2024年国外通信卫星发展综述
2024年，国外通信卫星领域共实施115次通信卫星发射，成功将2072颗通信卫星送入太空。在“星链”（Starlink）等低轨大规模星座的持续快节奏部署驱动下，以及新兴手机直连、物联网星座的快速建设态势下，低轨小卫星系统实质性抢占全球航天主导地位，主要航天国家的政府、军用弹性综合信息基础设施发展也均有重要突破；中高轨运营商、制造商则主动探索转型方向，推出多个新平台产品，积极合并重组，探索新发展战略。整体来看，通信星座建设正向多极化、体系化发展格局进一步演进，随着应用需求的持续释放，市场竞争愈发激烈，产业合作也更加广泛。2024年，国外共发射2072颗通信卫星，未发射纯军事专用通信卫星，以军事应用为重点的军民商共用通信卫星5颗，民商通信卫星2067颗（见表1）。自1958年12月18日第一颗通信卫星成功发射以来，国外已经成功发射11086颗通信卫星。截至2024年底，全球共有8681颗通信卫星在轨运行，占全球在轨航天器总数11605颗的74.8%。2024年，国外通信卫星部署数量较2023年减少了149颗，主要由于“一网”（OneWeb）一代星座、美军“大规模弹性作战太空体系”（PWSA，即“七层体系”）低轨传输层0阶段试验星座已于2023年建设完成、下一阶段星座尚未启动建设等原因，并不代表全球通信卫星发射总数的长期波动式增长趋势已经结束。从国家来看，美国卫星发射数量仍以数量级优势稳居第一，俄罗斯、欧洲加速完善未来信息基础设施规划，但尚未大规模启动重点星座建设；部分新兴国家则有里程碑式新动作，如土耳其发射首颗国产高轨通信卫星、挪威发射2颗与美国合作的军民商多属性极区卫星等。从属性来看，军事通信卫星部署节奏放缓，美国、欧洲、俄罗斯均未发射专用军事通信卫星，主要因为新技术复杂、供应链短缺等问题，原计划发射的军事通信卫星有所拖延；民商星座则呈现繁荣发展态势，多个手机直连卫星星座、物联网星座于2024年启动建设，并达成重要进展。“星链”巩固全球领军地位，“一网”即将启动全球服务太空探索技术公司（SpaceX）“星链”牢牢占据全球卫星互联网服务市场主导地位，2024年全年部署1982颗卫星（含手机直连卫星）。截至2024年底，“星链”累计部署7632颗卫星，在轨6906颗，已实现全球覆盖，总容量超过300Tbit/s，平均用户下载速度约100Mbit/s，延迟约26ms，达到4G网络水平。“星链”一代系统已完成建设并计划启动卫星升级，二代系统稳步推进，将进一步向340～360km超低轨道（VLEO）拓展运营。卫星技术方面，现阶段主流部署的“星链”V2.0迷你型卫星较2023年刚推出时进一步提升性能，质量减少22%，下降至575kg，激光星间链路和天线能力也有所优化，单星容量达96Gbit/s；新规划的“星链”V3.0卫星性能将进一步大幅提升，单星下行数据传输速率可达1Tbit/s，将由“星舰”（Starship）发射组网。应用服务方面，“星链”市场占领体量持续快速递增，2024年预测总收入有望达到66亿美元，年底用户数量突破460万，服务覆盖全球118个国家或地区；除了个人消费应用（toC）外，近年来“星链”也加速向海事、航空、政府、军事等高均价值的行业级用户（toB）拓展应用，2024年共为450架飞机提供了超过4.6PB的通信数据，已为全球超过7.5万艘船只提供通信服务，并新推出了社区网关服务，通信速率达10Gbit/s。欧洲通信卫星公司（Eutelsat）“一网”星座在一代系统已建设完成的基础上，2024年10月20日发射20颗备份卫星。截至2024年底，“一网”累计部署660颗，在轨654颗，具备全球覆盖能力，正在加紧地面信关站等基础设施建设，有望在2025年春季开始提供全球服务。此外，“一网”二代星座发展计划已确认推迟，但考虑到多数一代卫星将于2027/2028年达到在轨寿命，Eutelsat公司计划发射新卫星以保证用户服务连续性，并进一步实现服务能力增强，于2024年12月17日与空客公司（Airbus）签署100颗“一网”新卫星研制合同，新卫星将进行关键技术升级，如增强与地面5G网络的集成能力，并在技术上与欧洲正在推进发展的主权星座兼容，顺应泛欧层面的发展总框架。