989颗后的96%。从每年发射卫星的平均轨道高度来看,已从2016年的14382公里下降到1295公里。
资料来源:未来智库、中华人民共和国人民政府、方正证券研究所
从供给方面看,随着我国卫星制造厂的建设,我国卫星制造产能逐步释放。
赛思倍斯已在诸暨经济开发区建成空天智能制造基地。二期工程建成后,可实现年产200颗高分辨率遥感卫星的总装、集成和试验能力。超高分辨率遥感卫星和星座预计将于2024年发射建设。
“G60星链”产业基地一期(1296)项目在上海松江启动,长三角首家卫星制造的“灯塔厂”将建设,设计产能将达到300个/年,单星成本将降低35%。
银河航天重点建设江苏南通新一代卫星智能制造超级工厂,年产300-500颗卫星。工厂建成后,预计将成为中国商业航天领域第一条低成本、批量制造新一代低轨宽带通信卫星的智能生产线。
台州星空智联卫星厂已建成模块化、批量化、柔性化、智能脉动生产线的卫星制造厂。投产后年产500颗星,预计7年内累计生产1500颗卫星,产值98.7亿元。
从需求方面看,中国卫星发射计划巨大,需求呈井喷式增长,未来市场空间广阔。
中国许多近地轨道卫星星座计划也相继启动,发展势头强劲。中国航天、电子等部门分别启动了红岩、红云、天象等低轨道星座计划。
中国星网集团协调中国卫星互联网发射任务。2020年9月,中国星网向ITU提交了两个名为GW-A59和GW-2的宽带互联网星座计划,以建立一个包含12992颗卫星的巨大星座系统。
根据ITU的要求,卫星星座必须在一定时间内完成星座建设。第一颗卫星必须在申请后七年内发射并正常运行90天,整个星座的10%/50%/100%卫星必须在未来两年/5年/7年内发射并投入正式使用。如果逾期,星座资源将被削减或取消。以此推断,2029 年底前,国家电网星座将完成至少1299颗卫星的发射入轨,2032年底前至少6496颗卫星的发射入轨,最迟在2035年底前完成12992颗卫星的发射入轨,星网将建成并投入使用。
星链计划可分为三个阶段:一是研发阶段(2015-2017年),星链计划启动,2016年发射两颗试验星;二是制造阶段(2018-2019年),大型星链卫星地球站系统部署,每年发射少量卫星,2018年2月发射少量试验卫星,建立星链,据UCS数据库统计,2019年,星链计划发射约56颗卫星;第三,在综合部署阶段(2020年以后),2020年发射量突然井喷式增长,发射了近800颗卫星,2021年发射量继续增长,发射了近1000颗卫星,2022年发射量达到近1700颗,截至2023年11月4日,space X 今年第52次发射,星链发射总数达到5399颗,发射了1733颗卫星。根据2023年发射计划,预计2023年将发射约1800颗卫星。
目前,国家电网星座计划已发射成熟的试验星。国家电网星座计划将于2024年上半年发射,基本星座将于2025年建成。2035年,中国将全面建设社会主义现代化强国,国家电网星座将于2035年底发射。根据向ITU申报的计划,未来三年将是中国低轨道卫星发射的集中窗口期。我们预测2028年低轨道卫星发射规模可能为1000颗,预计到2030年将达到5000颗。
参照星链计划的发展,基于这些节点,我们预测2024年国家电网计划发射约50颗卫星,2028年发射近1000颗,2030年国家电网计划组网目前水平,达到5000颗,年发射能力将赶上当前的星链,2035年发射约2500颗。2035年以后,按照2030年以后发射的数量计算,每年发射约2000颗卫星维持国家电网星座的运行,补充失效卫星。
粗略估计,国家电网计划的发射量约占中国所有星座计划的85%。因此,假设2024年以后,国家电网计划的年发射量也约占中国卫星发射总数的85%。根据UCS数据库,中国在2020年、2021、2022年分别发射了62颗卫星、94、预计2023-2024年中国年发射量将略有增加,预计2023-2035年中国年发射量将略有增加。
资料来源:《美国星链对中国民营卫星互联网发展的启示》——北京数规科技中心,UCS数据库,space launch schedule等,方正证券研究所
2.4 预计小型卫星制造业将日益成熟,制造成本将稳步下降
SpaceX 首席执行官马斯克和首席执行官格温·肖特维尔透露,在重用一级火箭和整流罩的乐观状态下,单个Starlink卫星的制造成本低于50万美元,单次发射成本降至1500万美元。根据本标准,完全部署4.2万颗Starlink卫星,卫星制造成本210亿美元,发射成本105亿美元。
中国的卫星制造成本明显高于Starlink。2019年 在2018年中国航天大会商业航天产业国际论坛上,国防科技产业局副局长、国家航天局副局长 根据中国商业航天产业投资报告,目前中国已经发布了20多个星座计划,计划中涉及的卫星数量也有 3100 多个批产后预期制造成本 429 一万美元/颗。
