2022年运载火箭行业市场现状研究分析 商业航天应用场景丰富

1. 运载火箭是人类进入太空的主要载具

火箭作为人类进入太空的主要载具，决定着一个国家进入、利用和控制太空的能力，是航 天领域的核心基础，也是各国现代科技发展水平和综合国家的重要标志。运载火箭是依靠 火箭发动机喷射工质（工作介质）产生的反作用力向前推进的飞行器，能够将人造卫星、 载人飞船、空间站或空间探测器等有效载荷送入预定轨道的航天运输工具。

运载火箭主要由结构系统、动力装置系统以及控制系统共三大系统组成。结构系统又称箭 体结构，是运载火箭的基础，将运载火箭各系统组合在一起从而形成完整的箭体。箭体结 构通常由仪器舱、推力结构、尾段和尾翼、有效载荷整流罩等组件组成，而液体火箭则增 加了推进剂贮箱及发动机架等组件。动力装置系统又称推进系统，是推动运载火箭飞行的 装置，主要由火箭发动机等组件组成。控制系统是导引和控制运载火箭在飞行过程中按既 定的导引规律调整飞行路线及导向的装置，包括制导系统及姿态系统两个部分。

图：长征十一号（CZ-11）运载火箭结构示意图

运载火箭的技术指标包括运载能力、入轨精度和可靠性等。运载能力代表了可以送入预定 轨道的有效载荷的重量，有效载荷的轨道种类较多，不同轨道所需的能量也不同，因此在 标明运载能力时要区别低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）、地球同步轨道（GEO）、 地球同步转移轨道（GTO）、太阳同步轨道（SSO）等。入轨精度代表了有效载荷实际运 行轨道与预定轨道的偏差，是运载火箭控制系统的重要指标。可靠性是衡量火箭系统工作 过程中可能出现故障概率的重要指标。在当前商业航天发展过程中，成本特性以及快速响 应特性成了火箭制造的重要指标。

按推进剂来分，运载火箭可分为固体火箭、液体火箭和固液混合型火箭。固体火箭是用固 体火箭发动机推进的火箭，液体火箭是由液体火箭发动机推进的火箭，固液混合型火箭的 推进剂则包含固态的燃料以及液态的氧化剂。按级数来分，运载火箭可以分为单级火箭、 多级火箭。其中多级火箭按级与级之间的连接形式可分为串联型、并联型、串并联混合型。 串联型火箭级与级之间的连接分离机构简单，其上面级的火箭发动机在高空点火。并联型 火箭的连接分离机构较串联型复杂，其核芯级第一级火箭与助推火箭在地面同时点火。

2. 需求侧：各类应用多点开花，星座组网如火如荼

太空旅行、太空挖矿、深空探测等将对未来运载火箭提出了更多需求。2021 年，维珍银 河（SPCE US）、蓝色起源（未上市）、SpaceX（未上市）先后完成各自首次载人太空商 飞，维珍银河“团结”号、蓝色起源“新牧羊人”号分别提供高度 80 公里、100 公里的 亚轨道观光服务，SpaceX 则提供高度 575 公里的绕地飞行服务，其中 SpaceX 在 2021 年 9 月 16 日发射的“灵感 4”是人类首次将完全由平民组成的宇航机组人员送入太空。 太空挖矿则通过“找矿-探矿-占矿-采矿-返回”五个阶段，开发和利用小行星上丰富的太空 矿产资源，商业价值相当可观。深空探测指人类对月球及以远的天体或空间环境开展的探 测活动，是人类航天活动的重要方向和空间科学与技术创新的重要途径。我们认为，未来 随着航天技术的发展和商业案例陆续落地，太空旅行、太空挖矿、深空探测等将逐步变为 现实、形成产业，商业航天市场对运载火箭的需求将快速增长。

