卫星制造与发射——迈向巨型星座时代

我们认为：国内巨型星座组网建设有望持续加速，有望驱动卫星制造环节景气度提升；随着我国空间基础设施体系的不断完善，下游卫星应用行业有望持续受益。

摘要

人造卫星：科技制高点，商业新边疆。卫星是航天应用的主要载体，按照用途可以分为通信、导航、遥感、科学与技术试验四类。近年来商业星座大规模建设驱动全球卫星发射数量快速增长。2021年全球发射卫星1673颗，目前在轨卫星数量已超五千颗。卫星产业链自上而下包括卫星制造与发射、卫星运营以及应用服务三个环节，根据SIA数据，2021年全球卫星产业市场规模约2800亿美元，蕴含广阔的商业空间。

制造与发射瓶颈突破，巨型星座时代来临。小型卫星具有研制生产灵活、单星成本较低等优势，大量小卫星组网形成巨型星座已成为天基系统建设的发展趋势。Euroconsult预测未来十年全球有望发射约18460颗小卫星，其中81%为巨型星座的组网卫星。我们认为，星座巨型化是应用需求、组网成本和国际太空政策等因素共同影响下的必然。一方面，火箭技术进步降低发射成本，增强了星座发射组网的能力；另一方面，卫星生产模式正发生变革，也提升了巨型星座建设的经济性。

巨型星座有望加速卫星应用商业化进程。依托庞大的卫星数量，巨型星座能够提升天基系统的弹性，可以实现全球覆盖、高频重访、快速响应等应用需求，拓宽卫星应用的场景，加速卫星应用的商业化落地。1）通信：巨型通信星座可以实现全球覆盖并提升通信容量，Starlink、OneWeb等星座规划都超过数千量级；2）遥感：巨型遥感星座可以提升系统的覆盖范围和时间分辨率，PlanetLabs、Spire等企业均建成了超百颗的遥感卫星网络。3）导航：巨型星座配备低轨卫星导航增强系统能够提升卫星导航系统的性能，为导航应用带来新的发展机遇。

风险

国内巨型星座建设进度不及预期。

正文

卫星：科技制高点，商业新边疆

卫星是航天应用的主要载体，按照用途主要可以分为通信、导航、遥感、科学与技术试验四类。人造卫星是航天应用的主要载体，按照用途主要可分为通信卫星、遥感卫星、导航卫星、科学与技术实验卫星，其中：1）通信卫星作为太空中的中继站起到传输微波信号的作用，主要代表有铱星、Starlink等；2）遥感卫星利用传感器获取目标地面物体的电磁波发射、反射和吸收特征，主要应用于农林、海洋、国土、气象和特种领域的对地观测活动，主要代表有Worldview系列、SPOT系列等卫星；3）导航卫星通过广播信号的方式，为用户提供定位和授时服务，典型代表为GPS、GLONASS、GALILEO和北斗四大卫星导航系统；4）科学卫星包括近地空间物理探测卫星和天文卫星，技术试验卫星是指对新技术及仪器设备或新型卫星进行先期试验的卫星。

图表1：卫星基本分类方式

资料来源：《航天器总体设计》（彭成荣，2011），中金公司研究部

卫星由平台和有效载荷两部分构成，分别约各占整星成本的50%。卫星平台：为卫星载荷正常工作提供支持的部分，主要包括结构、热控、姿轨控、电源、遥感测控和数据管理等分系统，其中1）卫星结构组件、热控分系统，保证卫星功能、保证卫星工作的温度环境，成本占比在整星的5%-10%；2）姿轨控制系统保证卫星的姿态、方位，包括星敏感器、太阳敏感器、磁强计、动量轮、推进器等，价值占比在30%-40%左右。3）其他辅助系统保证地面测控、数据传输等功能，价值占比在10%-15%左右。有效载荷：直接执行特定任务的仪器和设备，根据卫星任务不同可以是通信、导航与遥感或科学研究载荷。

图表2：卫星的结构组成及价值量分布

资料来源：《卫星成本预测方法的比较分析》（卢波等，2005），中金公司研究部

按照运行轨道的不同，卫星可分为低轨道（LEO）卫星、中轨道（MEO）卫星和地球同步轨道（GSO）卫星、地球静止轨道（GEO）卫星等。LEO卫星在高度小于1000公里的轨道飞行，MEO卫星飞行高度约在1000-36000公里，地球同步轨道高度约为3.6万公里，其中轨道倾角为0、在赤道正上方的地球同步轨道又称为地球静止轨道。不同轨道的运行周期和覆盖范围不同，最终影响卫星所能开展的任务类型，例如：LEO卫星轨道运行周期短、飞行高度低，发射入轨成本以及与数据传输时延、链路损耗均较低，大多数遥感卫星、新型的通信卫星采用LEO轨道；GSO轨道运行周期与地球自转周期一致，能够对地表某一特定区域进行连续覆盖，适用于通信、气象、预警等类型的卫星。

