2025年商业航天行业研究报告:大时代的序章,卫星互联网新机遇

  • 来源:国泰海通证券
  • 发布时间:2025/10/29
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商业航天行业研究报告:大时代的序章,卫星互联网新机遇.pdf

商业航天行业研究报告:大时代的序章,卫星互联网新机遇。太空资源竞争背景下,我国进入卫星互联网加速组网期。太空资源作为科技竞争高地,在“先登先占”的游戏规则下,中美已成为唯二具备竞争力国家。以payload统计的全球在轨卫星数量为15621颗,其中美国有在轨卫星10490颗,占全球总量约三分之二,俄罗斯在轨卫星1577颗,中国为951颗。马斯克创立的SpaceX旗下的Starlink是目前世界上最大的卫星组网企业,截至2025年10月,在轨卫星突破1万颗,并完成了商业模式的闭环,实现企业的正向运营。卫星互联网作为具备高技术、重资本、大应用场景等特点的行业,在国家研发实力、...

1. 中国在卫星互联网领域加速发力

1.1. 美在轨卫星规模绝对领先,中国追赶动力充足

美国在轨卫星数量占据全球绝对主导地位。在 SATCAT(卫星目录)中,所有不 属于火箭箭体和碎片的太空物体被定义为有效卫星(payload)。据 space-track.org 统计,截至 2025 年 9 月 20 日,以 payload 统计的全球在轨卫星数量为 15621 颗。 其中美国有在轨卫星 10490 颗,占全球总量约三分之二。中国在轨卫星为 951 颗, 低于独联体(CIS)的 1577 颗,占全球 6%,位居第三。且美国在轨卫星数量是中 国的 11 倍,凸显两国在该领域的巨大差距。

中国正奋力追赶美国卫星规模,卫星发射节奏持续加快。据 space-track.org 统计, 以俄罗斯为主的独联体国家年发射卫星数量维持在 25 颗左右,英国近年发射量则 呈下降趋势。相比之下,中国卫星发射数量从 2020 年的 70 颗增长至 2024 年的 188 颗,成为全球除美国外发射增速最快的国家。尽管在轨卫星总量仍与美国存 在较大差距,中国已于 2024 年在发射增速上实现反超,展现出强劲的追赶态势。

低轨通信星座市场呈现“一超多强”格局,美国星链已确立绝对优势并持续推进大 规模部署,中国以 GW(中国星网)和 G60(千帆星座)等计划奋起直追。截至 2025 年 9 月,马斯克打造的 StarLink 卫星在轨活跃数量为 8371 颗,占全球低轨 互联网星座总量的 89.6%,依托其成熟的卫星量产与可回收火箭发射能力,SpaceX 计划将星座规模扩展至 4.2 万颗卫星,进一步巩固其市场主导地位。此外,OneWeb、 Kuiper 等国际星座也计划部署数千颗卫星,加剧卫星市场资源竞争。相比之下, 截至 2025 年 9 月 28 日,中国千帆星座共部署 90 颗卫星,中国星网主导的 GW 星 座共发射 11 组卫星,且 8 月以来连续发射了 5 组卫星,进入了密集发射期。虽然 中国卫星在轨规模与 Starlink 存在数量级差距,但中国依靠规划的星座计划是目 前唯一能在数量上与美国竞争的国家。

在市场需求爆发与国家战略部署的双重驱动下,中国正积极推进以“千帆”、“GW” 为代表的低轨互联网星座建设,加速追赶美国 Starlink 等全球领先的大规模星座 系统。低轨通信卫星凭借其低时延等技术优势,自 2015 年以来下游应用需求显著 增长,已逐渐成为卫星市场的主流。与此同时,我国中央与地方政府相继出台多 项激励政策,为商业航天发展注入强劲动力。在需求拉动与政策推动的双重助力 下,我国低轨星座计划部署卫星规模预计将超过 2.5 万颗,通过多方协同、生态 共建,全力追赶美国在卫星领域已建立的先发优势。

1.2. 需求段催化低轨通信卫星数量快速扩张

低轨卫星竞赛构成全球空间竞争的主旋律,并直接拉大了中美在轨载荷的整体规 模差距。截至 2023 年 5 月 1 日,统计在轨 Elliptical 型 59 颗、GEO 型 590 颗、 LEO 型 6768 颗、MEO 型 143 颗,LEO(低轨)型卫星占比 89.5%。在 LEO 卫星 中,通信卫星共 5524 颗,占比 73%,体现出应用方向的高度集中。国家层面,美 国在低轨领域的存量优势尤为突出,其 4,932 颗的 LEO 卫星数量与中国(508 颗) 形成近十倍量级的差距,这清晰揭示了低轨卫星是中美空间实力对比的关键差距 所在。

