卫星互联网迎指数级增长,投资如何介入其中?

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星舰二次试飞虽败犹荣,卫星产业迎来黄金发展时期。

图片来源@视觉中国

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文 | 奇偶派,作者 | 叶子,编辑 | 钊

“钢铁侠”马斯克的“移民火星计划”,近日又有了最新的进展。

北京时间11月18日21时许,SpaceX公司的星舰(Starship)再次进行入轨飞行试验,而这也是继七个月之前首飞的再次尝试。起初,助推火箭工作正常,并与星舰成功完成了一二级之间的热分离,但一级助推火箭在返航的过程中发生爆炸,数分钟后,伴随着星舰飞船偏离航向失去了联系,SpaceX也主动进行了引爆。

在第二次尝试中,虽然一级助推火箭和星舰都发生了爆炸,但这次发射完成了重要的技术验证,也解决了上一次发射中主要存在的问题:经过技术改进,这次发射没有损毁发射台;星舰与助推火箭成功完成“热分离”。从这个角度看,本次发射也算是部分成功。

在发射当日,马斯克在社交媒体上转引SpaceX公司账号发布的“星舰”发射时的画面,并写道:“祝贺Spacex公司的团队!”美国宇航局局长比尔·尼尔森也在X上祝贺SpaceX团队“在今天的飞行测试中取得了进展”。他说:“太空飞行是一次大胆的冒险,需要敢于尝试的精神和大胆的创新。今天的测试是一个学习的机会,然后再次飞行。”

而之所全球都如此关注星舰的发射情况,主要有三大原因:

首先,从远期的发展来看,作为人类有史以来最大的完全可回收火箭,目前SpaceX单公斤投送成本目前不足一万元,仅为中国的二十分之一,而星舰如果成功发射回收,将彻底改写人类航天史,单公斤投送成本有望降到100美金,重返月球、火星移民、太空旅游、火箭航班都将不再遥远;

其次,在卫星的具体应用中,Starship将进一步提升Starlink的基建能力,Starlink V2版本的卫星将会进入大规模发射阶段,进一步拉开跟全球其他竞争者的差距,手机直连等新的应用将层出不穷;

最后,从大国竞争的战略角度来说,星舰成功将进一步巩固美国在新一轮航天竞赛中的优势,其他国家与美国在航空探索上的进度确确实实地被拉大了,很大程度上会对其他国家的卫星互联网、商业航天、深空探测等环节形成强势倒逼。

可以说,虽然目前商业航天仍然处于早期起步阶段,在数月来看偏向主题投资,但在低轨卫星占位战争愈演愈烈的当下,其在中期维度及产业方向确定性极强,必将成为重要的科技主线之一。

那么,商业卫星的用途有哪些?为什么各个大国都在当前这个时间点上争相发射低轨卫星?相关产业链上又有哪些值得关注的企业呢?

01 21世纪会再现“太空竞赛”吗?

最近一年以来,卫星产业对于国内消费者来说接触最多的莫过于在通信上的应用,华为Mate与P系列旗舰机纷纷“上马”卫星服务,2022年9月,华为发布Mate 50系列,支持发送北斗卫星消息,首次实现大众智能手机卫星通信能力。2023年3月,华为P60系列成为华为首个支持发送和接收的双向北斗卫星消息功能的机型。

而在今年9月,华为发布的Mate 60 Pro,首发配备了卫星通话功能,这也是首款支持卫星通话的大众消费级智能手机,成为了许多大众消费者们首次直接接触卫星通信的窗口。

图源:华为官网

但是,或许很多读者有这样的疑问,在基站遍地的当下,卫星通信究竟是不是鸡肋?在生产生活中真的有用处吗?答案是有用,并且有很大作用,卫星通信作为同卫星导航、卫星遥感并列的三大应用,是目前通信技术发展道路中不可或缺的一环。