图表3：常见卫星轨道类型及特征

资料来源：欧洲宇航局官网，《卫星设计学》（王希冀等，2014），《新兴低轨卫星通信星座发展前景研究》（邹明等，2020），中金公司研究部

全球卫星发射数量大幅增长，低轨通信卫星贡献主要增量

受益于商业星座大规模建设，全球卫星发射数量从2017年开始快速增长。2013年全球卫星发射数量首次超过100颗，此后全球卫星发射数量总体呈现上升趋势。得益于以“星链”为代表的商业卫星星座大规模建设，2017年以来全球卫星发射数量快速增长，2021年全球卫星发射数量已达到1673颗。近年来，电子信息、材料、制造技术快速进步，卫星集成度和技术先进性不断提高，卫星小型化的趋势不断加速。此外，航天发射、宇航制造、新型传感器以及图像梳理、通信传输技术的快速进步，共同为商业小卫星星座的发展奠定了基础。我们认为，随着各国商业星座建设的进一步加速，全球卫星发射数量仍将保持较快增长的态势。

图表4：全球卫星发射数量自2017年以来大幅增长

资料来源：UCS，中金公司研究部

全球在轨卫星数量超五千颗，低轨道通信卫星已成为最主要的卫星类别。根据UCS数据，截止2022年5月全球在轨卫星数量达5465颗，其中：1）按国家划分，美国在轨卫星数量占全球卫星数量的63%，位列其后的中国和英国在轨卫星数量分别为10%/9%；2）按卫星用途划分，通信及遥感领域在轨卫星数量分别为66%/21%，随着以Starlink为代表的低轨通信星座大规模组网，在轨通信卫星数量占比显著提升；3）按轨道划分，全球在轨卫星中86%运行于低轨道，地球同步轨道、中轨道、椭圆轨道分别占10%/3%/1%。4）按用户类型划分，商业卫星占总数的73%，政府卫星和特种领域卫星分别占在总数的13%/10%。

图表5：全球在轨卫星按国家划分

资料来源：UCS，中金公司研究部  注：数据时点为2022年5月

图表6：全球在轨卫星按用途划分

资料来源：UCS，中金公司研究部  注：数据时点为2022年5月

图表7：全球在轨卫星按轨道划分

资料来源：UCS，中金公司研究部  注：数据时点为2022年5月

图表8：全球在轨卫星按用户类型划分

资料来源：UCS，中金公司研究部  注：数据时点为2022年5月

中国卫星发射进程加快，空间基础设施持续完善

2018年以来中国卫星发射数量明显增加，空间基础设施建设趋于完备。十三五期间，北斗卫星导航系统、高分辨率对地观测系统等重大专项密集实施，在政策的驱动下国内商业航天蓬勃发展。2017-2021年中国共发射卫星387颗，相比2012-2016年发射数量增加241颗，中国卫星发射数量呈现出较快增长趋势。截至2022年5月，中国共有541颗卫星在轨运行，其中通信卫星、导航卫星和遥感卫星合计约占在轨卫星总数的79%。我们认为，未来我国卫星发射数量有望保持在较高水平，服务于特种领域和国民经济的空间基础设施将日益完善。

图表9：2012-2021年中国卫星发射数量

资料来源：UCS，中金公司研究部

图表10：中国在轨运行卫星的应用领域分布

资料来源：UCS，中金公司研究部 注：数据时点为2022年5月

卫星产业链包括卫星制造与发射、卫星运营以及应用服务三个环节。1）上游卫星制造与发射：包括卫星平台研制和总装、卫星载荷研制、火箭制造与发射服务；2）中游卫星运营：包括卫星测控、星座管理、卫星数据服务等业务和相关地面系统建设；3）下游卫星应用：包括卫星通信、导航、遥感相关的各类应用服务、应用软件和终端硬件等，例如卫星移动通信业务、卫星广播电视业务、在地面站点间进行卫星通信的卫星固定业务、遥感图像处理软件、遥感影像数据服务、个人导航设备、高精度定位设备等。