高轨域卫星以其“覆盖优先”的特性,成为卫星通信早期的研发重点。在 2010 年之 前,地球静止轨道卫星(地轨卫星)凭借其覆盖广、位置固定的特点,在通信、 广播及气象等领域长期占据主导地位。高轨卫星只需三颗即可实现全球覆盖,可 满足此阶段通信广播、国际通信等普遍应用场景。此外,高轨卫星轨道定位精准, 技术复杂度相对较低,因而成为早期航天发展的主流方向。2000 至 2009 年间, 全球共发射 158 颗高轨卫星,占总发射量的 46.5%,进一步印证了其阶段性的主 导地位。 StarLink 的成功实践验证了低轨星座的技术可行性,推动卫星通信竞争重心向低 轨领域“性能优先”转变。随着市场需求的演进,用户不再局限于传统广播与语 音通信,低轨卫星凭借低时延、路径损耗小等性能优势逐步成为市场主流。低轨 卫星应用广泛,在物联网、智慧交通、卫星通信等新型技术领域均有涉及。SpaceX 的 StarLink 计划不仅证明了大规模低轨星座的技术可实现性,更开创了商业航天 企业实现盈利的先行模式。2021 至 2022 年间,全球低轨卫星发射占比已分别达 到 98%与 99%,标志着卫星产业的发展核心全面转向以高性能为导向的低轨领域。

低轨星座组网对卫星数量需求庞大,工业化生产带来广阔盈利空间。中高轨星座 (如中国北斗、美国 GPS)一般只需要数十颗卫星就能提供全球服务,技术路径 体现为“以高致广”。但低轨卫星由于单颗覆盖范围小,且相对于地面高速移动, 必须部署上千颗卫星组成的庞大星座才能满足全球无缝覆盖。这种“以量取胜”的 模式,直接催生了对低轨卫星的工业化制造要求,从而为上游的卫星制造、发射 服务乃至整个产业链开创了新的终端需求,且规模化优势带来的大幅降本空间也 将需求下沉到民用市场。

1.3. 四大因素共同推进我国航天商业化进程

1.3.1. 上层政策催化商业航天起步,不断激励其快速发展

自 2014 年起,中国商业航天逐步进入公众视野并步入快速发展轨道。2014 年 11 月《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》首次明确提 出鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设,随后 2015 年 10 月发布的《国 家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025 年)》进一步明确鼓励商业航天 发展,为行业提供了明确的政策指引。在此背景下,翎客航天等一批民营火箭企 业率先进入市场,标志着我国商业航天进入高速发展阶段。 2023 年以来,国家与地方政府密集推出一系列激励政策,“中央+地方”政策体系 进一步提高商业航天地位。2023 年中央经济工作会议将商业航天定位为“战略性 新兴产业”,2024 年政府工作报告提出打造商业航天等“新增长引擎”,商业航天在 在国家产业布局中的地位进一步提升。2025 年 8 月,工信部《关于优化业务准入 促进卫星通信产业发展的指导意见》提出有序扩大低轨卫星互联网市场开放等重 点方向。在此基础上,各主要航天产业基地所在省市也结合区域实际,相继出台 针对性配套政策,与国家层面政策协同发力,共同构建起支撑中国商业卫星产业 高质量发展的“中央+地方”政策体系。

1.3.2. 民营资本不断涌入市场,推动商业航天发展

商业航天作为战略性新兴产业,展现出强劲的市场吸引力与创新活力。据新京报 2024 年初统计,2015 年至 2023 年,全国商业航天新增注册企业数稳步增长,2023 年新增注册企业高达 22769 家。融资方面,同期该领域共发生上百起融资事件, 其中早期融资(B 轮前)占比达 67.5%,反映出资本对行业早期项目的高度关注 与长期看好。截至 2024 年 1 月,民营企业已构成我国商业航天产业的主体力量, 在企业总量中占比达 82.4%,标志着民营资本正成为推动我国商业航天发展的核 心动能。 自商业航天被提出后,我国多个卫星计划陆续启动,成为推动商业航天初期发展 的主导力量。2015 至 2018 年间多家市场主体陆续公布星座计划,为中国低轨卫 星星座的规模化建设奠定重要基础。2015 年 10 月,长光卫星自主研制的中国首 颗商用高分辨率遥感卫星“吉林一号”成功发射,标志着中国遥感卫星商业化的正 式开启。

1.3.3. 两大星座计划领头卫星互联网建设,积极缩小中美卫星规模差距

我国重点聚焦千帆星座与 GW 星座,央企与民营企业协同发力助推巨型星座建 设。2023 年 11 月,我国启动了新一轮商业航天发展战略,明确将 GW 星座和千 帆星座同时列为重点聚焦的两大“巨型星座”计划。在国资委等政府主体的方针 指引下,两大星座计划共布局了 2.5 万颗以上卫星的低轨互联网星座,以对标 SpaceX 的星链计划。此外,两大星座均在运营、制造等环节与民营企业达成了不 同程度的合作,形成了“央企+民营企业”同时发力建设巨型星座的协同体系。

