拆解卫星互联网产业链：着眼宇宙星辰的万亿市场，大航天时代的投资机会在哪里？ | 势能观点

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商业航天领域利好不断，从2022年星网公司开启A星座组网招标，到一众民营火箭公司发射成功，从液氧甲烷中型火箭的全球首发，到一箭多星、平板卫星技术突破，以及暨星网成立后G60星链官宣，航天的大旗下正逐渐浮现越来越多民营企业的身影，展现出前所未有的旺盛生命力。

在全球航天战略部署的新形势下，中国积极投入到“航天强国”的建设中，在国家政策支持、资本加持与技术驱动的共同作用下，我国商业航天产业也将进入发展黄金期。

本篇里，我们希望和你一起了解当前卫星互联网发展形势，认识国内卫星互联网建设的必要性与可行性，进而分析全球航天产业变革趋势，共同探讨如何把握商业航天投资新机遇。

希望我们的研究能为你提供新的思考角度，也期待能与更多商业航天领域的创业者与行业专家持续交流。

以下，enjoy。

卫星互联网是“空天地一体化”网络中不可或缺的一环。 根据《“新基建”之中国卫星互联网产业发展研究白皮书》，卫星互联网是以卫星网络作为接入网络的互联网服务，是卫星通信技术与互联网技术融合的产物。 

其通过 发射一定数量的卫星形成规模组网 ，从而辐射全球，构建具备实时信息处理的大卫星系统，是一种能够完成 向地面和空中终端 提供宽带互联网接入服务的新兴网络，是“空天地一体化”中 “天基”与“地基”网络深度融合的核心 ，整体具有 广覆盖、低延时、宽带化、低成本 等特点，在 民用领域 和 国防军事领域 有着巨大的潜在价值。 

随着人类活动和经济生产活动范围和规模的不断扩大，我们对网络通信的 覆盖率需求 越来越高。现有通信网络对山区、沙漠、海洋、天空等人际活动稀少的地方覆盖严重不足，据ITU统计，2021年全球仍有37%的人口未接入互联网，非洲等地区4G网络覆盖率仅在50%上下。传统地面通信骨干网在海洋、沙漠及山区偏远地区等苛刻环境下铺设难度大且运营成本高，相较而言，卫星互联网可以从空中向全球各个地域提供信息通信服务， 实现全球宽带无缝通信。

另外，随着虚拟现实、自动驾驶、物联网等新产业的兴起，人类活动也对通信网络提出了 大容量、低延时 的需求，目前Starlink卫星通信星座的延迟为18至19毫秒，已低于美国固定宽带的22毫秒，其目前的通信速率已与4G基本持平，随着技术的成熟、传输速率的提升，卫星通信宽带化的特点将进一步凸显。 

在成本方面，SpaceX的官方消息称，Starlink卫星通信星座的总投资额约为200-300亿美元，折合人民币1300-2000亿元，初期需要50-100亿美元即可全面投入运营。而地面5G的部署成本，据麦肯锡预测，第一轮全球5G部署将投入7000-9000亿美元，且2030年仅有美国、中国、欧洲等地区可以享受5G网络。由此可见，卫星互联网建设与地面通信设施建设相比，其 成本具备很大优势。

2022年俄乌冲突爆发后，在美国政府的支持下，“星链”卫星在乌克兰高调启用，并迅速介入到军事行动中，为乌克兰政府、国防和关键基础设施部门提供连接互联网的冗余网络支持，一定程度上影响了战争的局势。Starlink在俄乌战争中发挥了关键作用，证明卫星互联网 在军事方面有着极其重要的战略价值。

未来，如果手机和卫星可以实现直接连接，就等于绕开了地面的信息基础设施，实现了网络空间的全球公域化，必须从战略层面予以重视。目前，从战略上加大对卫星互联网的投入已经成为中国、英国、以及欧盟国家等 之间的共识。 

由于 卫星频率和轨道都是有限战略资源 ， Starlink逐年加快的发射速度 加剧了太空资源竞争的紧张局面 。 

低轨星座方案是卫星互联网建设的主要可行方案。 为实现基本的通信、导航、遥感功能，各国通常发射少量性能强大的大卫星到中高轨道以规避由于质量过大在低轨道运行时所存在的被拽入大气层的风险，并实现广覆盖。但新一代通信系统中，空天地一体化网络要求 低延时、大容量 ，虽然中高轨卫星具有寿命长（约15 年）、单星容量大等优势，但由于其轨道离地面的物理距离过长，因此无法提供低时延通信。而低轨小卫星虽然单体寿命较短（5-10 年），单星容量较小，但其低轨道离地面的距离更短，因此具有 传输延时小、链路损耗低、发射灵活、制造成本低 等优点，大规模布网之后也会带来总容量提升，因而成为构建卫星互联网的主流选择。 