其实,走到这一步,卫星互联网其实经历了与地面通信网络竞争、对地面通信网络补充、与地面通信网络融合三个阶段,而在5G快速拓展应用,6G随时可能取得突破的当下,卫星互联网与5G/6G技术相融合成为了目前技术发展的必然趋势。

在5G时代里,无论是商用领域还是军用领域,卫星互联网都有着举足轻重的地位。

商用领域中,从空间上来讲,在山区、荒漠、海洋、天空等地面网络建设困难的区域,卫星互联网具备无死角广域覆盖的优势,将荒无人烟、人迹罕至的孤立地区连成融合网络;而从时间上来看,卫星互联网可以提供连续不间断的网络连接服务,大幅度增强5G移动通信技术在物联网设备、飞机、轮船、汽车等移动载体用户端的应用,解决5G网络的时空间隔问题。

而在军用领域里,5G与卫星互联网成为“黄金组合”,卫星5G具有高速率、低时延的特性,可以高效采集、传输、处理海量战场数据,实现实时战场态势感知甚至超前感知。在2022年打响的俄乌战争中,“星链”在乌军对俄重要作战平台、军方要员的杀伤方面发挥了重要作用。

Maxar公司在俄乌战争爆发前拍摄的卫星图像,清晰显示了俄军的部署情况

而在未来的6G时代中,卫星互联网更是不可或缺的重要组成部分。

6G时代的一大目的,是解决海、陆、空、天等地域覆盖受限的问题,拓展网络通信技术在人类生活环境空间方面的广度与深度,促进互联网技术进一步向空、天、地、海一体化方向延伸。而要完成这样的目标,构建卫星互联网便是其中的重中之重,建成后将实现全球范围内的无间隙覆盖,形成人、事、物全面互联互通的互联网通信网络。

此外,6G时代中云计算、大数据、人工智能等技术也将进一步集成整合,对未来无线传输速率有极高的要求,卫星互联网也是众多解决途径中的最优解。

而在卫星通信之外,我们耳熟能详的北斗卫星,则是卫星导航的具体应用。

卫星导航是指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术,一般由多颗导航星座、地面段地面台站和用户定位设备三部分组成,为全球各类军民载体提供全天候、高精度的位置、速度、时间信息。

目前,卫星导航系统已经成为重要的军民两用设施,据赵宇昕《卫星导航的应用》介绍,民用卫星导航系统已渗透国民经济各部门,广泛应用于海洋、陆地和空中运输的导航。具体而言,包括智能运输、林业保护、精细农业、电网运检、应急救援、个人导航定位等地面位置服务与诸多海洋、航空、太空位置服务,都是卫星导航系统的应用。

而军用导航系统则从根本上解决了空中、陆地和海军事运载体、武器的定位和导航问题。如GPS在海湾战争、美国对伊拉克实施“沙漠之狐”行动中都发挥了重要的作用。

目前,全球大国都在已经在该赛道中持续竞争了多年,目前全球卫星导航系统包括美国GPS、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)、欧洲伽利略(Galileo)和中国的北斗卫星导航系统(BDS)。

此外,受益于政策的支持,卫星遥感的市场规模也正在快速扩大。

卫星遥感是以人造地球卫星为遥感平台,利用无线电、雷达等技术手段,从太空直接对地表目标实施观测、感知的综合性探测技术。

而其普及开来的原因,是因为可充分发挥卫星轨道高、飞行速度快、不受国界和地理条件的限制等优势,观测幅宽可达数千米甚至上千千米,能在短时间内获得大面积数据,而这些都是地面遥感和航空遥感所不能及的区域。

卫星成像模拟仿真图

近五十年来,战争所带来的空间技术的竞争也极大促进了卫星遥感技术的发展,自1980年起,日、法、印、俄、德、中等国家相继发射遥感卫星。目前,卫星遥感已经广泛应用于科学研究和工农业生产领域,包括国土普查、石油勘探、铁路选线、海洋海岸测绘、地图测绘、目标点定位、地质调查、电站选址、地震预报、草原及林区普查、历史文物考古等多个领域。