中国低轨卫星产业在前期经历了较长的研发周期,两大星座计划直至 2024 年才 正式开启规模化组网。由于卫星互联网的复杂性和前期研发配套的难度,产业发 展节奏相对稳健。2023 年 11 月,我国启动了新一轮商业航天发展战略,明确通 过财政支持国内两大巨型星座计划——GW 星座(中国星网)与千帆星座(上海 垣信)。直至 2024 年下半年,千帆、GW 星座才相继成功发射首批组网卫星,标 志着我国航天正式开始商业化运营。随后,两大星座均进入密集发射阶段,积极 扩充实轨卫星规模。GW 星座在约九个月时间内连续完成 11 次组网发射,并曾创 下“四天两发”的高频节奏,正稳步缩小与美国星链系统在星座规模上的差距。

1.3.4. 首个商用发射场投入使用,发射端市场化服务能力提升

海南文昌商用卫星发射场发射能力、频率优势显著,为商业航天提供巨大助力。 位于文昌的海南商业航天发射场,是为商业航天高密度、低成本发射需求量身定 制的商业专用卫星发射场。该发射场目前已具备双工位发射能力与“7 天发射、7 天恢复”的发射频率。分别于 2024 年 11 月 30 日、2025 年 3 月 12 日成功执行工 位首次发射任务,并在 25 年 7 月 30 日至 8 月 4 日创下"五天两发"的连续发射纪 录,展现高效运营水平。 商用发射场可有效降低发射成本,发射效率有望进一步提升。在发射效率方面,文昌发射场依托“三平”测发模式等创新设计,可显著降低发射架组装成本,并将 火箭发射准备时间从 20 天左右缩短至 10 天。其位于北纬 19 度的低纬度区位,也 使同型号火箭运载能力提升 10%–15%。为进一步提升规模发射能力,发射场已于 2025 年 1 月启动三号、四号工位建设,预计 2026 年底前具备使用条件。董事长 杨天梁称,全面建成后年发射能力有望突破 60 次,将为我国低轨互联网星座组网 提供高效发射保障。

2. 低轨通信卫星是未来卫星互联网的趋势

2.1. 低轨频谱“先登先占”引发各国激烈竞争

低轨空间频段资源日趋紧张,抢占优质频段具备重要战略意义。随着在轨卫星数 量持续增加,空间频段资源也逐渐稀缺,在卫星宽带的通信频段中,C 频段(5GHz)、 Ku 频段(12-18GHz)、Ka 频段(20-30GHz)都逐渐饱和。因此,Q/V 频段(39- 46GHz/46-75GHz)由于带宽大、容量高等特性,是目前通信卫星领域主要布局的 方向。各国积极推进低轨星座建设,承担着为本国“占频保轨”的战略任务。

Q/V 频段优势明显但开发难度大,目前阶段 Ku、Ka 仍为主要竞争频段。Q/V 频 段的频率宽度要远大于其他频段,可为宽带互联网应用提供良好的资源基础;且 该频段在地球静止轨道卫星上很少使用,高、低轨道卫星相互干扰的可能性较小。 但 Q/V 频段的雨衰和大气吸收比 Ka 频段更加严重,甚至需要激光中继来穿透障 碍物,因此其开发仍面临技术成熟度低与核心器件成本高等现实挑战,研发和部 署周期较长。 目前阶段 Ku、Ka 仍为主要竞争频段,低轨星座计划尽快抢占市场。与 Q/V 频段 相比,Ku 与 Ka 频段作为当前主流频段,在技术成熟度与产业化部署方面仍占据 主导地位。并且 Ku、Ka 等高频波段的可用带宽是 L、S 等波段的数倍。以 StarLink 为代表的低轨通信星座出于“抢占市场、快速商用”的战略考量,优先选择技术 成熟、成本可控的 Ku/Ka 频段实现快速组网与市场覆盖,以确立先发优势并构建 商业闭环,为后续引入 Q/V 等更先进频段奠定基础。

国际电信联盟(ITU)实施的“先登先占”规则,显著加剧了低轨与频谱资源竞争 的紧迫性。低轨和频谱作为稀缺资源,一旦被 SpaceX 等先行者大规模占据,后续 参与者将面临极为被动的局面。根据国际电信联盟《无线电规则》,一国若率先完 成卫星频道资源的申报与登记,即享有该资源的优先使用权。在此基础上,申报 方须在 7 年内发射首颗卫星,9 年内发射 10%的卫星,12 年内发射 50%,并在 14 年内实现全部卫星部署;未能按期达成阶段性目标的,相应资源使用权将视为自 动放弃。SpaceX 已分别于 2014 年、2017 年及 2019 年获取 34 个频段,累计规划 低轨卫星数量达 42622 颗。依据 ITU 规则推算,其最晚需在 2033 年前完成全部 约 42000 颗卫星的部署。截至最新数据,星链已成功部署超过 8500 颗卫星,实际 发射进度有望进一步提前。