低轨卫星通信系统已成为商业航天技术和主要大国太空战略博弈的必争之地，近地轨道建设的卫星星座数量呈爆发式增长。 2018年以来，近地轨道入轨航天器比例从未低于80%——以2021年为例，全球144次航天发射活动送入的1816个航天器，1777个运行于近地轨道，占比近98%。包括Starlink、Oneweb以及我国星网在内的卫星星座均为低轨卫星星座， 全球低轨卫星星座建设如火如荼。

世界航天经历过去半个多世纪的发展后，已然进入一个新阶段。 

传统的中高轨通信系统部署的特点是以国家任务为主，卫星数量少、体积大、在轨寿命长，对部署 的成功率要求非常高。 这些卫星多是定制化生产，配套都需要达到宇航级，并且需要通过严格的总装、测试和试验（AIT）流程，其研发生产周期往往要达到数年时间。 

低轨通信卫星数量多、体积小、在轨寿命短， 相比于高轨，低轨卫星通信系统更加 注重成本管控和部署效率。 商业化企业可以通过扁平化组织架构提高决策制定和传递的效率，并通过技术创新和模式创新加快产品化进程。 商业化的模式使低轨卫星星座的低成本快速部署成为了可能。

中国星网集团的卫星组网计划为在2030年之前完成1.3万颗低轨卫星组网，在航天发射高需求的强力带动下，中国商业航天产业迈进高速发展期。 

商业属性要求 “可行性第一” ，因此在产品设计时，要首先围绕成本战略设计产品，产品展示出的形态与传统航天将性能放第一位的产品形态不同。 

SpaceX 在火箭制造、火箭发射、卫星制造等多项领域进行颠覆式创新，极大幅度 地降低了航天器入轨发射成本以及卫星制造成本，让超大规模星座建设得以实现；同时也为世界其他国家商业航天发展提供新的思路。 

“星链”卫星采用创新型平板构型，使“猎鹰-9”号运载火箭一次可发射60枚1.0版本卫星或53颗1.5版本卫星，大大降低了生产与发射成本。 

从“商业性第一”出发，Space X从“星链”计划的一开始就选择了性价比高的霍尔电推进作为“星链”使用的商用电推进，并且使用氪工质替代氙工质，降低了成本，为SpaceX节省了约数亿美元。 

通信卫星低轨化后，卫星移动速度快，多普勒效应明显，需采用相控阵技术。星链1.0卫星上采用4副工作在Ku/Ka频段的相控阵天线，负责向地球上的地面天线发送和接收信号。星链二代迷你版卫星搭载了更多强大的相控阵天线，并为网关站的回程链路增加了E波段。 

航天器在没有地面站情况下也能传输数据是构建卫星互联网的核心。星链在V1.5版本上搭载星间激光通信系统，实现星间链路传输数据，扩大覆盖范围。 

为了实现火箭的可回收，并考虑到在火星上原位制造推进剂的可能性，SpaceX“猛禽”发动机采取液氧甲烷推进剂。相比于液氧煤油，液氧甲烷没有结焦的问题，便于实现快速的回收利用。 

Starlink以商业性为首要原则驱动的各类技术创新为我国卫星互联网的建设提供了一定参考和借鉴。我国卫星互联网当前发展阶段仍处早期， 上游卫星制造和卫星发射环节 将率先实现商业化发展。 

星箭协同是指火箭发射企业和卫星制造企业从前期产品设计研发到卫星发射入轨各流程的一体化合作，我国商业航天的发展面临严重的运力不足问题，星箭协同模式打破了传统火箭与卫星系统界面关系，加强两系统技术耦合度，通过打通动力、结构、控制、测量等系统，结合卫星形态以及空间位置设计的创新，可以大幅提高有效载荷利用率，提高火箭发射效率，星箭协同将成为我国商业航天发展的新模式。 

卫星互联网需要大批量的卫星参与空间组网，为了解决卫星组网效率问题，一方面是形成卫星批量化制造规模，解决组网卫星数量问题，降低卫星制造成本；另一方面，针对火箭运载需求，尽可能地利用有限空间，降低发射成本。平板式的卫星构型设计一方面使得总装生产线 实现 集成化、批量化、自动化 ，大大缩短了制造周期，提高了卫星生产效率；另一方面，大大提高了火箭内部的 空间利用率 ，使得卫星发射成本进一步分摊，提高了商业化卫星发射的可行性。 