手机直连卫星星座发展迅猛，从试验走向实用2024年3月，美国联邦通信委员会（FCC）《空间补充覆盖》（SCS）新监管规则发布，在多个频段增加卫星移动业务的次要划分，正式允许卫星运营商使用来自合作地面移动网络运营商（MNO）的无线频段，向用户提供卫星通信服务，成为手机直连卫星领域具有里程碑意义的重要决定。政策助推下，低轨手机直连卫星星座建设快速迈入新阶段。AST空间移动公司（AST SpaceMobile）于9月11日发射了首批5颗商业“蓝鸟”（BlueBird）手机直连业务卫星，卫星搭载低轨最大的64m2通信天线阵列，可为美国提供非连续的蜂窝宽带服务，服务初步适用于政府和商业设备监测应用。SpaceX公司年内成功部署375颗“星链”手机直连卫星（StarlinkD2C），完成全球首个手机直连卫星初始星座建设（见图1），3月进行的测试下载速率达17Mbit/s；10月起，“星链”为美国飓风受灾区积极提供紧急响应支持，向所有网络用户的手机上发送紧急警报，为大多数美国MNO合作伙伴T-Mobile手机提供了基本的短信服务，累计发送信息数量超30万条，展示了手机直连卫星应用在紧急情况下的实用性和重要性；11月26日，SpaceX公司获得FCC批准的首个美国国内手机直连卫星商业运营许可，取得极大的市场开拓先发优势；12月16日，T-Mobile公司宣布已开放基于“星链”手机直连卫星的beta测试服务注册；12月19日，新西兰MNO合作伙伴——原沃达丰新西兰子公司（OneNZ）正式推出了初级版本的“星链”手机直连卫星服务。瞄准未来通信发展方向，5G/6GNTN和物联网星座能力持续提升在移动通信系统转型换代的发展总趋势下，星地一体化融合网络建设成为业界热点。欧洲航天局（ESA）正基于“空间5G、6G与可持续连接”计划，促进实现非地面网络（NTN）新空口体制与卫星通信技术深度融合发展。2024年7月2日，ESA宣布选择德国特萨特太空通信公司（TesatSpacecom）建立“在轨6G实验室”（6GLINO），研制并发射一颗低轨16U立方体卫星，用于开展卫星和地面移动网络整合的相关研究。12月23日，ESA宣布已基于符合3GPPNTNR17标准的5G协议，成功通过加拿大电信卫星公司（Telesat）的LEO-3卫星与地面用户设备之间建立了稳定的双向通信链路，标志着5GNTN技术首次成功应用于低轨卫星。随着星地融合技术进步，卫星运营商对于窄带物联网（NB-IoT）应用的关注程度也在不断提升。2024年，“基内斯”（Kinéis）、“萨特里奥”（Sateliot）、“物联网皮卫星”（Pico-IoT）等多个物联网小卫星星座推进部署；铱星公司（Iridium）也于1月10日提出卫星直连设备新战略“星尘计划”（ProjectStadust），基于新战略推出全球首个符合3GPP5GNTN标准的NB-IoT服务Iridium NTNDirect。中高轨高通量星座启动服务，小GEO平台加速进入市场2024年，欧洲卫星公司（SES）中轨“另外三十亿人-增强”（O3bmPower）高通量（HTS）星座于4月正式投入运营，实现近全球覆盖，可根据用户需求的快速变化灵活调整波束配置，并运用开放式网络自动化平台、自适应资源控制系统和智能软件定义广域网进行网络管理，为单个用户提供50Mbit/s至数Gbit/s的连接速度；美国卫讯-3（Viasat-3）、朱庇特-3（Jupiter-3）等高轨高通量卫星已开始提供在轨服务；印度成功发射1颗地球静止轨道-N2（GSAT-N2）高通量卫星，单星容量约48Gbit/s，为印度本土提供大容量连接服务。此外，灵活的中小型卫星持续引领高轨通信卫星领域新发展方向。麦克萨公司（Maxar）研制的1500kg级瑞典奥夫宗-3（Ovzon-3）卫星于3月1日成功发射，已正式投入使用并获得美国防部授出的服务合同；阿斯特拉尼斯公司（Astranis）于12月29日新发4颗一代小GEO平台“微型静止轨道卫星”（MicroGEO），4月推出性能更强的二代平台“欧米伽”（Omega），有望通过参与美军防护战术通信卫星（PTS-G）项目建设（见图2）；人族轨道公司（TerranOrbital）3月14日推出“小GEO卫星”（SmallSatGEO）新平台，瞄准500kg以内的小GEO卫星市场；洛马公司（LM）的LM-400小平台也将于2025年完成首发。