2.2. 手机直连与卫星通讯加速落地拉动需求上升

通信卫星下游应用场景呈现多元化发展,其中手机直连卫星(D2C)市场前景明 朗。2025 年 8 月 28 日,工信部发布《关于优化业务准入促进卫星通信产业发展 的指导意见》,重点提出到 2030 年,手机直连卫星及其他新模式、新业态实现规 模应用,发展卫星通信用户超千万。随着 D2C 技术逐步成熟,未来全球数十亿部 智能手机有望成为通信卫星的潜在终端入口。目前,苹果、华为等主流终端厂商 已在高端机型中率先部署卫星通信功能。据 Counterpoint Research 统计,2025 年 第一季度全球手机销量前十机型中,iPhone 16 系列占据四席,三星 Galaxy S25 系 列同样位列前十,反映出卫星直连手机具备较强的市场拓展潜力。

卫星互联网在偏远地区通信领域展现出显著优势。据英国 Avanti 测算,地面宽带 连通最后 1%人口的建设费用是连通前 95%人口的 40 倍,而根据国际电信联盟 (ITU)统计,2023 年全球仍有约三分之一人口处于未联网状态,区域间数字鸿 沟问题依然突出。低轨卫星网络凭借其不受地理条件限制的天然特性,在实现普 遍服务方面具备显著成本效益,能够以较低边际成本扩展覆盖范围,有效支撑全 球广域无缝通信体系的构建。 航空机载方面,空中上网服务市场潜力充足。空中上网服务现已成为继机票价格、 航班时刻后影响乘客选择的第三大因素。中国民航网数据显示,超过 73%的旅客 旅途中第一意愿就是上网,当飞行时间超过 4 小时后,这一意愿接近 100%。中国 移动研究院预测,到 2030 年,中国民航互联网业务客户规模将达到 0.95 亿人次/ 年,显示出空中通信市场蕴含巨大增长潜力。

2.3. LEO-HTS 卫星技术发展前景广阔,成为主要研究方向

2.3.1. 高通量卫星可满足卫星互联网容量需求,成为近期发展重点

高通量通信卫星(HTS)大幅提升了容量并降低了单位带宽成本,是通信卫星未 来的重要发展方向。HTS 卫星概念由“宽带卫星”演化而来,也称高吞吐量通信 卫星,可以工作于 Ku 或 Ka 频段。与传统通信卫星相比,高通量卫星采用多点波 束、频率复用等技术,能提供传统卫星数十倍甚至上百倍的容量,从不到 10Gbit/s 提升到几十 Gbit/s 甚至上百 Gbit/s,平均速率已基本与 4G 持平,可以提供更丰富 的应用场景和更完善的通信保障。

点波束和频率复用技术是 HTS 的两大核心特征。通信卫星采用多点波束可提高 天线的发送、接收增益,并能实现频率复用,但需要大量点波束以实现大范围覆 盖。另一方面,点波束的应用使得距离较远的波束可以复用同一段频率,提升卫 星频谱利用效率,优化数据吞吐容量。二者相互结合,可提升天线增益、频谱利 用效率、数据传输速率及系统容量,天线增益增加 10 倍,系统容量增长 4 倍。

2.3.2. 低轨高通量卫星(LEO-HTS)是各国目前主要研制方向

LEO-HTS 较高轨卫星优势明显,已逐渐传统高轨通信市场。低轨互联网系统凭 借其广覆盖、高带宽、低时延及不受地域限制的特点,能够为全球用户提供高效 的宽带通信服务。随着低轨高通量卫星技术的不断成熟,其正在逐步挤占传统高 轨卫星通信市场份额。受星链低成本、低资费服务的冲击,北美两大高轨通信运 营商用户数量显著下滑:HughesNet 用户数从 2020 年的 150 万下降至 2022 年的 122 万;同期,Viasat 用户也流失约 10 万户。

低轨宽带互联网支持用户数量大、覆盖能力强,成为发展主流。20 世纪传统高轨 卫星通信系统只支持互联网应用,其互联网模式通常采用星状网或星状网状混合 架构,支持远端用户群经过用户站、中心站到互联网的访问。而新兴的低轨宽带 卫星互联网需要多地面关口站互联或者星间互联,系统建设成本高。但因卫星轨 道低,信号空间衰减小,同等条件下可提供更高的用户站接入速率和单用户站支 持的上网用户数,同时对高纬度地区具有更好的覆盖能力,因此成为近几年全球 发展热点。