2021年全球卫星行业市场规模约2800亿美元。根据SIA数据，2021年全球卫星产业市场规模2790亿美元。1）产业链上游卫星制造的市场规模约为140亿美元，发射服务市场规模约60亿美元，约占行业市场规模的7.17%。2）产业链中下游，与卫星运营和应用相关的地面设备市场规模约为1420亿美元，其中地面导航设备市场空间约为1100亿美元，其余主要为各类卫通终端和地面网络设备；3）卫星服务市场规模约1180亿美元，其中消费级市场规模约984亿美元，主要为卫星广播业务、卫星电视业务和个人卫星宽带业务。

图表11：2021年全球卫星产业链各环节市场规模（亿美元）

资料来源：SIA，中金公司研究部

制造与发射瓶颈突破，巨型星座时代来临

航天商业化进程加速，卫星小型化、星座巨型化成为发展趋势

小型卫星契合商业航天发展模式，近年来发射数量快速提升

按重量划分，卫星可分为大卫星和小卫星等类型。卫星按重量区分，可分为大卫星和小卫星等类型，1000kg是大卫星和小卫星的划分的依据。大卫星是指重量在1000kg以上的卫星，相比于小卫星具有更高的可靠性、更长的设计寿命、更高的控制精度，常用于高轨通信卫星、大型遥感卫星以及科学试验卫星等场景。广义上的小卫星是指1000kg以内的人造卫星，其中10-100千克的又称为微小卫星（Microsatellites），1-10千克的称为纳卫星（Nanosatellites），0.1-1千克的称为皮卫星（Picosatellites）。

图表12：卫星按重量分类

资料来源：《Why satellites are scaling down.》（Sweeting, M. N.，1991），《现代小卫星发展现状和关键技术》（陈国鑫等，2017），中金公司研究部

小卫星研制生产灵活、单星成本较低，技术进步拓宽了小卫星的任务场景。1）大卫星的研制周期通常在30个月以上，设计与生产过程高度定制化，而小卫星广泛采用一体化、标准化和模块化的设计思路和批量生产的模式，具有研制周期短、成本低、可批量生产、发射方式灵活等优点。2）伴随卫星平台与载荷技术的发展，小卫星的数据处理、姿态控制、数据传输等能力都有了显著提升，能够适用于对卫星能力要求更高的复杂性任务。3）小卫星大多以多星组网的卫星形式运行，同时可以通过增加、替换卫星来实现星座的快速扩容与升级，系统的安全冗余度也比单颗大卫星更高。上述优势使小卫星在通信、导航、遥感、科研试验等领域的应用迅速拓展。

图表13：大卫星与小卫星研制模式的差异

资料来源：《低轨大规模星座的机遇与挑战》（赵秋艳等，2020），《现代小卫星技术现状与发展》（张艳娥等，2006），《小卫星的现状、特点及发展方向》（张祥根，2000），中金公司研究部

卫星平均重量持续下降，卫星小型化已成为行业主要发展趋势。从上世纪80年代以来，以高技术为主要特征的小卫星成为行业发展热点。随着技术的不断成熟，小卫星开始为遥感、导航、通信等领域提供高质量的数据和服务，逐渐成为卫星发展的主要方向。根据UCS数据，从2016年到2021年全球1000千克以下卫星发射数量由61颗增加到1605颗。SpaceX公司在2021年发射952颗重量260kg的Starlink卫星，即使将Starlink发射数据剔除，2021年全球小卫星发射数量占比依然达到93%的水平。从卫星平均重量来看，全球发射卫星平均质量已经从2016年的1798千克下降到300千克，卫星小型化成为行业趋势。

图表14：全球发射卫星数量分布（按卫星质量大小）

资料来源：UCS，中金公司研究部  注：“小卫星”指质量小于1000千克的卫星

图表15：全球发射卫星平均质量（kg）

资料来源：UCS，中金公司研究部

巨型星座已成为行业发展趋势，是全球天基系统发展的热点

大量小卫星组网形成巨型星座，已成为天基系统建设的发展趋势。小卫星以其成本低、研制与生产周期短、适合大规模组网应用等特点，成为当前各国宇航产业发展的热点方向。根据Euroconsult预测数据，2022-2031年间全球有望发射约18460颗小卫星，数量相比2012-2021年增加超过三倍，其中商业卫星、科研卫星、政府卫星和特种领域卫星分别占比69%/8%/19%/4%，未来十年小卫星制造与发射市场空间有望达到年均84亿美元。小卫星的庞大需求主要来自于巨型星座组网及补网活动，根据Euroconsult预计，未来十年全球所发射的小卫星中的81%为巨型星座的组网卫星。