随着技术的进步,卫星制造成本的不断降低是必然趋势。以第四届世博会联合发布的“G60星链”计划中提到的长三角首家卫星制造的“灯塔厂”为例,卫星厂的设计产能将达到300个/年,单星成本将降低35%。假设2023年卫星制造单价为429万美元,直到2035年卫星制造单价稳步下降至35%、279万美元。
数据来源:卫星互联网:从科幻小说到现实,未来的变化 -中国科学院微小卫星创新研究所、方正证券研究所加快航空航天产业深圳100亿空间产业集群布局
2.5 预计未来卫星制造市场产值将迅速上升或高繁荣阶段
通过以上假设,可以得到国家电网星座产值预测图。2024年以后,卫星制造市场产值迅速上升,2032年以后达到峰值,达到74.78亿美元,同比增长23.1%,2024年至2034年或卫星制造高繁荣阶段。
资料来源:方正证券研究所计算
2.6 预测卫星小型化的必然趋势,卫星平均质量将继续下降
根据中国航天科技活动蓝皮书,2019年、2020、2021年中国发射的单颗卫星平均质量分别为945.81、916.35、1124.46公斤,2022年中国发射的航天器平均单个质量约为1050公斤,卫星小型化、低轨化是必然趋势。中国星网计划主要发射低轨小卫星。
我国具有发射小型卫星的实力,卫星平均重量约190公斤。2022年3月5日,长征二号C运载火箭成功将中国首批开发的6颗低轨宽带通信卫星——02批银河航天卫星送入预定轨道,任务圆满成功。银河航天02批卫星是银河航天公司自主研发批量生产的国际先进低轨宽带通信卫星。单星设计的通信容量超过每秒40吉比特,卫星平均重量约为190公斤。
综上所述,我们可以合理推测,未来卫星重量将继续下降。2023年,卫星平均质量为1000公斤,以相对稳定的速度下降。随着后续星网批量发射小卫星,卫星平均质量将继续下降,后续下降速度将加快。最后,到2035年,它将比2023年下降近30%。
资料来源:中国航天科技活动蓝皮书、北京邮电大学教学科研、方正证券研究所计算
2.7 可回收技术正在突破,发射成本预期下降
作为全球商业航天公司的典范,Space X卫星发射价格很低,主要原因是:1.火箭技术可重复回收;2.一箭多星技术;3.批量生产卫星的能力。
Spacex具有回收一级火箭的能力,大大降低了发射成本。目前,每公斤发射成本最低的运载火箭是其重型猎鹰运载火箭。它也是目前最活跃的运载火箭。每公斤发射成本仅为1400美元,而Spacex主要运载火箭-猎鹰9号复用火箭的每公斤发射成本约为2700美元。
目前我国火箭发射单位负荷价格较高。根据立鼎产业研究网2020年的数据,中国最具商业优势之一的快舟一号甲火箭卫星发射成本为1万美元/公斤。
数据来源:“低轨道导航增强星座准备出发-访问武汉大学测绘学院教授、博士导师李星星”、“大型卫星互联网星座发射服务讨论”-中国运载火箭技术研究所等,方正证券研究所
在一箭多星技术方面,国内商业航天公司多次尝试成功。2021年12月,星河动力成功发射谷神星1号(遥2)运载火箭,成功将5颗商业卫星送入轨道。
中国的可回收火箭技术正处于发展阶段,预计将于2023年实现商业飞行。长征8R火箭预计将在2030年左右实现商业飞行,并可以像猎鹰9号一样实现海上无人船的垂直着陆和回收。
深蓝航天标准Spacee X,星云-M1号试验箭成功实现了“蚱蜢跳”。2021年7月,星云-M1号试验箭在点火起飞10米后开始下降,然后稳步落地。
与固体燃料相比,液体燃料具有更低的成本优势。2023年4月初,天龙二号(遥一)运载火箭成功首次飞行,成为中国第一个成功进入商业航天轨道的液体运载火箭。
2023年7月,世界上第一枚液氧甲烷火箭朱雀2号成功发射。同年11月,双曲线2号验证火箭完成了垂直起降飞行试验,标志着中国在可回收技术方面再次取得突破。
据中国媒体报道,中国正在努力降低发射成本,预计中国每公斤低轨道发射价格将降至5000美元。
综上所述,我们可以合理推测,由于一箭多星技术和可回收技术的发展,卫星发射单价从2020年的1万美元/公斤开始逐年下降,到2030年下降到5000美元/公斤左右。2030年以后,随着可回收火箭技术的实现,2035年可降至当前falcon9 单公斤价格为2719美元。
资料来源:中华人民共和国人民政府、中国网、朔州市人民政府网、星河动力航天官网等。
2.8 预计未来卫星发射市场产值将迅速上升或火箭发射高繁荣阶段
2031年左右,通过以上假设可以获得中国卫星互联网产值预测图, 卫星发射市场产值达到峰值,达到75.63亿美元,预计2023-2034年或为卫星制造高繁荣阶段,因为卫星载荷单位成本快速下降,卫星质量下降。
资料来源:方正证券研究所计算
2.9 地面设备/卫星应用年度总产值或组网完成节点超过1000亿美元
地面设备和卫星应用市场空间估计:根据美国SIA数据,2022年卫星产业链四个子产业:地面设备、卫星应用、卫星制造和卫星发射,总收入分别为145/13.3/15.8/70亿美元。我们将国家电网星座的地面设备和卫星应用于2024-2035年的市场空间作为乘数:
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