2.3.3. 星链已在低轨高通量卫星领域超前布局,中国追赶紧迫性提升

StarLink 在 LEO-HTS 各应用领域均领先,中国紧迫开展相关技术性试验。低轨 高通量卫星在物联网(LoT)、机上连接(IFC)等领域均有广阔应用前景。2022 年 6 月 SpaceX 公布了采用薄型相控阵天线的星链航空版本使用终端,到 2023 年初 美国 JSX 航空公司就已经实现了机载星链的免费服务,下载速度在 76~135Mbps 之间,上传速度为 6.34Mbps,时延 54ms。相比之下,我国于 2023 年 1 月才首次 在民航客机上完成高速互联网机载接入试验,且仍依赖地球静止轨道通信卫星。 这表明我国在机载卫星通信方面仍处于高轨卫星试验阶段,700ms 的时延对航空 运行安全存在一定不利影响,相关场景应用整体仍处于落后状态。

3. 中国卫星研发格局演变

3.1. 20 世纪 50-70 年代:技术储备阶段

我国于 1958 年正式提出人造卫星研制任务,标志着中国航天事业自主发展的开 端。1958 年党的八大二次会议上明确指示“中国也要搞人造卫星”。随后,首颗人 造卫星“581”任务被列为当年国家首要科研项目,由钱学森担任项目组长。但受 限于当时科研基础条件,以及中苏关系变化,我国决定暂缓卫星研发,转向立足 自主的探空火箭研制路径。 随着技术积累与条件改善,人造卫星计划以“651”任务代号于 1965 年重新启动, 首颗卫星方案也在同年确定。在历时数年的技术准备和运载火箭能力提升基础上, 1965 年“651 任务”获得批准,人造卫星研制工作正式重启。同年 11 月,“东方 红一号”卫星方案正式确定,以“上得去、抓得住、听得到、看得见”为总体目 标,由中国科学院与第七机械工业部分别承担卫星本体和运载火箭的研制任务。 1970 年,我国首颗人造卫星“东方红一号”发射成功,具有重要战略意义。经过 四年技术攻关,中国空间技术研究院于 1970 年 4 月 24 日成功将“东方红一号” 送入太空,使我国成为全球第五个独立发射人造卫星的国家。该卫星重量较世界 首颗人造卫星“斯普特尼克一号”增加一倍,升空后各仪器实际在轨工作时间均 超过原定 20 天的设计寿命。据航天五院总设计师范含林指出,该卫星的成功研制 为后续航天事业发展奠定了坚实技术基础,并构建起完整的航天工程体系。

3.2. 20 世纪 70-80 年代:试验探索阶段

航天发展初期阶段,卫星研制工作由科研院所绝对主导,核心目标聚焦于实现从 无到有的技术突破与试验。该阶段主要由美苏两国在冷战背景下的太空竞赛所驱动,以达成国家战略目标与科学探索为首要任务。在此阶段,政府作为唯一的投 资方、开发方和使用方,全面主导航天产业进程。

本阶段我国成功发射多颗实验性卫星,实现多项关键技术突破。早期受限于技术 条件,军事侦察与国土普查所需的高清晰度影像需依赖底片拍摄,使返回式卫星 成为不可或缺的技术路径。航天五院于 1966 年启动返回式卫星研制工作,并于 1975 年 11 月 26 日成功发射我国首颗返回式卫星。该卫星按计划于 12 月 2 日顺 利返回地面,使我国成为全球第三个掌握卫星返回技术的国家。与此同时,“实践 一号”“东方红二号”试验星先后升空,逐步弥补了我国在多项卫星技术领域的空 白,推动中国航天稳步追赶美苏技术发展进程。

3.3. 20 世纪 80 年代末至 20 世纪末:工程应用阶段

东方红系列引领我国卫星通信高速发展,成为卫星水平标杆。1986 年 2 月 1 日, 我国首颗实用通信广播卫星东方红二号成功发射,标志着卫星通信正式从试验阶 段迈入实用阶段。为匹配国民经济发展不断增长的通信需求,同年我国正式启动 第二代通信卫星——“东方红三号”的研制工作。1997 年 5 月 12 日,“东方红三 号”卫星成功发射,其携带的 C 频段转发器数量由 4 个增长到 24 个。东方红三 号一举扭转了“九五”之后我国主要依赖国外通信卫星的尴尬局面,还作为公用 平台带动了“天链”等多型通信卫星的蓬勃发展。 我国卫星研制目标逐步由技术验证向实际应用转变,初步形成多系列卫星体系。 在气象卫星领域,航天八院前身(上海航天局)自 1977 年起开展风云系列气象卫 星研制,并于 1988 年成功发射风云一号卫星。此外,“资源一号”卫星与 1999 年 成功发射,开启了传输式遥感卫星的新时代。多个卫星系列不断拓展我国的卫星 应用领域,共同构建起我国早期应用卫星体系。