星座巨型化是应用需求、组网成本和国际太空政策等因素共同影响下的必然结果。我们认为，1）巨型星座的发展是未来业务需求的必然选择：巨型通信星座可以实现全球覆盖并提升通信容量，Starlink、Oneweb、Kuiper等通信星座规划都超过数千量级；巨型遥感星座可以提升系统的覆盖范围和时间分辨率，PlanetLabs、Spire等企业均建成了超过百颗的遥感卫星观测网络。2）小卫星的批量化制造和不断下降的火箭发射成本，也提升了巨型星座的经济可行性，大幅降低了巨型星座的组网成本。3）星座巨型化趋势亦是太空空间频率、轨道资源竞争的结果：国际电信联盟（ITU）对卫星轨道位置和频率的分配采用“先到先得”原则，出于抢占稀缺的卫星轨道和频率资源，申报巨型星座成为各航天大国的必然选择。

图表16：海外小卫星星座建设计划

资料来源：NSR（美国卫星与航天市场研究与咨询公司Northern Sky Research，下同），各公司官网，中金公司研究部  注：数据时点为2022年5月

商业火箭已成为全球航天发射市场主力

全球火箭发射市场格局稳定，运载能力不足是我国航天领域的长期痛点之一。1）从发射次数来看，2020-2021年全球火箭发射市场整体格局基本稳定，中、美两国合计占全球火箭发射次数70%以上。2）从载荷发射数量来看，2021年美国载荷发射数量占全球比例超60%，我国载荷发射数量占比约6%位列第三。3）从入轨重量来看，2021年美国发射入轨重量约422吨，占全球入轨质量的54.8%，我国火箭发射入轨重量186吨。我国运载火箭在发射入轨重量上相比美国仍有一定差距，火箭运力不足是我国卫星大规模建设的主要制约因素之一。

图表17：2020~2021全球各国航天发射次数统计

资料来源：《2021中国商业航天产业发展报告》（中关村领创商业航天产业发展联盟），中金公司研究部  

图表18：2020~2021全球各国载荷发射数量统计

资料来源：《2021中国商业航天产业发展报告》（中关村领创商业航天产业发展联盟），中金公司研究部

SpaceX已成为美国商业发射任务主力，我国商业发射主要靠“国家队”火箭完成。美国在2020-2021年间共计95次的火箭发射任务均由私营企业完成，其中SpaceX发射次数占总发射次数的59%。相比之下，2020-2021年我国运载火箭发射次数共计94次，其中航天科技集团和航天科工集团承担发射任务90次，约占总发射次数96%。在运载火箭发射格局上，“国家队”承担我国航天运输任务的中坚力量，美国的航天发射主要依赖以SpaceX为代表的民营企业。

相比美国等成熟商业发射市场，国内发射成本仍有优化空间。根据SpaceX公司公布的数据，猎鹰9号发射任务成本由火箭成本、发射成本、测控成本以及保险费用构成，其中火箭占总成本70%，测控成本约占总成本13%。测控成本、发射成本和保险费用主要取决于任务规模、发射成功率等因素，成本可控制性较低，运载火箭是各项成本中最主要的可控成本。SpaceX公司的猎鹰9号作为最成功的商业运载火箭之一，LEO轨道发射服务公开报价大幅降低至约3000美元/千克，低于世界上其他同等运载能力的一次性运载火箭。据央广网报道，国内快舟1号运载火箭，LEO轨道发射服务价格约为2万美元/千克，发射成本仍有较大优化空间。

图表19：航天发射成本构成情况

资料来源：SpaceX，中金公司研究部

图表20：猎鹰9号火箭成本构成

资料来源：SpaceX，中金公司研究部  注：2021年数据

图表21：国内外商业火箭发射价格及运载能力

资料来源：FAA，各公司官网，中金公司研究部  注：2021年数据

三大路径推动火箭技术升级，卫星发射成本有望持续降低

提升运力、可重复使用、通用化设计是降低发射成本的主要技术路径。我们认为，实现低成本发射服务的关键在于：1）通过采用新技术路径、提高发动机比冲、结构轻量化等方式提升火箭运载能力，摊薄火箭单位重量发射成本。例如，SpaceX官网披露，其正在研发的“星舰”的LEO轨道运载能力将达到150吨，SpaceX预计这有望使发射成本下降到约10美元/千克。2）突破高精度制导与控制、发动机推力控制、着落缓冲等技术，实现火箭回收重复利用。例如，SpaceX的猎鹰9火箭通过一子级的垂直返回和重复利用，大幅降低了火箭使用成本。3）广泛采用模块化设计、商业货架产品，有效降低火箭关键系统的研制成本。

