來源：中金公司CICC
在SpaceX的星鏈計劃（Starlink）的帶動下，全球掀起了低軌星座計劃的建設高潮，衛星發射數量從2017年開始出現顯著增長。2020年4月20日，衛星互聯網首次被納入新基建範圍，我們認為，中國的低軌衛星星座建設未來也有望進入快速發展階段。這篇報告我們從分析SpaceX的顛覆式創新入手，看中國商業航天企業在衛星互聯網時代的發展機會。
摘要
什麼是SpaceX的顛覆式創新：
SpaceX在成立後十餘年的時間內，極大降低了火箭發射成本，目前獵鷹9火箭的發射價格只有主要競爭對手阿里安五號的30％。SpaceX以每2~3周進行一次60顆衛星發射的速度，部署其星鏈計劃，有望到2020年年底成為全球最大的衛星互聯網運營公司。我們認為：1）火箭可回收技術；2）一箭多星的發射技術；3）衛星的工業化生產是其主要的技術創新。支撐其成功背後的原因「火箭研製+衛星研製+發射服務」的垂直整合商業模式，形成了較為明顯的成本和速度優勢。
衛星互聯網的商業機會在哪裡：
我們認為衛星互聯網的主要商業機會包括（1）衛星互聯網+電動車，加速智能駕駛發展；（2）衛星互聯網+感測器，加速能源、工業等行業物聯網發展；（3）政府、海事、飛機等企業專網的寬頻數據升級。在各國低軌星座的推動下，據Statista預計，全球航天經濟規模到2030年將達到約6,000億美元；其中，基於衛星互聯網的衛星寬頻市場將增至460億美元、2020-2030年之間增長5倍，衍生應用市場將增至990億美元、2020-2030年增長約100倍，為全球商業航天及應用服務企業提供廣闊發展空間。我們測算，SpaceX的星鏈計劃，如果能在2020年完成第一批1600顆衛星的部署並開始商業服務，有望在2025年前後實現盈虧平衡，到2027年成為全球服務超過1000萬用戶的衛星互聯網運營商。
中國商業航天企業如何把握衛星互聯網的商業機會：
從2015年開始，中國誕生了，以星際榮耀、藍箭航天、星河動力，科工火箭，長征火箭等為代表的商業火箭企業，以及以微納星空，銀河航天，天儀研究院等為代表的商業衛星企業。在火箭方面，雙曲線、快舟、捷龍系列商業火箭已實現成功入軌發射。在衛星方面，已有長光衛星在遙感領域具有較穩定的服務能力，微納星空擁有衛星整星設計和集成測試能力。在新基建的推動下，我們認為這些商業航天企業的發展有望進入快車道，同時會帶動中國商業航天產業鏈快速發展。
看好北斗和遙感商業應用落地帶來的發展機會。
經過近20年部署，中國的北斗三號衛星導航系統，在定位性能上已接近GPS。未來我們看好北斗在各個垂直行業的落地，有望帶動智能駕駛，精準農業、高精度測繪、智慧城市等新應用的快速發展。隨著人工智慧大數據的快速發展，衛星遙感數據的重要性不斷上升，未來我們看好基建、環境監測等下游應用的發展帶動企業快速增長。
風險
商業發射訂單不及預期；下游衛星應用的商業化不及預期；商業火箭及衛星技術研發與生產製造不及預期。
正文節選
Starlink掀起低軌星座的建設高潮
Elon Musk於2015年首次提出「星鏈計劃」。該計劃共分兩期三階段，計劃發射總共1.2萬顆衛星到550-1325公里之間的多條繞地軌道，形成一個可以覆蓋全球的寬頻衛星通信網路，並在2019年將衛星總規模擴大至4.2萬顆。SpaceX從2019年5月開始衛星發射，截止2020年5月18日，已經成功發射7次合計422顆衛星入軌（含試驗星），從擁有衛星數量上來看，已經成為全球最大衛星運營商之一。按照目前每隔2~3周進行一次「一箭60星」發射的速度，我們預計SpaceX到2020年底將擁有約1600顆衛星，比截至2019Q3的任何國家的衛星數量都要多。
