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我国低轨卫星起步迅速并取得巨大进步,市场玩家可分为“国家队”和民营企业

发布时间:2020-09-14  来源:立鼎产业研究网  点击量: 117 

国家政策以及相关应用的驱动下,我国低轨卫星起步迅速并取得了巨大的进步。虹云工程、鸿雁星座两个国家重大航天工程 2018 年相继成功发射第一颗卫星并进入轨道,低轨宽带通信卫星系统建设实现零的突破,我国打造天基互联网迈出关键一步。另外,我国民营火箭公司在 2015 年前后大量涌现,包括第零空间、九州云箭、灵动飞天、星河动力、蓝箭空间等相继成立。

我国卫星互联网重大部署


资料来源:CCID

目前,中国低轨卫星玩家分为“国家队”和民营企业,形成独具我国特色的市场参与者谱系。卫星互联网除了在通信方面可与 5G、物联网等技术融合赋能外,其自身带有天然的国防战略意义。然而布设低轨卫星星座研发时间长、难度大、资金要求高,对于商业航天企业的前期造血能力、盈利模式和综合能力考验较多。同时,商业航天的最终目的为盈利,而有可能未能完全从国家战略层面出发。因此,除“私营户”外,在有关政策的引导下,国企也参与其中,补足商业航天多方面盲点,形成具有我国特色的市场参与者谱系。“国家队”以航天科工的虹云、行云工程;航天科技的鸿雁星座;中电科的天象星座为代表,目前已围绕卫星互联网建设,初步形成一个细分产业。

1、国家队”---中国航天科工 虹云工程

虹云工程是中国航天科工五大商业航天工程之一,它在中国首次提出建立基于小卫星的低轨宽带互联网接入系统。该工程计划发射 156 颗卫星,它们在距离地面 1000 公里的轨道上组网运行,构建一个星载宽带全球互联网络,实现网络无差别的全球覆盖,具备通信、导航和遥感一体化、全球覆盖、系统自主可控的特点。“小卫星”“低轨”“宽带”的组合设置,正是为了契合商业性的发展需求。虹云工程定位的用户群体主要是集群的用户群体,包括飞机、轮船、客货车辆、野外场区、作业团队以及一些偏远地区的村庄、岛屿等。虹云工程以其极低的通信延时、极高的频率复用率、真正的全球覆盖,可满足中国及国际互联网欠发达地区、规模化用户单元同时共享宽带接入互联网的需求。同时,也可满足应急通信、传感器数据采集以及工业物联网、无人化设备远程遥控等对信息交互实时性要求较高的应用需求

按照规划,整个虹云工程被分解为“1+4+156”三步:第一步计划在 2018 年发射第一颗技术验证星,实现单星关键技术验证;第二步到“十三五”末,发射 4 颗业务试验星,组建一个小星座,让用户进行初步业务体验;第三步到“十四五”末,实现全部 156 颗卫星组网运行,完成业务星座构建

2018 1222日,虹云工程首星成功发射。该星创造了首颗低轨宽带通信技术验证卫星、首套低轨宽带通信试验系统、首次验证星载相控阵跳波束宽带通信技术、首套经在轨验证的低轨宽带通信协议、首个低轨宽带相控阵用户终端等 5 个中国“第一”,并入选新中国“150 个第一”。

虹云工程首星是我们国家第一颗真正意义上的宽带低轨的小卫星,在其发射后,先后完成了不同天气条件、不同载体、不同业务场景等多种工况下的全部功能与性能测试,形成了低轨宽带通信卫星、低轨宽带卫星通信协议、低轨宽带卫星信关站等一批关键产品,为我国卫星互联网建设奠定了良好基础。截止 2020 6 月,虹云工程首星已在轨运行一年半,在预定轨道上飞行近 5000 圈,稳定运行超过 8800 个小时,执行超过 5000 条指令,完成 180 余次通信试验,开展 20 余次光谱测温仪在轨观测试验,获取了超过 70GB图像数据。