3.4. 21 世纪初至今:商业航天阶段

商业航天蓬勃发展,民营企业成为重要力量。以美国太空探索技术公司(SpaceX) 为代表的私营航天企业迅速崛起,中国卫星制造产业也由此逐步从政府主导向市 场驱动过渡。目前,我国已形成以航天五院旗下中国卫星等传统国家科研院所及 央企,与上海垣信、银河航天、长光卫星、微纳星空等新兴商业公司共同推进我 国低轨卫星星座建设的新格局。

国内卫星制造工厂设备配套体系完善,产能有望持续提升。设计年产能位居全国 首位的海南卫星超级工厂于 9 月 17 日宣布累计完成形象进度 90%,预计 10 月底 达到交付条件。此外,时空道宇以及上海垣信持股的格思航天均已建成具备数百 颗卫星年产能的制造基地。我国卫星工厂产能规模持续攀升,规模化与柔性化生 产水平稳步推进。

当前,我国卫星制造产能已形成适度超前布局,为后续大规模星座组网提供了必 要的产能储备。数据显示,2024 年全国共执行火箭发射 68 次,2025 年截至 9 月19 日累计发射 56 次;然而,适用于一箭多星发射所需的卫星堆叠与集成技术尚 未实现规模化应用。综合测算表明,当前卫星产能已超出火箭发射体系的现有承 载能力,待发射节奏进一步提升并实现有效匹配后,卫星产能将全面释放,支撑 各低轨通信星座的快速组网需求。因此,我国目前低轨卫星制造的主要发展方向 在于降本而不是增产。

4. 关注低轨通信卫星的关键零部件

4.1. 卫星制造成本主要分为卫星载荷与卫星平台

卫星载荷是完成特定任务的功能设备。卫星载荷是卫星入轨以后发挥其核心功能 的部件,是在卫星平台上安装一些设备而满足特定任务或功能的需求。载荷主要 分为天线分系统(价值占比 75%)与转发器分系统(价值占比 25%)。天线分系统 主要用于实现空间中的电磁波信号与电缆中的电信号的转换,而转发器分系统负 责接收、处理和重新发送通信信号。T/R 组件在天线分系统中价值占 50%,是整 个卫星载荷中价值占比最高的核心零部件。

卫星平台是每颗卫星有效载荷的支持系统。卫星平台是为有效载荷在轨正常工作 提供支撑、保障和服务的所有分系统的集合。根据系统功能划分,卫星平台通常 包含姿态控制、电源、结构、测控、热控与星务管理等分系统(返回式卫星另含 着陆系统)。其中,姿态控制系统价值占比最高,约占卫星平台总成本的 40%,是 平台中价值最大的分系统。

卫星载荷通常针对特定航天任务进行定制化开发,卫星公用平台是规模化生产的 主要方向。由于卫星功能稳定性与任务目标紧密相关,载荷往往需根据任务需求 从零开始设计,在实现大规模量产前基本属于定制型项目。相比之下,无论搭载 何种有效载荷,卫星平台的基础功能均保持一致。因此,当前卫星平台产品普遍 注重集成化与通用化设计,遵循“卫星公用平台”的研发理念。在我国卫星生产尚 未规模化的背景下,卫星载荷的大幅降本难以实现,成本优化压力主要集中于平 台的通用化设计与规模化生产环节。 推进规模化生产可增加卫星载荷成本占比,“以应用为中心”是低轨通信卫星的理 想标准。根据艾瑞咨询的数据,一般情况下定制卫星的成本结构中,平台以及载 荷两个部分各占 50%;在定制卫星形成一定规模的批量生产时,平台成本被分摊, 在单个卫星中的成本占比可以下降到 30%;而对于商业卫星公司而言,理想情况 下平台占卫星总成本的比例低至 20%左右。

4.2. 规模化部署带来降本空间

目前国内卫星平台尚未形成规模化生产,成本有待进一步摊薄。我国卫星平台主 要研制方为航天五院旗下的中国卫星,其成功开发了 CAST10、CAST20、 CAST2000、CAST3000、CAST4000 等多个具有国内领先、国际先进水平的小/微 小卫星公用平台,形成了覆盖 1kg~1000kg 小/微小卫星的公用平台型谱。美国卫 星研制起步早,卫星平台的规模化进度比中国快,因此其卫星平台成本占比较低,中国后续形成规模化生产后,有望将卫星平台的成本价值比降低至较小区间,进 而将主要制造成本集中于有效载荷。 优化卫星总装流程,可进一步提高卫星生产效率。根据卫星整星总装、集成和测 试过程(assembly,integration and test,AIT)的工作流程,AIT 工作一般可划分为总 装、电测试和各项环境试验三大工作包。通过总装流程优化,最终可将批产星 AIT 周期由 1 年以上缩减为 3 个月,将发射场工作周期由 35-55 天缩减为 20 天。

