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下游应用:卫星产业的蓝海与暗礁

1.前 言

2015年,马斯克提出一个震撼世界的设想——星链(Starlink)计划。太空探索技术公司(SpaceX)计划将约1.2万颗通信卫星发射到轨道,其中1584颗将部署在地球上空550km处的近地轨道,并从2020年开始工作。


2020年,同样是我国的商业航天“元年”。这一年,国家发改委首度明确,将卫星互联网纳入新基建范畴,提升国内商业航天领域的投资热情;同年,我国提交12992颗低轨卫星的星座计划。


2021年,中国卫星网络集团正式成立,专门负责统筹中国卫星互联网建设的规划与运营,加快卫星互联网商用化进程。


2023年,这场拉锯战愈演愈烈:7月9日,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭,成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,为后续1-2年内的卫星星座大批量发射奠定了基础;7月22日,杭州上空出现“不明飞行物”,后据媒体报道,这是马斯克的SpaceX公司成功发射的22颗星链卫星。


前有星链先行,后有星网奋起直追。全球范围内,资本和企业正源源不断地涌入卫星赛道,成为商业航天领域的新生势力。把目光放到发展潜力最大的下游板块,我国卫星应用产业的发展现状几何?企业如何厘清商业模式、跨过盈利难关?产业蓝海之下,还有哪些暗流正在涌动?

2.低轨资源有限,“占坑”刻不容缓
尽管高低轨卫星互联网系统各有优劣,但出于性价比的考量,低地球轨道(LEO)成为眼下商业卫星发射的“最佳坑位”,炙手可热。

低地球轨道距离地球表面2000km以下,绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及低轨通信卫星系统都采用近地球轨道。这一区域不仅具有较高的信号质量、较低的发射成本和较少的轨道维护等优势,而且半径较小、航天器运动速度更快,围绕地球一周所需要的时间也相对较短。由于低轨资源有限,因此近年来各个国家和商业航天企业都把低轨区域视为首选目的地,争相投放卫星。

资料显示,目前我国在轨卫星总数约600颗,而美国仅星链就拥有大于4000颗的在轨卫星,国内外差距明显。低轨资源成“香饽饽”,实属意料之中。

一场关于低地球轨道的争夺战全面打响。在“抢坑位”的紧张气氛下,国内卫星企业也在2023年开始发力。

6月,由长光卫星研制的吉林一号高分06A系列卫星、吉林一号高分03D19-26星、吉林一号平台02A01-02星、霍尔果斯一号、哈测农遥一号等41颗卫星,搭载长征二号丁运载火箭发射升空;7月,四象科技成功发射A组多源遥感卫星星座,其中包括AS-01矿大南湖号SAR遥感卫星、AS-02虹口复兴号光学遥感卫星、AS-03中电农创号热红外遥感卫星等。

中国航天科技集团有限公司发布的《中国航天科技活动蓝皮书(2022年)》数据显示,近年来我国商业卫星研制领域迅猛发展,卫星数量大幅增长。仅2022年,国有企业、民营企业、科研院所和高校等近20家机构就研制发射了百余颗商业卫星。

可以预见的是,随着卫星技术的发展和低轨布局的完善,下游应用场景也将愈发丰富。
3.“天空地一体化”成主流,数据落地是关键
在人工智能的时代浪潮下,卫星互联网已经成为算力基础设施的核心环节之一。商业航天的发展过程中,“天空地一体化”的卫星综合应用解决方案逐渐成为行业卫星应用的主流模式。其中,数据落地尤为重要,数据的数量、质量直接关系到模型算法的样本训练,从而影响各行业实际应用场景下的问题解决效率。

商业火箭公司将卫星企业的卫星搭载在火箭上,进入预定轨道,随后,每一颗卫星将迎来漫长的在轨服务周期。需要厘清的是,从性质上而言,卫星互联网是由航天企业主导、以盈利为目的的商业项目,因此,市场与用户便是判断卫星企业成败的重要指标。

中信证券研报指出,卫星制造业仅约占卫星产业市场的7%,其中的卫星服务业和地面设备制造业主要面向通信、遥感、导航等多类终端应用,体量巨大,约占卫星产业市场的91%。

目前,我国已形成以卫星导航、卫星通信、卫星遥感为主的卫星应用体系,覆盖了国土调查、应急管理、海洋、气象等诸多领域:在远程医疗、应急救灾场景下,卫星对通信渠道的助力早已不可或缺;精准农业、智慧城市、自动驾驶等新兴应用场景中,卫星能够为导航的精准度保驾护航;而在基础设施测绘、环境监测、自然资源管理等方面,卫星则能够提供全时空实时感知、全周期实时监测和全要素实时评估的遥感功能。

成立于2001年的中科宇图,就以时空大数据为基础,以BIGMAP大数据平台为支撑,推动基于“3S+AI+Data”相融合的技术体系深层次研究与应用。围绕生态环境进行业务布局,利用遥感技术实现污染源的空气质量监测,推进“精准治霾”管家式服务模式。

“不仅要通过遥感技术监测,还要进行专家会商研判及精细化监管。目前,北京市朝阳区亚运村的空气质量有了明显改善。”中科宇图副总裁童元指出,遥感技术在很大程度上为政府部门的精准式管理提供了助力。