2、“国家队”--- 中国航天科技“鸿雁星座”

“鸿雁星座”最初由中国航天科技集团公司于 201611月提出并立项,是我国投资规模最大的国家级商业航天项目,主要依托东方红卫星移动通信有限公司开展建设和运营。其建设和运营将创新卫星及运载火箭规模化研制模式和流程,培育以地面网络与系统、芯片与终端、应用与增值服务为主的生态圈和全产业链。整个工程计划发射 300 多颗近地轨道卫星,并建设一定数量的地面数据处理中心,形成空地一体的通讯系统。主要功能兼顾数据通信和对目前导航系统的功能增强,实现全球无缝覆盖,全天候、全时段为用户提供上下行宽带数据服务。“鸿雁星座”一期预计投资 200 亿元,在 2022 年建成由60 颗卫星组成的通信网络;二期预计 2025 年完成建设,通过数百颗卫星构建“海、陆、空、天”一体的卫星移动通信与空间互联网接入系统,实现全球任意地点的互联网接入。

2018 12 29 16 00 分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭(及远征三号上面级),成功将 6 颗云海二号卫星和搭载发射的鸿雁星座首颗试验星“重庆号”送入预定轨道。这是中国首次发射可以满足宽带移动数据通信的低轨卫星,鸿雁星座首星发射成功标志着该系统正式进入建设阶段,从实验室走向实际应用。该项目计划在 2020 7 月再发射两颗试验卫星,对空间互联网系统关键技术进行在轨验证,对移动通信、宽带互联网、物联网、导航增强等功能进行示范验证,对商业模式展开积极探索,并预计于 2023 年建设骨干星座系统。

鸿雁星座项目是我国首个国家级的、投资规模最大的、具有里程碑意义的商业航天项目。项目将按照市场化、专业化、产业化和国际化的原则,建设我国首个独立自主的全球低轨卫星移动通信与空间互联网系统。星座可在全球范围内提供智能终端通信、宽带互联网接入、物联网、热点信息推送、导航增强、航空航海监视六大应用服务。即使在深海大洋、南北两极、“一带一路”等区域,也具备宽窄带相结合的通信保障能力。其次,鸿雁星座的一个重要的应用就是提供航空数据业务,它可支持飞机的前舱安全通信业务,并为航空器追踪及应急处理提供可靠的通信保障,同时支持后舱宽带互联网接入服务。而在海上公众服务通信领域,鸿雁星座能为电信运营商、企业提供数据中继服务,服务海上科学数据传输,进行渔情、预警等信息推送;在海洋综合感知通信领域,鸿雁星座能进行海洋数据采集,提供船舶 AIS/VDES 服务和船舶授时与位置等。

3、北京国电高科“天启星座”

“天启星座”是由北京国电高科计划打造的天机物联网星座,秉承“万物互联,星座护航”理念,采用更高效的通信体制和频谱效率,力求为用户提供可靠、经济的卫星物联网服务和行业解决方案的重要成果。“天启星座”是国内首个实现数据应用的物联网星座。国电高科在卫星发射前,就取得了相关主管机构颁发的卫星通信频率许可证和增值电信业务经营许可证,成为目前国内民营企业当中唯一同时拥有此类资质的企业。

天启星座将由38颗低轨道、低倾角小卫星组成,其中36颗采用轨道高度 900km、轨道倾角 45 度,每一轨道面 6 颗卫星,共 6 个轨道面;另外还有 2 颗太阳同步轨道卫星。初步组网运行后,时间分辨率将达到 4 小时(即能够支持全球任意地点一天 6 次信号传输)。至 2020 年底,“天启星座”将陆续发射总计 38 颗近地轨道卫星,达到全球业务实时覆盖能力。该星座的一大亮点是在技术上实现了百毫瓦级终端的突破。传统卫星通信终端难以做到 1 瓦以下的功率级别,天启星座的目标是通过独特的通信体制将终端发射功率控制在 100500 毫瓦。