移动宽带应用成为行业竞争新热点，传统运营商探索未来发展策略近年来，航空、海事等移动应用成为行业竞争新热点。“星链”作为新入局者，积极利用大规模、低成本等优势，快速抢占行业用户，冲击市场竞争格局，已和美联航、法国航空等多家航空公司达成合作协议，美联航计划2025年底推出首条完全具备“星链”上网功能的航线。为应对竞争压力，多个行业巨头积极推动并购重组和战略整合，加快发展多轨道通信解决方案，通过集成高轨全覆盖、持续连接和中低轨大容量、低延迟优势的混合解决方案，对标“星链”单一解决方案，提高整体竞争能力和话语权。2024年，SES公司提出合并收购国际通信卫星公司（Intelsat），补充现有星座编队，完善多轨道卫星解决方案，合并后预计年收入可达41亿美元，这是继低轨星座迅速发展以来的第三起重大的卫星运营战略整合事件；SES公司未来将进一步强化其独有的中轨星座能力建设力度，并寻求与低轨卫星运营商加强合作。卫讯公司发展重心也重回移动宽带业务，积极维护在航空市场的主导地位，推动与航空公司的新合作订单签署，共为全球3750架商用航空飞机和1850架飞机公务机提供机载卫星通信；保留新收购子公司国际通信卫星公司（Inmarsat）全球领先的海事业务品牌，推出NexusWave多轨道海事连接解决方案，将与“一网”“光速”（Lightspeed）等低轨星座加强合作。商业航天战略地位持续提升，商业通信服务采购力度大幅增长近年来，美国会、联邦政府和国防部内外机构已明确指出商业航天是美国家战略性力量的重要组成部分，正在大力扩充民商力量集成国家能力的生成途径。2024年4月，美国防部（DoD）、天军（USSF）连续发布《国防部商业航天整合战略》《天军商业航天战略》，顶层描绘国家安全太空体系整合商业解决方案的战略愿景，深入整合商业航天解决方案，将太空领域军商合作推上新高度。政策助推下，美军正在按照“优先采购商业能力”而非“优先建设专用系统”的新发展理念，大幅提升商业卫星通信服务的采购力度。5月10日，美国天军商业卫星通信办公室（CSCO）公布了国防部2024财年商业卫星通信服务采购计划，共10个项目，总价值接近17亿美元，拓展转发器容量租赁（CTC）、订阅服务（CSS）、复杂商业卫星通信端到端解决方案（CS3）、一揽子采购协议（BPA）、不定交付期不定交付数量合同（IDIQ）等多种采购模式。10月底，美天军宣布将“大规模低轨”（pLEO）卫星服务采购计划从最初的9亿美元上限提高到130亿美元，在本次增加预算前，pLEO合同已经花费了约6.6亿美元，主要用于采购SpaceX公司“星链”以及“星盾”（Starshield）服务。大国有序推进天基综合架构建设，美军用低轨星座成功实现关键技术验证随着大国高端对抗形势愈发激烈紧张，以大规模星座为核心的天基综合信息体系建设成为大国博弈的重要增量，其建设发展背后是国家级别的航天综合实力竞争。美国正以发展高中低轨、军民商盟“混合太空架构”（HSA）作为未来装备体系建设的主线思路，以PWSA军用低轨星座作为关键天基平台，并在大体系设计中进一步纳入商业卫星互联网、物联网等星座，推进各类资源力量的统筹优化与协同共用。美国太空发展局（SDA）正在加速推进PWSA军用大规模星座研制部署进度。“传输层0阶段”试验星座2024年成功在轨验证了天对地Link-16数据链等关键技术能力，并已具备与美国航空母舰编队的Link-16连接能力。传输层作为支持未来联合全域作战的通信“基底层”，将通过Link-16数据链实现天基与陆海空战场网络的全面组网互联，打造去中心化的超视距战术网，及时将天基传感器数据分发至多域作战单元和武器平台，基于天基智能动态闭合多域杀伤链。此外，“传输层1阶段”126星业务星座推迟至2025年发射，“传输层2阶段”210星业务星座已于2024年正式完成全部卫星合同授出，“传输层3阶段”业务星座规划也已基本明确，SDA计划于2025年发布140颗3阶段卫星的招标合同。