在2016年至今的七年间,在国家政策的牵引之下,商业航天快速发展,卫星遥感的经济性也快速体现,截至去年年末我国拥有在轨遥感卫星332颗,位居全球第二,仅次于美国(499 颗),在相关技术层面更是领跑全球。

李劲东《中国高分辨率对地观测卫星遥感技术进展》,资料来源:信达证券

其实,从卫星通信、卫星导航、卫星遥感三大应用的推进路径来看,各国都在快速推进卫星应用相关进展,但为什么今年以来无论资本市场还是实体行业,又进一步加紧了“放飞”的节奏?甚至又出现了如美苏一般太空竞赛的情况?

想要解答这个问题,就需要普及一个概念,根据《无线电规则》频率划分,可氛围L、S、C、X、Ku、、Ka、Q/V多个频段,但早在2016年SpaceX提交频段规划时,Ka、Ku频段已经渐趋饱和,所以加速占领Q、V频段,已经成为了当务之急。

资料来源:电子工程世界,SpaceX,中泰证券研究所

此外,近地太空虽然看似空间很大,实则十分拥挤,多国卫星都在“排队”上天。

在“僧多粥少”的情况下,ITU(国际电信联盟)要求在提交申请后的7年内必须发射第一颗卫星,并在投入使用的监管期结束后两年内部署其星座的10%,然后五年内部署50%,再七年内完成星座部署。换言之,星座计划在9年内必须发射总数的10%,12年内必须发射总数的50%,14年内必须全部发射完成,否则需对申报的网络资料进行相应缩减。

而中国星网则在2020年9月的时候,向ITU申报了两个低轨卫星星座,总计12992颗卫星,需要在7年内完成发射,不然就得拱手让出,假设我们每发火箭可以带30颗卫星,那么需要433发才能发完。

按照一些业内专家的估算,这些火箭的量产和发射,至少需要两年的时间。因此我们最晚需要在2025年9月前,获得成熟量产的可回收火箭技术或通过其他方法大幅降低发射成本,而这个时间点距离现在还有不到两年,相关资本及产业加快节奏也是情理之中的事情,而其他国家的进度或快或慢,但都大抵类似,于是21世纪的“太空竞赛”便开始了,资本市场中个股的成长性与预期差也随之产生。

02 提升运力+实现回收,成为卫星发展胜负手

不过,想要寻找资本市场中有较好的成长性与较大预期差的企业,前提是要了解卫星产业链的每个环节及其价值,还有竞争中的相关要点。

从构成来看,卫星互联网一般由卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大环节构成。

其中卫星制造与发射环节,便如其名字一般,是将卫星制造出来并发射向太空中的过程,包括了卫星平台、卫星载荷与火箭制造和发射服务。而地面设备主要包括固定地面站、移动式地面站(动中通、静中通等)及用户终端。

卫星运营及服务主要包括卫星移动通信服务、宽带广播服务及卫星固定服务等,一般可分为空间段卫星运营服务和地面段卫星应用服务两部分。

资料来源:罗德与施瓦茨,信达证券研发中心

而在各个环节之中,运营与服务、地面设备是卫星产业价值链的主要环节,他们各自的产业规模达到了1133亿美元与1450亿美元,合计市场规模在卫星产业规模中的占比达91.9%,也成为了远期来看成长性最好的环节

但是,当前卫星互联网处于空间段和地面段的基础设施建设阶段,在当前“太空竞赛”的背景下,卫星制造与卫星发射产业是当前最急需、也是资本最关注的环节,所以从短期来看,卫星制造与卫星发射环节将迎来一波建设热潮。