以卫星互联网为代表的卫星大规模应用对航天发射的需求急剧增加，成为当前航天发射市 场的主力军。随着航天市场的发展，卫星应用场景更加多样化，以通信、导航、遥感等为 代表的卫星，由军用需求逐渐拓展到民用市场，紧密结合各行业与消费者，带来卫星需求 的急剧增加，航天发射呈现出“井喷式”发展态势。其中，低轨卫星互联网计划战略意义 重大、经济价值可观，引起国内外高度重视，也成为当前及未来航天发射市场的主力需求。 目前，国内外卫星互联网计划呈现出以下特点：

卫星小、数量多。为了兼顾全球覆盖和低延时通信两大核心能力，各大公司都不约而同地 选择了质量 200kg 左右的小卫星进行组网，小卫星研制周期短、成本低，通过大规模星座 组网可实现全球覆盖，这便导致星座规模普遍都十分庞大。目前已公布星座计划的国外公 司中，美国 SpaceX（未上市）提出的 Starlink 规模最大，将建成 4.2 万颗卫星组成的低轨 互联网巨型星座，而其他公司的星座规模从几百颗到数千颗卫星不等。国内方面则包括中 国星网（未上市）、航天科技集团（未上市）、航天科工集团（未上市）等国家队以及银河 航天（未上市）等民营企业也相继提出了卫星互联网计划。随着卫星互联网被列入国家 “新基建”发展范畴，未来 5-10 年我国卫星发射数量将超过 10,000 颗。

组网时间短。国际规则中卫星频率和轨道资源的主要分配形式为“先申报就可优先使用” 的抢占方式，按照国际电信联盟的要求，申请卫星频率和轨位资源的公司需要在获得许可 后 2 年内完成星座中 10%卫星的部署，5 年内完成星座中 50%卫星的部署，7 年内完成星 座中 100%卫星的部署。如果无法满足上述要求，将对申报的星座规模进行削减。作为全 球通信基础设施，卫星互联网是典型的“赢家通吃”型生意，考虑到卫星频率及轨位资源 的稀缺性，各家公司都会力争在最短的时间内完成组网，以抢占商业先机。尤其是国内卫 星互联网起步较晚，要想后发制人就必须在组网速度上下功夫。

目前来看，国外主要互联网星座已完成火箭选型并进入规模组网阶段，国产火箭承担发射 任务的可能性不大，后续商业发射需求主要来源于国内星座组网。以星座规模 12,000 颗 卫星、单星质量 200kg、轨道高度 700km、组网周期 7 年为例，对组网发射需求进行测算， 未来平均每年国内市场对火箭运力需求约为 343t/700km。

3. 供给侧：运力缺口较大，中大型火箭将成为发射主力军

2016 年以来，截至 2021 年 12 月，国内共完成 207 次发射任务，其中长征系列运载火箭 发射共完成 183 次，总发射次数突破 400 次。长征系列运载火箭加速向无毒、无污染、模 块化、智慧化方向升级换代，“长征五号“长征五号乙”运载火箭实现应用发射，“长征八 号“长征七号甲”实现首飞，运载能力持续增强，星际荣耀（未上市）、星河动力（未上 市）等民营企业也成功实现火箭入轨发射，我国运载火箭多样化发射服务能力迈上新台阶。 2021 年，我国共计开展了 55 次各类轨道发射任务，其中成功 52 次。

根据火箭运力统计表进行估算，2021 年国内发射卫星的火箭总运力约为 140.4t/700km， 与未来平均每年对火箭运力需求 343t/700km 差距较大。通过需求测算以及现有运力统计， 我们认为，预计未来国内火箭运力缺口较大，这部分缺口是商业火箭公司的主要市场。

图：2021 年国内发射卫星的火箭运力统计表

结合上述国内星座组网火箭需求测算表，星座组网如果选用小型运载火箭则所需发射次数 过多，组网效率最低，而选用大型运载火箭虽然组网效率最高，但其生产和测发周期较长。 因此从工程实践层面考虑，采用大型和中型运载火箭组网、小型运载火箭补网发射的可能 性较大，且该组网方案与目前国外主要卫星互联网星座组网火箭的选择大致相同。在卫星 发射需求刺激以及现有火箭运力供给缺失下，我们认为，中大型运载火箭将成为未来航天 发射的主力军，而小型运载火箭则用于卫星补网发射。