近期完成Pre-B轮融资的航天驭星,于2016年成立并服务了第一颗卫星,迄今已经服务超过200颗星/箭。航天驭星CEO赵磊不久前表示,航天驭星的商业模式闭环基本完成,现处于快速发展的阶段。目前,公司已经能够提供包括卫星及火箭测运控、遥感卫星定标、航天器碰撞预警等在内的覆盖航天器全生命周期的全域服务。

那么,哪个应用方向上蕴藏着更大的蓝海?方位角数据联合创始人李治认为是自动驾驶。“在隧道内、地下停车场、桥梁下、城市峡谷等无卫星定位信号或卫星定位信号差的场景,结合室内定位导航卫星就能实现室内外一体化无缝衔接的全域厘米级定位,满足全自动驾驶的绝对定位需求”。

目前来看,在“通导遥”三条卫星主线里,遥感赛道已经跑出了发育成熟的企业,商业模式也走得更为顺畅。通信、导航的商业应用探索还需时间沉淀。
4.蓝海之下,暗礁遍布
积极的产业愿景之下,于身处其中的企业而言,仍面临不少亟待解决的困境。

一是卫星制造端,成本相对高昂,导致与之匹配的卫星业务价格短期内无法下降。以低轨通信卫星为例,据浙商证券研报调研数据,目前我国低轨通信卫星的平均造价约在3000万元。如何实现卫星低成本量产,是未来卫星产业攻坚克难的关键所在。

“卫星制造中,成本最贵的分系统就属能源分系统。太阳能帆板的传统价格将近100万元/m2,非常贵;航天用电池也非常贵。当某种卫星需要更多电力时,所需要的帆板也会更大。”复旦大学光电研究院教授、卫星专家陈宏宇博士表示,希望未来能够有更低成本的创新产品出现。

地卫二公司CEO温卓明则认为,目前的高成本困境,是因为国内的商业航天产业整体尚处于起步阶段。“当订单多到一定程度之后,成本就能下来。”

据摩根士丹利估算,星链的单颗卫星制造成本约为100万美元;而SpaceX公司则表示,每颗星链卫星的成本已经低于50万美元。由于市场上并没有关于星链成本的详细公开数据,其是否已经将成本压到极致,我们还未可知。

二是制造成本高昂导致卫星制造商、企业与企业客户之间存在难以调和的矛盾。“我们没办法降低价格,对方无法接受价格,僵持不下。”一位业内人士透露道。于是,有卫星企业将目光从国内延伸至海外市场。例如来自杭州的AI卫星企业地卫二,通过选择在国内布局遥感数据、卫星设备研发和制造的业务,同时将AI算法和数据服务售往与中国关系良好的“一带一路”地区。2023年4月,地卫二与尼日利亚、卢旺达、埃及等多个非洲国家签署星上AI合作协议,协助非洲国家开发AI遥感的算法模型,并通过OTA技术持续上注到地卫二8月发射的WJ-1A智能卫星StarDocker平台。

针对企业用户难以为服务价格买单的问题,陈宏宇教授则提出,应该放开市场。“让更多商业公司加入竞争队伍。用户需求会倒逼技术发展,市场也会随之出现新的增长点,催生出新的盈利模式。目前的技术程度不足以支撑眼下的市场化需求。”四象科技联合创始人刘雨婷也表示,市场化运作才能推进降本的速度。

三是卫星数量及卫星智能化水平仍需提升。例如星上的数据处理、信号的灵敏程度和稳定程度、能否实现在轨运算等,都将影响卫星应用的程度和范围。

中科宇图副总裁童元认为,目前卫星数量、质量均未达到理想水平,“到了真正需要用数据的时候,就会发现数据太少”;选择卫星智能化道路的地卫二也早早看到这一点,研发出“弦”EdgeAI平台,不仅体积更小,且搭载的智能模块具备大容量存储单元和大算力处理单元,为实现星上高速算力提供了产品支撑。

2023年6月,长光卫星联合中国科学院空天信息创新研究院成功开展星地激光通信试验,实现国内首次面向业务化应用开展的超高速(10Gbit/s)星地激光通信试验,单次通信时长达100s以上。在确保光学载荷清晰成像的同时,高标准满足高指向精度及稳定度的要求。结果显示,试验顺利下传的光学载荷图像数据经解析后质量良好,能够高标准满足业务化应用需求。

需要注意的是,随着低轨道空间涌入更多卫星,空间将会越来越拥挤,如何组网、管控和调度,也是低轨卫星建设中所面临的重要难题。

打铁还须自身硬。与国外存在差距是事实,技术创新加速也是事实。眼下,国内卫星企业正处在产业蓝海的上层水域,大口呼吸着需求端带来的新鲜空气。下一步,如何进行创新性的技术研发和产品开发,在完成盈利目标的同时形成企业的核心竞争力,让用户端认为“好用,且用得起”,卫星企业们还需转变商业思维,从“项目型”转向“产品型”,通过提高数据利用率以降低服务成本,为市场带来更具性价比的产品。



20239

蚩梦



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weixingyingyong@126.com


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