更加具体一些,便是如何降低卫星制造成本与部署成本的问题,而进一步加大运力并实现回收技术,是当前主要攻克的技术要点。

由于每次发射所耗费的火箭和燃料的成本都是固定的,因此每次火箭发射能够运载更多卫星,则单颗卫星的发射成本也会大幅下降,星座建设的周期和成本也相应减少,因此如何加大单次火箭发射的运力,即“一箭多星”,成为了商业航天关注的重点领域之一。

2021年中,美国SpaceX猎鹰九号火箭在肯尼迪航天中心SLC-40准时发射起飞,成功完成了“运输者1号”发射任务,携带143颗卫星进入太空,创下单次发射卫星数量的新纪录。

如此多的卫星一次性发射,固定成本被大大分摊,相关的价格也十分低廉,据报道,本次发射中每个分配器的卡槽位置报价100万美元,可搭载200千克卫星,超过200kg的附加质量也仅为5000美元/公斤。

而我国的火箭运载能力也在快速发展,自1981年首次完成一箭多星发射后,2021年完成了“一箭九星”的发射任务。今年6月15日,长征二号丁运载火箭也成功将吉林一号高分06A星等41颗卫星发射升空,创下我国一箭多星的记录。

在提升火箭运力外,掌握回收技术也是是降低发射成本的关键。

发动机作为火箭中价值最高的部分,其造价往往占火箭研制成本的一半以上,通过火箭回收对发动机进行重复利用,可大幅降低成本。过去需要重新制造一枚火箭,在火箭回收检修后只需加上新的子级便可重新发射,火箭投送能力便能得到进一步提升。

据民生证券,目前火箭回收以SpaceX研制的猎鹰九号火箭为代表。在经历过数次回收试验失败后,猎鹰九号火箭于2016年4月完成难度极高的海上垂直回收任务,并在次年3月成功将回收后的火箭再次发射,完成历史性突破。

截至2023年4月,SpaceX已进行了151次这样的重复发射。目前,SpaceX能够回收火箭的第一级助推器和整流罩两个主要部分。2023年7月9日,SpaceX已经创下同一助推器第16次成功发射并回收利用的历史性记录。

此外,从技术上改进抗辐照加固器件、采用商用货架器件、结合系统冗余技术等等众多方法,均可降低发射成本,并且各技术团队都在不断推进之中。

03 万亿市场大红利,哪些企业来瓜分?

在了解产业链后,产业链上稀缺性强、预期差大的企业便很好寻找了,而本文也同第二部分一般,介绍两家分属于卫星制造发射层面与地面段的企业。

其中,铖昌科技作为国内少数能够提供相控阵T/R芯片完整解决方案的企业之一,在卫星制造产业链中有着极强的稀缺性。

主营业务方面,公司主要要向市场提供基于GaN、GaAs和硅基工艺的系列化产品以及相关的技术解决方案,产品主要包含功率放大器芯片、低噪声放大器芯片、模拟波束赋形芯片及相控阵用无源器件等,频率可覆盖L波段至W波段。

目前,相关产品已应用于卫星探测、卫星遥感、卫星通信、卫星导航、电子对抗等领域,或者在星载、机载、舰载、车载和地面相控阵雷达中列装,亦可应用至卫星互联网、5G毫米波通信、安防雷达等场景。

而在卫星互联网产业的布局上,公司在2022年年报中透露,早有相关研究,已经提前布局低轨卫星领域。据信达证券,公司早期致力于星载相控阵领域的技术研发和市场开拓,星载雷达主要用于地面成像、高程测量、洋流观测及对运动目标的实时监测等,对相控阵T/R芯片的性能、稳定性、可靠性要求极高。

铖昌科技产品在相控阵系统所处位置,图源:铖昌科技2022年年报

公司率先推出的星载和地面用卫星互联网相控阵T/R芯片全套解决方案,从元器件层面助力我国卫星互联网快速、高质量、低成本发展,并基于在星载领域的技术积累,拓展产品应用领域进展可观,2022年公司地面相控阵用T/R芯片增速较快,地面产品主要以各类型地面雷达为主,已成为公司的重要收入来源之一。