SpaceX（未上市）

SpaceX 由埃隆·马斯克（Elon Musk）于 2002 年成立，是一家美国航空航天制造商、太 空运输服务提供商，主营业务为火箭发动机、航天飞船、火箭与卫星的研制及提供发射服 务。产品包括猎鹰 9 号和猎鹰重型运载火箭、梅林（Merlin1D）及猛禽（Raptor）火箭发 动机、货运龙、载人飞船和 Starlink 通信卫星。SpaceX 目标是降低太空运输成本以实现 火星殖民化，其最大特色与创新之处在于实现火箭的可回收与可复用，并极大降低发射成 本。

Blue Origin（未上市）

Blue Origin 由亚马逊公司创始人杰夫·贝佐斯（Jeff Bezos）于 2000 年创立，是一家美 国航空航天制造商和亚轨道航天服务公司，旨在通过可重复使用的运载火箭以更便宜、更 可靠的方式进入太空。公司主要产品包括亚轨道火箭（New Shepard）、火箭（New Glenn）及火箭发动机（BE-4）。目前公司正在研制推力更大的 New Glenn 运载火箭，并 与欧洲通信卫星公司等签署了多项商业卫星发射合同。

Rocket Lab（RKLB US）

Rocket Lab 在 2006 年成立于新西兰，2013 年公司注册地及总部改至美国，是一家美国上 市的航空航天制造商和小型卫星发射服务提供商。目前，公司拥有小型运载火箭 Electron， 于 2017 年实现首飞，2018 至 2020 年分别完成 3、6、7 次发射任务。除此之外，公司正 在开发一种名为 Neutron 的新型中型运载火箭。根据官网披露，下游客户除了商业卫星公 司之外，还包括美国 NASA、NRO、DARPA 等机构。

Virgin Orbit（VORB US）

Virgin Group（维珍集团）旗下专注小型火箭的 Virgin Orbit，该公司于 2017 年从 Virgin Galactic（SPCE US）分离出来，专注于开发自己的商业运载火箭 LauncherOne，为小型 卫星提供发射服务。2021 年 1 月 17 日，运载火箭 LauncherOne 成功发射入轨，并部署 了 10 颗立方体卫星。

星际荣耀（未上市）

星际荣耀成立于 2016 年 10 月，致力于研发优秀的商业运载火箭并提供系统性的发射解决 方案。根据官网，公司专注于高品质、低成本、快响应的小型智能运载火箭研发，为全球 小卫星及星座客户提供一体化的商业发射服务。

蓝箭航天（未上市）

蓝箭航天是国内领先的航天运输系统创建及运营的商业公司，成立于 2015 年，国家高新 技术企业，国际宇航联合会（IAF）会员。蓝箭航天致力于研制以液氧甲烷作为推进剂的 中大型运载火箭系列产品，为全球市场提供高性价比、高可靠性的发射服务。蓝箭航天是 全国首家取得全部准入资质的民营运载火箭企业，并于 2018 年 10 月 27 日完成中国首次 民营运载火箭发射。

星河动力（未上市）

星河动力成立于 2018 年，从事低成本商业航天发射业务，发布“谷神星”“智神星”两型 商业运载火箭研制计划，致力于为人类低成本、高频次进入空间提供解决方案。公司核心 产品及服务包括“谷神星”系列小型固体运载火箭、“智神星”系列中型液体运载火箭、 “光年”系列固体火箭发动机、“苍穹”系列液体火箭发动机和姿控动力装置等。

科工火箭（未上市）

科工火箭是航天科工集团为发展商业航天产业而成立的国内专业提供商业航天发射服务的 公司，面向商业航天发射市场推出了快舟系列运载火箭。主营业务包括运载火箭及航天器 研发制造、国际和国内商业发射服务等。公司按照资本、市场、技术深度融合的思路，加 快快舟系列运载火箭型谱建设，将在未来几年形成 200 公斤至 20 吨的发射服务能力。

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