星链的经验借鉴在前,卫星降本空间较大。2023 年 11 月,马斯克在 X 上发文表 示星链计划已经实现了现金流平衡,证明该模式在商业层面的可行性。马斯克声 称星链单颗卫星的制造成本已低于 50 万美元1,相比之下,我国商业卫星制造成 本仍处于千万量级——以微纳星空中标 10 颗遥感小卫星、总价 8 亿元2为例,单 星成本约为星链的 10 倍以上,显示我国在卫星制造环节仍存在显著的降本空间。 中国有能力在生产端复用星链的规模化生产模式。星链在成本与规模上的突破, 得益于其深入贯彻“制造优先、集约高效”的敏捷制造理念。该模式高度契合低轨 卫星低成本、大规模制造的需求,中国卫星制造企业可借鉴并复制这一路径,充 分融合技术、管理与组织优势,加速推动卫星产能扩张。

美国超前布局低轨卫星领域,其多项专利技术为国内发展提供了参考路径。2008 年 SpaceX 的猎鹰 1 号火箭首次成功入轨,而到 2015 年中国商业航天正式起步之 际 SpaceX 已实现猎鹰 9 号一级火箭的首次成功回收。美国凭借其在卫星领域的 超前布局,在卫星在轨规模和成本控制方面建立起显著领先优势。SpaceX 在低轨 通信卫星领域已布局多项技术专利,其卫星轨迹规划、抗干扰及星间链路等技术 已成为行业标杆,也为国内低轨卫星领域的技术突破提供了清晰的技术演进路径。

中国在卫星制造领域持续推动成本优化,于制造端快速缩短与美国差距。长光卫 星研制的“吉林一号”低轨遥感卫星系列,通过贯彻“星载一体化”设计理念, 在维持高分辨率性能的基础上,依托持续技术迭代实现卫星重量与制造成本的显 著下降,并逐步形成规模化制造能力。该降本增效的技术路径与商业模式正延伸 至通信卫星领域,千帆星座等低轨通信卫星,通过推进标准化平台设计与工业化 批量生产,进一步验证了这一发展逻辑。基于此可判断,中国低轨通信卫星的单 星制造成本应呈现出与“吉林一号”相似的快速下降趋势。

中国卫星产能建设进入加速落地阶段,推动卫星应用效率持续提升。在制造端, 依托于体系完整、链条齐全的工业基础,中国已在海南、上海、武汉等多地布局 规模化卫星制造工厂。其中,海南卫星超级工厂配套建设国际星箭协同研发中心, 卫星在出厂前即完成与火箭的组合测试,以“星箭组合体”的状态就近发射,显 著加速了卫星研制与市场应用的衔接进程。

4.3. 技术突破和降本带来核心零部件新机会

4.3.1. 相控阵天线可保证低轨通信质量,T/R 组件是其功能核心

有源相控阵天线凭借其波束灵活控制能力,已成为低轨通信卫星广泛采用的关键技术。该天线通过调控阵列中各辐射单元的馈电相位与幅度,实现波束指向与形 状的重构。由于低轨卫星相对于地面高速移动,要求通信系统具备快速跟踪与精 准波束指向能力。有源相控阵天线可以通过改变每一天线单元通道传输信号的相 位与幅度,从而实现天线波束的快速扫描与形状变化,来满足通信卫星波束指向 的快速迭变。这一技术优势使其逐步成为低轨通信卫星天线的主流方案。

相控阵系统最核心的部件为 T/R 组件(价值占分系统 50%)。T/R 组件由发射 (Transmit)和接收(Receive)通道组成,是雷达或通信系统实现信号收发放大的 核心组件。它接收微波信号放大后输出,并将发射信号经功率放大后由天线发射 出去。一颗卫星可能搭载数百至数千个 T/R 组件,目前低轨通信卫星对 T/R 组件 的要求是体积小、重量轻、同时需要更高效率降低发热量。

4.3.2. 激光通信成为星间互联的优先选择

星间链路是互联网星座从“接入网络”到“空间网络”的核心技术。低轨卫星通 信网络包括空间段、地面段和用户段三部分,其中空间段内卫星与卫星之间的通 信链路被称为星间链路。低轨互联网星座通常包含庞大的卫星规模与多个轨道面, 单颗卫星的覆盖范围有限,需要通过星间链路实现与同轨面、跨轨面的卫星间数 据信息的交换、转发。通过引入星间链路,星座可扩大通信覆盖范围,并增加通信稳定性、降低通信时延,最终实现空间网络的连接需求。