（1）国内唯一具备和火箭公司高度协同能力的卫星平台企业

在研发设计上，采用星箭一体化设计，与蓝箭航天协同研发设计，卫星与火箭内部空间进行充分计算与试验，使卫星发射数量、空间布局更为合理，实现空间利用效率最大化，并且能持续快速迭代；并且采取面向发射的设计思路，创新卫星安装与释放的方式， 实现了火箭发射空间与能力的最大化利用。

在总装集成测试上，常规的卫星进场发射流程是，卫星方与运载方分别在各自的总装测试厂房完成产品AIT 工作，卫星方先进入发射场进行电测试和加注，再与运载进行对接和转运。整个AIT 过程，卫星方和运载方是独立的团队，每个团队的AIT 操作人员约4-5人，在发射场累计工作时间至少29天。鸿擎科技可以借助“星箭协同”的产业优势，持续优化AIT资源利用率，实现卫星和运载并行总装，联合测试，整体运输。相比传统模式， 操作人员可缩减50%以上，发射场工作时间可缩短80%。

在发射上，充分利用蓝箭航天的发射资源，余量共享，充裕灵活，实现快速部署、提高发射效率。 

（2）采用分系统全自研的平板卫星构型，商业化进度领先

海外先例已证明平板构型是大规模组网卫星的正确路径，低成本、小体积特性成为行业未来刚需。鸿擎在卫星平台三电领域全自研，包括霍尔电推进（电机）、星载计算机（电控）、柔性太阳翼（电池）。分系统为自研平板卫星量身定做，极大降低成本。 

鸿擎是中国成长最快的卫星平台之一， 成立时间不到两年，卫星平台产品和关键单机产品均已拿到星网跟研项目。

国内其他卫星平台企业还包括 ：银河航天。 

传统通信载荷主要包括 相控阵天线 和转发器，卫星互联网在传统通信载荷基础上增加了 星间链路 。 相控阵天线是卫星系统的“眼睛”和“耳朵” ，负责实现空间电磁波信号与卫星输出/接收信号的转换。星载转发器负责完成信号的中继转发。 星间激光通信终端是一种光机电综合系统，是搭建星间链路的核心。 星间激光建链主要依赖捕获、跟踪和瞄准三个步骤，这些功能都将由激光通信终端完成。 

相控阵天线指的是通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线，因此不需要任何物理移动即可控制辐射方向。相控阵天线中的发射器数量可以从几个到几千个不等，控制辐射单元个数即可控制天线增益。 

低轨卫星所处轨道低，星地传输距离短，自由空间损耗小，且卫星运动速度较快，要求天线具备较大扫描角。相控阵天线具有 快速扫描能力、宽扫描角、低轮廓、重量轻，可实现灵活的多波束、波束调整重构，以及波束凝视等优点， 在 低轨卫星应用优势显著，成为低轨通信卫星标配。 

成都恪赛科技有限公司成立于2015年4月，坐落在成都高新西区，主要产品为低成本相控阵天线，包括片式全集成星载相控阵和地面终端，在小型化、轻量化、低成本等方面具有深厚的技术沉淀。

（1）架构、工艺、算法、测试四大壁垒筑就护城河

架构及工艺： 主打低成本的AIP和AOB架构，AIP架构指的是将功能电路在有限的体积内完成封装集成，实现毫米波微系统的技术。恪赛的AIP模组经过2次迭代，目前已实现商业化大批量出货。AOB架构的尺寸更小，属于子阵级架构，为实现更低成本，恪赛自行开发了HDI工艺，实现低成本加工。目前恪赛的AOB架构已完成4次迭代， 是国内唯一一家掌握AOB星载相控阵体制并批量出货的厂家。

算法： 恪赛是 国内首家完成低轨相控阵动中通（动态信息通信技术）在轨测试的厂家。

测试： 恪赛开发的高速高精度矢量校准测试算法，可以实现产品开机自校准，在产线级的暗箱中实现产品快速检测校准，大大提高检测效率，减低测试成本。 

（2）团队技术实力雄厚，产业化进程领先

核心团队来自中电科、中航工业等公司等顶尖的相控阵技术团队，深度参与《卫星通信相控阵天线标准》、《5G毫米波小基站标准》等标准的制定，产业化能力行业领先。恪赛科技目前的卫星应用产品块已经导入星网、垣信、十方星链等知名客户， 是国内唯一同时进入星网和垣信的相控阵厂家。