圖表: 全球擁有衛星數量TOP6國家和SpaceX衛星發射計劃（我們假設每月發射2次）
資料來源：UCS，FCC，ITU，人民網，《SpaceX公司低軌寬頻星座發展研判與啟示》（國際太空，李博，2018年第8期），中金公司研究部 註：我們假設SpaceX每月發射2次；SpaceX現有衛星數量截至2020/5/18數據、未來規劃來源於FCC及ITU；中國數據來源於人民網，截至2019年11月底；其餘數據來源於UCS，截至2019/9/30
頻譜和軌道資源是衛星通信的兩大核心資源，正成為爭奪的焦點
繞地軌道，按照離地面主要分為地球同步軌道（GEO）、低軌道（LEO）和中軌道衛星（MEO）。
GEO軌道資源已經較為緊張，LEO軌道資源正在成為爭奪的目標。GEO衛星軌道位置固定於距離赤道上方35800千米處，軌位資源有限。截至2019Q3，全球在軌衛星達到2218顆，與2011年相比（986顆）相比增長較大。
2017年全球LEO衛星數量大幅增長，低軌衛星星座快速發展。1）2017年全球LEO衛星305顆，相比2016年80顆大幅增長，主要原因是來自於美國的LEO衛星的增長；2）2017和2018年度的LEO衛星發射數量在300顆左右，SpaceX計劃在2020年發射1600顆左右衛星，增長一個數量級；3）目前美國和中國的衛星軌道結構中，LEO衛星佔比均達到70％以上，低軌衛星數量的優勢較為明顯。
圖表:衛星軌道中GEO資源已經較為緊張，有向中低軌衛星發展的趨勢
資料來源：各衛星星座官網，維基百科，中金公司研究部。註：根據北斗官方網站，北斗三號衛星導航系統由24顆中圓地球軌道、3顆地球靜止軌道和3顆傾斜地球同步軌道，共30顆衛星組成
新基建推動我國加速衛星互聯網建設
2020年以來，國家對新基建的推動速度加快，典型如5G建設正式進入實施期。「新基建」官方定義中包含「信息、融合、創新」三大關鍵詞，其中，信息基礎設施中，重點提到「以5G、物聯網、工業互聯網、衛星互聯網為代表的通信網路基礎設施[1]」。「新基建」將「衛星互聯網」納入覆蓋範圍，一方面說明商業航天（含衛星）技術的快速發展，同時也說明國家對太空開發及「天地信息網路一體化」的重視，衛星產業面臨發展機遇。
「衛星互聯網」有助於完善「天-地立體通信網路」，是未來通信技術發展的方向之一。通信技術發展迅速，已經發展至第五代。但一直是在地面組網，沒有實現立體的拓展。展望未來，我們認為，6G技術或將使人類通信區域從平面拓展至空間，中低軌衛星星座與地面網路深度融合，將在未來網路演進中不斷成熟，形成天、空、地一體化網路。「5G+衛星聯網=6G」是重要的發展方向[2]。
圖表: 2020年4月20日發改委給出「新基建」的國家權威定義及範圍，衛星互聯網首次被納入
資料來源：國務院國資委官網，新華社，中金公司研究部
圖表: 衛星互聯網是地面網路的重要補充，天地一體化通信網路可能是未來的發展方向之一
資料來源：中國通信標準化協會，SpaceX官網，愛航天網，中金公司研究部
商業航天的市場在哪裡
傳統的航天應用以衛星為主，包括通信、導航、遙感、科研四大方向。隨著商業航天的興起，產生了新的方向，在衛星通信領域出現了衛星互聯網，以及太空旅行、太空採礦、深空探測等。更長期的如建設太空基地、移民火星等，也是人類航天技術未來可能的發展方向。
圖表: 商業航天的應用方向
資料來源：各運營商官網，《中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》，GSA，Euroconsult，中金公司研究部
圖表: Statista預測全球航天經濟到2030年接近6,000億美元