而在地面段的建设中,震有科技作为卫星通信核心网供应商,长期受益于卫星互联网通信的发展。

震有科技是国内首个卫星核心网供应商,深度布局卫星通信技术。公司主要提供卫星通信的核心网业务,2019年,震有科技承建天通一号卫星核心网并顺利开通,成为国内首个卫星核心网建设并成功商用的供应商。

2022年与中国电信卫星公司签署战略合作协议,建设卫星通信联合实验室,开展卫星通信关键技术攻关并积极推动技术研究成果的转化。

同时,公司积极参加卫星通信的标准体系建设和方案论证设计,已开展基于星地融合的网络切片技术研究等课题,并在2023上半年中标多个卫星互联网核心网项目。根据公司公告,截至2023年7月31日,公司累计取得卫星业务相关订单金额为1.53亿元。

在技术侧,公司创始团队具备多年通信行业技术经验,其中核心高管与技术人员大部分师出华为。为打造产品系列技术优势,公司坚持在研发费用上大量投入,形成了包括5G核心网、IMS、RCS、UPF、XG(S)-PON、OTN-CPE、MSAN 等覆盖核心层、汇聚层和接入层的全网络产品体系。公司也是行业内少数提供全系列10G PON产品/IMS核心网/卫星5G核心网(并具备项目经验)的厂家之一。

实际上,卫星行业被称作“倾国之力”也并不为过,所以在以上两家企业之外,所参与的上市公司还有许多许多,这些企业涵盖了卫星制造、发射、运营和维护等多个环节,共同推动了中国卫星行业的快速发展。而随着国家对航天事业的重视和投入不断加大,未来还会有更多的优质企业加入到这个行业中来,共同为国家的航天事业做出更大的贡献,并获取应得的回报。

04 写在最后

随着技术突飞猛进、大国博弈加剧,卫星在通信、导航、遥感等领域的应用场景亦正发生激烈变革,这不仅仅只是大国科技“竞技场”,更是关系国家,亦或成为拉动国民经济增长新引擎。

当前,我国卫星互联网的发展虽尚处早期起步阶段但发展进程提速显著,并且出现了一批以银河航天、微纳星空、蓝箭航天、 东方空间等为代表的民营商业航天公司,伴随着行业的发展,无论是前端生产制造环节还是下游应用侧,都有着巨大的想象空间。

而随着低轨卫星互联网建设加速、“北三”产业化应用、遥感卫星商业化运营,叠加SpaceX等美国商业航空公司技术快速推进的倒逼,我国卫星产业有望在政策面与经济面上共同迎来黄金发展期,带动近万亿的产业发展空间,而中国的航空航天实力,也将在新一轮的竞争中勇立潮头,成为世界范围内最顶尖的一股力量。

参考资料:

  • 1.《卫星互联网掘金系列(1):空天地一体,蓄势待发》,信达证券;
  • 2.《卫星产业深度系列报告(一):卫星:大国科技竞技场,太空经济新引擎》,信达证券;
  • 3.《低轨卫星互联网行业研究:应用驱动+国家战略,进入发展快车道》,浙商证券;
  • 4.《卫星互联网行业深度报告:卫星互联网建设与应用推进,商业航天新势力整装待发》,民生证券;
  • 5.《空间互联新篇章,广阔星海扬帆起航》,中信证券;
  • 6.《卫星互联网行业专题:低轨卫星开启通信变革》,中泰证券。
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  • 低轨道卫星成本那么高肯定发展不起来,低轨道卫星目前国内控制目标在3000万人民币,马斯克星链的成本基本到了80-100万美金一颗

    回复 2023.11.29 · via h5
  • 太空的圈地战开始了

    回复 2023.11.28 · via pc

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