国内其他相控阵天线企业还包括：天锐星通等。 

星间链路是航天器之间实现在空间中通信或测距的手段，也 是“空天地一体化”当前阶段的建设重点。 应用星间链路，可以支持建立全球覆盖的卫星骨干网络，实现全球卫星的管控，极大地提升其不依赖于地面系统的独立性，扩充系统通信容量，解决地面测控站星地数传地域局限性问题，从而提升系统的抗毁性、自主性、机动性和灵活性。 

随着航空航天遥感平台数量越来越多，以及高分辨率相机、合成孔径雷达等技术的发展，所获取图像的质量越来越高，对大容量数据传输的需求呈指数级增长， 星间链路的技术方案需要很好地支持如今日益增加的数据传输需求，同时也要向更小、更轻、功耗更低的方向发展。

目前最成熟的卫星通信方式是微波通信。但随着全球通信需求的日益增长，以微波为媒介的传统卫星通信技术局限性逐渐显现，出现了1 Gbit/s 以上通信的速率“瓶颈”， 难以适应未来高速、宽带通信的需求：

（1）频谱资源紧张 。L、S、C、Ku频段几乎使用殆尽，Ka频段正广泛应用，Ka、Q、V频段也被国外企业领先布局；整体而言，美俄早期已获取了大量优质频率资源，适用频段已严重缺乏。 

（2）通信速率低。 微波频率较低，对应的通信速率也相对较低，通常为数百Mbit/s，最高也仅为数Gbit/s。 

（3）高功耗，易被干扰。 微波天线的主瓣宽度大，能量密度低，点对点通信时功耗高；易接收、解调，易被侦收和干扰，安全性成为隐患。 

相较于传统卫星微波通信技术， 卫星激光通信技术具有以下技术特点和优势：

（1）频道资源无限制。 激光通信可利用的频带宽度达GHz级，星间激光通信不需要向国际电联申请特定频段，使得频道使用更加便捷。 

（2）通信速率高。 激光的频率比微波高3～4个数量级，通信速率能达到10Gbit/s甚至更高，短时间内可传输大量数据。 

（3）功耗低，抗干扰能力强。 激光光束指向性好，传输过程中能量集中，不易分散，当需要很高的链路通信速率时，激光通信终端在体积、重量和功耗方面的优势便可以体现，极窄的束散角也使得信号不容易被侦收和干扰。 

另外，星间通信信道上无大气干扰，无需考虑天气及视宁度要求，非常适合发展激光通信。总结而言， 激光通信由于其具备高信道吞吐率、高传输带宽、强抗干扰能力、高保密性和安全性等优点，成为建立星间链路的最优方案。

目前，国外通信、遥感、导航和中继等卫星系统都已计划部署激光通信终端，激光星间链路技术已从在轨演示验证向大规模组网应用阶段发展，目前多个主流低轨星座系统均提出发展星间链路能力，Starlink已经将激光星间链路作为其核心传输链路的方式之一，其从2022年开始发射的第二代卫星均配备了激光通信终端，激光终端已成为starlink卫星标配载荷。我国卫星激光通信已逐渐从实验验证阶段迈向了产品化阶段，并呈现加速发展的趋势。我国于2020年8月13日在 “行云二号”双星 搭载的激光通信载荷技术得到成功验证，实现了卫星物联网星座实现星间激光通信的突破。 

（1）第一批国家队孵化，唯一一家获得星网一期批量订单的商业化公司

上光通信技术来源于中科院空间激光信息传输与探测技术重点实验室，是国内最早开展空间激光通信研究的单位之一，在技术积累上具有较大优势，在工程研制方面具有10年的研制经验。上光通信是第一批成立的商业化公司，且在星网一期招标中，公司作为唯一商业公司获得多个项目几十个卫星的星间激光通信终端订单。 

（2）国内唯一一家实现包括光机在内的全链路自研的企业

上光通信是国内目前唯一同时实现模拟相干通信/数字相干通信在轨验证、唯一实现精密光机、高精度捕获跟瞄、宇航级光源、高灵敏通信等核心技术完全自主掌握的商业星间激光通信公司，在激光终端成本、功耗、量产、可靠性上具有突出优势。 

（3）国内唯一一家实现十余个激光通信终端在轨验证的企业

在生产方面，上光通信背靠上海光机所，到目前为止积累了十余套终端产品的交付验证经验。当前在落地产线年化百台套产能，预计2024年实现年化300套产能，为星网建设提供稳定的设备供给，通过规模优势率先降低成本，正向循环加速商业化进展。根据当前低轨卫星规划数量，激光通信终端市场中期可达千亿规模，上光通信有望成为其中独角兽企业。 