“天启星座”发射进度


资料来源:公开资料

国电高科率先开启了卫星物联网的商业化运营,并与众多有相应应用需求的客户形成了合作关系。天启星座在陆续完成海洋牧场、水文监测等行业的示范性应用之后,将继续在集装箱运输监测、国家电网监测、环境监测、森林防火监测、农业物联网监测等数十个不同应用领域开展卫星物联网星座的示范性应用和初步规模化商业运营,为后续天启物联网星座的全面商业化运营打下坚实的基础。目前,天启星座的天启飞天套餐 A 中入网费为 300 元人民币,月套餐 40 元,终端价格 300 元,订购数量达到一定阶段还可以有折扣。相比而言,科技新闻杂志 Inverse 预测 StarLink 的入网费估计在 100 美元-300 美元之间,每月订阅费用 80 美元。“天启星座”有一定定价优势。

4、银河航天“银河 Galaxy”卫星星座

“银河 Galaxy ”卫星星座是银河航天计划打造的全球领先的低轨宽带通信卫星星座,旨在通过敏捷开发、快速迭代模式,规模化研制低成本、高性能小卫星,建立一个覆盖全球的天地融合5G通信网络。该星座网络由上千颗 5G 通信卫星组成,在 1200km 的近地轨道组成,能无缝扩展地面通信网络,实现对陆地、海洋及天空的全覆盖。基于其采用的 5G 标准的卫星星座,用户可以高速灵活的接入5G网络,且其小型、智能、低成本的卫星用户终端,适用学校、家庭、汽车、飞机等多种场景。随着 5G 卫星通信系统的逐步建成,可实现天基网络与地面网络的融合互补,有效提升现有网络的覆盖能力和解决现有网络的覆盖盲区。由上千颗 5G 通信卫星,在 1200km 的近地轨道组成星座网络。由上千颗 5G 通信卫星,在 1200km 的近地轨道组成星座网络。

2020 1 16 11 2 分,我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭,成功将我国首颗通信能力达 10Gbps 的低轨宽带通信卫星——银河航天首发星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。该卫星是银河航天(北京)科技有限公司自主研发的具有国际先进水平的低轨宽带通信卫星,采用 Q/V Ka 等通信频段,具备 10Gbps 速率的透明转发通信能力,可通过卫星终端为用户提供宽带通信服务。卫星入轨后,将在轨开展相关技术和业务验证。作为我国首颗通信能力达 10Gbps 的低轨宽带通信首发卫星,在轨30 天后开展了通信能力试验。银河航天 2 19 日披露,这颗 5G 卫星在国内第一次验证了低轨 Q/V/Ka 频段通信能力,并取得了通信试验的成功。

综上, 我国商业航天企业完成了从卫星设计研制、火箭研制发射到卫星在轨运营及商业化应用的“从 01”,商业航天企业生态正在逐渐完善。国家重点航空工程的介入以及鸿雁、虹云两大工程的起步,有望集合国家的力量实现低轨道卫星星座项目的率先突破,复制北斗星座系统的快速建设和应用推广。另外,在国家力量的带领下,相关产业链有望快速培育和成熟,并通过领先优势占据优质轨道、频率等稀缺资源,给广大民营商用运营项目提供更好的发展环境和产业链基础。

步入2020年,我国商业航天发展加速,资金、技术、各项布局等均取得突破,迎来新的发展阶段。预计,未来国家航天将进入新的赛道,商业价值将与研发速度和技术进步同样重要。各国政策倾斜、全球资本青睐、商业航天多个项目崛起,全球天基基础设施建设、卫星互联网建设或迎来新一轮竞赛。而我国商业航天发展方兴未艾,已经成为除美国外第二位航空企业领导者。分析认为随着新技术的引用融合、下游更多应用崛起、5G  建设推进,卫星产业有望进一步商业化,我国低轨卫星通信系统未来可期。

 


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