星间激光通信较传统微波通信优势明显,成为主流技术路径。目前主要的星间链 路通信介质为微波与激光。星间激光通信是一种利用激光束作为载波在空间进行 图像、语音、信号等信息传递的通信方式相比传统的微波通信,空间激光通信以 其大通信容量、小体积、高保密性等优点,成为星间组网的首选方案。该通信方 式可在实现设备轻量化的同时提供极高传输带宽,显著降低卫星星座系统对地面 网络的依赖,从而有效减少地面信关站的建设数量与整体部署成本。据太空与网 络公众号 2024 年 6 月统计,当时 StarLink 发射的 5600 余颗活跃卫星中有近 3000 颗星带有星间激光通信,比例超 50%。

4.3.3. 霍尔电推进技术能实现卫星的高性能姿控需求

霍尔推力器凭借其高推力密度与高安全性等优势,在航天器推进领域展现出显著 的应用价值。霍尔电推进属于电推进技术的一种,基于霍尔效应,利用静电场对 离子进行加速并产生推力。该类型推力器具有运行电压低、安全性高的特点,适 用于大功率推进场景。其推力密度可达 1–3 mN/cm²,与传统的化学能推进相比, 能够大幅节约航天推进剂消耗,进而提升卫星有效载荷承载能力。此外,由于卫 星升空后处于微重力环境,需要微小推力,而霍尔电推进具备推力波动小、输出 一致性好等特点,有助于提高航天器的姿态稳定度。

在航天任务中,霍尔电推进已获得广泛应用,成为姿态控制系统的主流技术路径。 随着新型航天器对载荷占比及姿态控制精度要求的不断提高,高性能空间动力需 求日益凸显。霍尔电推进技术所具备的综合性能优势,能够较好地契合上述发展 趋势,近年来已在多项航天工程中实现应用。据统计,截至 2016 年 12 月,国外 已有 556 台霍尔推力器部署于 117 颗航天器。以美国 LS-1300 平台卫星为例,其 所采用的 SPT-100 型霍尔电推进系统,将姿态误差较原有水平降低约 80%,体现 出其在卫星姿态控制方面的显著提升效果。 为应对低轨卫星星座的大规模部署需求,霍尔电推进系统正围绕“降本增效”展开 持续迭代。由于元素周期表 0 族稀有气体(氩、氪、氙等)的化学惰性与电离特 性,霍尔电推普遍采用氙气作为推进剂。但全球氙气年产量有限、价格居高不下, 难以支撑低轨卫星的规模化应用。为降低工质成本,SpaceX 率先在其卫星推进系 统中采用氪气,其成本较氙气下降约 40 倍。此后,在第二代星链卫星 V2 Mini 版 本中,其霍尔电推进一步创新引入氩气作为推进剂。氩气不仅更易获取、价格低 廉,据国外估算,此举可使单星成本降低 3–5 万美元。在性能方面,SpaceX V2 Mini 所搭载的霍尔电推进器推力已提升至初代的 2.4 倍,比冲亦提高至 1.5 倍, 显著增强了卫星的轨道调整效率与全生命周期机动能力。因此,在兼顾系统可靠 性的基础上,通过推进剂替代与性能提升实现“更优成本-性能比”,已成为当前霍 尔电推技术发展的明确趋势。

4.3.4. 柔性太阳翼以轻量化特点高度适配低轨微小卫星

柔性太阳电池阵技术正成为国内外航天器能源系统的主流发展方向。与传统刚性 太阳电池阵相比,传统方案受限于结构机构重量及铝蜂窝夹层基板的厚度与收拢间距限制,其质量比功率和收拢状态下的体积比功率均存在明显瓶颈。而柔性太 阳电池阵采用柔性薄膜基板,电路与基板总厚度不足 1 毫米,收拢时电池板之间 呈压紧状态,不仅大幅提升了质量比功率,也显著优化了收拢体积下的功率密度。 同时,该技术具备优异的结构适应性,能够贴合航天器复杂外形展开布局,从而 更高效地利用航天器表面空间,提升整体发电能力。基于上述优势,柔性太阳翼 已被视为航天器能源系统演进的关键路径之一。 柔性太阳翼的实现依赖于多项关键技术的协同突破,其结构设计亦呈现出多元化 框架并行的应用趋势。在微重力、大温变等空间环境下,柔性太阳翼的结构部件 需同时满足尺寸稳定性、结构刚度与轻量化的严苛要求,对翼上组件提出了极高 标准。在材料与工艺层面,薄膜封装需具备优良的耐候性能以抵御原子氧等空间 环境侵蚀;柔性电路及其接点须兼具高机械柔韧性与抗疲劳特性;而砷化镓等柔 性电池则需在卷绕、展开及长期在轨过程中保持电性能稳定,这对电池材料与封 装工艺提出了持续挑战。目前,空间柔性太阳翼主要发展出手风琴式、扇形展开 式与卷绕式三类主流构型。各类构型在展开可靠性、功率体积比与适应性等方面 具备不同特点,已逐步适配于差异化的航天任务与平台需求。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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