国内其他激光通信终端企业还包括 ：氦星光联、极光星通、蓝星光域等。 

在卫星发射环节，火箭发动机价值量占比过半， 发动机是否满足重复使用将决定能否实现火箭回收 ，是商业火箭公司技术路径选择的重要考量。我国商业火箭公司技术路径分固体、液体两种，液体燃料火箭研发的技术难度较大，但在经济性、可回收性、对大型运载火箭发展的推动性上等有着固体火箭不可比拟的优势，能够在中大型固体火箭研制短期难以突破的情况下，满足卫星组网快速增加的大运力需求。 

液氧液氢、液氧甲烷、液氧煤油3种低温推进剂均满足发动机重复使用基本需求，其中， 液氧甲烷路径最具商业趋势。 这主要是由于液氧甲烷发动机成本低、性能适中、结焦少、与液氧沸点接近。液氧液氢发动机由于性能高、可检测维修、推进剂洁净无结焦、返航后易处理、推重比高、燃烧稳定性好等易于实现重复使用，其重复使用性最佳，但推进剂制造、贮存成本高。液氧煤油发动机成本低、推重比高，但由于煤油易结焦，自蒸发能力最差，返航后处理复杂、复用困难。 

国际上对于液氧甲烷发动机研制历程已达几十年。SpaceX第二代“猛禽”发动机，相较第一代推力更大、成本更低。蓝色起源的BE4发动机是目前推力最大的液氧甲烷发动机，推力达240t，已于今年5月成功测试了100%推力，并完成两台 BE4发动机的交付，将用于蓝色起源自己的New Glenn火箭以及 ULA 的 Vulcan 运载火箭发射。蓝箭航天的“天鹊12”作为新一代运载火箭动力系统，推力水平在同技术产品中可达世界第三、亚洲第一；2022年8月，天鹊80吨改进型发动机完成二次起动试车，标志着 “天鹊”系列液氧甲烷发动机已经完全具备了可重复使用。 2023年7月，蓝箭航天的朱雀二号首飞成功，成为全球首个采用液氧甲烷发动机技术升空的运载火箭。

蓝箭航天成立于2015年6月，致力于构建以中大型液氧甲烷运载火箭为中心，打造航天领域的科技综合体，为全球市场提供高性价比、高可靠性的航天运输服务。其核心产品为朱雀系列运载火箭、天鹊系列液氧甲烷发动机，蓝箭航天天鹊12（80吨）发动机是国内首台大推力液氧甲烷发动机，填补国内空白，具有无毒环保、高可靠、高性能、低成本、易操作、可重复使用等特点，代表着航天主动力技术的发展方向。 公司以天鹊系列发动机为动力系统，研制了低成本、可复用中大型运载火箭朱雀二号及系列产品。

2023年7月， “朱雀二号”遥二运载火箭实现成功发射，是全球首个成功发射的液氧甲烷火箭。 朱雀二号的成功发射标志着中国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得重大突破，也代表了中国现代化商业航天产业体系的成功。朱雀二号第三发火箭目前已启动总装，预计会在今年年底发射。 

通过重资产投入，蓝箭航天目前 已成为国内唯一自主掌握火箭研发-制造-试验-发射全链条的民营企业 ，超强基础设施为后续的规模化量产和高频发射铺路。目前已落成批量化生产交付基地，可实现200台发动机以及30枚火箭年产能。 

下一步，蓝箭航天将启动可重复使用火箭项目，并将用于支持中国的超低轨道卫星星座计划，提供快速、低延迟、高覆盖的通信服务。 

国内其他商业火箭企业 还包括：星际荣耀、天兵科技、星河动力、科工火箭等。 

卫星互联网正迎来“破茧成蝶”的关键时期，然而多重因素交织下提高了投资难度，如运营成本极高，产业链突破难度大，投资回报周期长等， 创始人与投资人们需要怀揣长期主义精神，双方建立深度的合作伙伴关系，在这场浩浩荡荡的商业航天浪潮中坚定向前。

我们相信，卫星互联网将引领我国航天产业和商业模式的颠覆与创新，站在革命新风口，中国会抓住这一航天科技商业化契机，推动航天技术快速发展，增强整体硬科技水平，在全球商业航天新高地抢占中夺得先机。 

本文来自微信公众号“势能资本”（ID:schemevc），作者：国内领先科技投行，36氪经授权发布。