Link-16天地一体战术网络概念如图3所示。欧洲从泛欧层面支持大规模综合星座建设，采用公私合营方式牵头打造“卫星弹性、互联和安全基础设施”（IRIS2）星座建设，减少对“星链”等星座的依赖，增强欧洲自身的防御能力和自主性。2024年10月底，欧盟委员会正式确定了IRIS2的项目研发团队“太空升起”（SpaceRISE）联盟，该联盟主要由SES、Eutelsat和西班牙卫星公司（Hispasat）领导，泰雷兹（THALES）、空客等多家欧洲卫星制造企业作为分包商加入集团。12月16日，欧盟委员会与SpaceRISE联盟签署了为期12年的特许合同，启动IRIS2星座建设（见图4），星座将由18颗8000km中轨卫星、264颗1200km低轨卫星和10颗450～750km低轨卫星构成，首次发射计划于2029年进行，预计于2030年初开始投入运营。俄罗斯也积极通过国家行为统筹加快“球体”（Sfera）多功能星座发展，实现在轨和构想中的卫星资产优势互补。2024年10月，俄罗斯对其“球体”星座计划进行了进一步更新，将计划卫星数量由288颗增加至292颗，建设完成时间确定为2027年。新“球体”星座计划包括5个通信星座和5个遥感星座，通信星座方面，除了整合当前的“快讯”（Express）、Express-RV、“亚马尔”（Yamal）等高轨、极轨通信卫星，还将部署“赛艇”（Skif）中轨宽带互联网卫星和“马拉松”（Marathon）低轨物联网卫星，预计耗资高达31亿美元，核心目标是确保俄罗斯拥有一个现代化的天基通信和监控系统，为俄罗斯及其周边地区，尤其是地面通信设施稀少的北极航道沿线提供宽带互联网接入和通信服务。美盟合作完成重要里程碑，北约军事同盟力量进一步强化在“混合太空架构”发展总思路下，除了自身能力建设外，美国也在持续加深与盟国的合作项目，整合国际航天资源，共享数据和技术，并在关键领域形成协同效应。挪威航天局在2024年8月发射两颗“北极卫星宽带任务”（ASBM）军民商多属性通信卫星，为北极和高纬度地区提供宽带通信服务。ASBM任务汇集了挪威和美国、政府及其所属公司等多个合作伙伴，卫星由美国诺格公司研制，携带多个有效载荷，包括美国天军用于安全通信任务的增强型极地系统-资产重组（EPS-R）载荷、挪威武装部队的X频段有效载荷、美国卫讯公司的Ka频段“全球快讯”（Global Xpress）商业系统有效载荷，以及挪威辐射检测仪（NRM）有效载荷。EPS-R是首个运行在盟国民商卫星上的美军用有效载荷，标志着美盟合作达成重要里程碑。11月5日，日本和波兰宣布已与美国达成新协议，即将加入美军方宽带全球卫星通信（WGS）网络系统，在军事行动中共享大容量宽带服务。欧洲各国也在积极推进泛欧和北约（NATO）层面的合作，通过多国合作来提供可靠且安全的军事卫星通信支持。2024年，西班牙和卢森堡正式加入“第六代北约卫星通信服务”（NSS6G）计划，成为继法国、意大利、英国、美国后，第5、第6个支持北约军事通信服务的国家，将通过“西班牙下一代卫星”（SpainsatNG）和“政府卫星”（Govsat）提供超高频（SHF）、特高频（UHF）通信能力。此次成员国扩展将进一步提升北约通信网络的灵活性和抗干扰能力，使北约更有效地应对未来的通信挑战，并巩固其集体安全机制。通信卫星作为全球信息基础设施和天基太空装备体系的核心基础组成部分，其发展趋向往往体现出大国竞争和航天产业格局演变的核心思路。政府、军事卫星通信领域，美国、欧洲、俄罗斯等航天强国正在持续推动天基主战通信装备研发，加快弹性综合信息体系规划和关键能力生成，并采取多种手段深化军民商盟合作，强化大国竞争新背景下的综合实力。民商卫星通信领域，随着大众消费者休闲模式不断转变，宽带互联网应用已替代电视直播、音频广播等传统卫星通信应用成为关键发展方向，高、中、低轨高通量星座持续推进能力提升，手机直连、物联网星座启动大规模批量化部署，成为天地一体化全面融合发展的重要形式，必将在全球范围内撬动巨大的商业化潜力，形成规模化的产业效益。