資料來源：Statista，中金公司研究部
衛星通信：衛星互聯網+無人駕駛或引領下一波科技浪潮。我們認為，衛星通信與地面通信相比，具有：1）優勢：覆蓋面積廣；2）劣勢：由於軌道位置較遠、發星成本較高等原因，信號時延長、覆蓋深度弱、通信速率低，因此需要新的終端支持。我們認為，通過電動車+衛星通信互聯網的垂直整合，可以打破車聯網建設資本開支較高和覆蓋較差的問題，或將為智能出行行業帶來下一波革命浪潮。
衛星導航：北斗三代性能接近GPS，關注垂直行業發展機會。北斗三代全星座部署完成後，性能接近GPS。目前在中國大陸銷售的大部分安卓手機（如華為、小米、OPPO、Vivo等）與應用已經全面支持基於北斗的定位服務，運營商的5G基站也全部採用5G授時服務。在國家政策的大力推動下，我們看到，北斗在智能駕駛、精準農業、高精度測繪、智慧城市等行業的落地，有望帶來廣闊的應用前景。北斗產業鏈中，擁有技術壁壘與資質壁壘的公司如中國衛星、海格通信、北斗星通等值得關注。
衛星遙感：基建、環境監測等商業應用快速崛起。1）根據Euroconsult，2017年全球商業遙感數據及增值服務市場規模約為46億美元，2025年預計可達73億美元。2）基建、環境監測目前在數據增值服務市場中佔比分別為26％和22％，商業應用快速崛起。3）我國衛星遙感行業在應用層次、深度和廣度上均有較大發展空間。全球來看，Planet Labs與DigitalGlobe在遙感衛星的數量及解析度上較為領先；國內市場，長光衛星的遙感數據已具有較強的服務能力。
圖表: 衛星互聯網面向通信市場的四大細分領域的商業機會探析（全球）
資料來源：各運營商官網，SpaceX官網，中金公司研究部
圖表: SpaceX衛星互聯網（即Starlink）測算
資料來源：各運營商官網，FAA，SIA，SpaceX官網，中金公司研究部
商業火箭是目前制約商業航天發展的瓶頸之一
商業火箭：回收與復用是實現低成本、高效發射的關鍵因素。SpaceX在商業發射市場佔據主導地位，我們認為其成功背後主要由於領先的可回收與重複使用技術。我們以獵鷹9的發射價格為基礎測算，在一子級重複使用、二子級不重複使用的情況下，回收復用10次後的火箭成本可節省56％。我們認為，實現低成本的關鍵在於：（1）合理的推力與箭體結構設計，為實現入軌發射奠定基礎，（2）可重複使用且成本可控的液體燃料，（3）在大範圍變推力、姿態與導航控制、著陸支撐等火箭回收復用的技術難點實現突破。中國企業未來可能的發展路徑：（1）運載火箭的推力從小到大，（2）推進劑從固體到液體，最終（3）發展可回收與可復用技術，大規模降低成本。
圖表: 低成本商業火箭的技術發展路徑
資料來源：FAA，各公司官網，維基百科，中金公司研究部
衛星生產從「定製化」時代走向「工業化」時代
2014年之前，全球每年發射衛星數量約百顆。隨著低軌星座的興起，衛星年發射數量經歷了100—>； 300 —>； 1000顆的迅速增長，我們測算微小衛星生產將為全球新增200億美元/年的產值。衛星需求的增長必然帶來生產模式和產業鏈的變化。在生產模式上，我們認為，主要有模塊化設計、柔性生產線、快速AIT、供應鏈優化四個主要影響要素。同時，衛星研製生產周期也將從傳統的30個月縮短到數周/天時間。
圖表: 在技術和需求快速增長的推動下，衛星有望從「定製化」走向「工業化」生產
資料來源：人民網，SpaceX官網，Airbus官網，《衛星與網路：星座計劃密集式出現，國內或可建設衛星工廠》（衛星與網路， 2018年第12期），中金公司研究部
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