图表22：降低火箭发射成本的技术路径

资料来源：FAA，各公司官网，中金公司研究部

图表23：Falcon9发射报价拆分（万美元）

资料来源：《猎鹰_9火箭一子级海上回收试验成功及成本分析》（刘博，2016），中金公司研究部  注：2021年数据

图表24：复用10次火箭成本降幅测算（万美元）

资料来源：《猎鹰_9火箭一子级海上回收试验成功及成本分析》（刘博，2016），中金公司研究部  注：2021年数据

我国商业火箭公司蓬勃发展，有望有效降低国内卫星发射成本。在上世纪90年底末，我国逐步退出全球商业发射市场。面对未来大规模火箭发射的需求，国内火箭有效运力不足、发射成本较高的矛盾愈发明显。近年来，在全球商业发射市场快速发展、国内政策环境支持以及产业资本的推动下，国内商业发射领域蓬勃发展，涌现出了一批如科工火箭、中国火箭、蓝箭航天、星河动力、星际荣耀、天兵科技等代表性商业火箭企业。国内商业火箭公司已初步具备商业载荷入轨发射能力，并正积极探索实现低成本商业发射的可行路径，我们认为国内商业发射能力的快速发展，有望有效降低卫星发射成本。

传统卫星科研生产模式效率较低，难以实现卫星的大规模低成本制造。传统的卫星研制具有高度定制化特点，设计、制造、发射周期理论上通常在26~32个月，其中：卫星的论证阶段大约需要8~10个月，时间占比30%；研制、生产及测试需要16~20个月，交付与发射时间大约需要两个月。我国体制内卫星规划周期在3~5年，通常由总体部门牵头组织队伍论证，需经历模样设计、初样设计、正样设计、在轨验证等环节，研制流程通常为串行模式，需要消耗大量的时间、空间和人力资源，生产成本远高于规模化生产的通用工业产品。

图表25：传统卫星研制模式时间周期通常在26~32个月

资料来源：《国际大型商业通信卫星生产周期研究》（刘豪，2013），中金公司研究部

卫星小型化、星座巨型化背景下，卫星制造进入“工业化”大规模生产时代。在卫星小型化、星座巨型化背景之下，组网卫星数量大幅增加对卫星的设计理念、生产方式等都带来了挑战，卫星逐渐从传统的“定制化”研制模式，走向“工业化”大规模生产模式。通过模块化设计、柔性生产、智能制造等技术，采用流水线并行生产等方式，可以把卫星的设计生产周期压缩到数周甚至数天，同时大幅降低卫星的制造成本。例如，Oneweb卫星生产能力可以达到每天1~3颗，而Starlink卫星的生产速度可以达到每周45颗左右。我们认为巨型星座的组网建设，有望成为推动我国卫星科研生产模式转型的主要因素。

通过设计优化、规模化生产和采用商用器件，能够有效降低卫星制造成本。我们认为，卫星低成本规模化生产主要得益于三方面的变革：1）采用新设计理念、新技术、新工艺等，以提升卫星的经济性；2）通过流水线实现规模化生产，缩短生产周期，降低人工和制造成本；3）供应链重塑，采用商用货架产品替换宇航级元器件，能够显著降低卫星生产成本。

图表26：采用可堆叠卫星构型可提高发射效率

资料来源：Starlink，OneWeb，中金公司研究部

图表27：采用电推进技术可以实现更高的承载效率

资料来源：《国外全电推进卫星平台的发展及启示》（胡照等，2015），中金公司研究部  
注：承载效率=有效载荷重量/发射重量

图表28：OneWeb卫星工厂采用模块化的生产方式

资料来源：OneWeb，中金公司研究部

巨型星座提升系统服务能力，加速卫星应用商业化

卫星应用服务是卫星产业链上市场空间最大、盈利能力最强的环节。卫星应用服务处于卫星产业链下游，包括卫星通信、导航、遥感相关的各类应用服务、应用软件和终端硬件等。根据美国卫星工业协会（SIA）2022年发布的《2021年全球卫星产业报告》，2021年全球卫星产业产值为2790亿美元，其中应用服务以及与应用服务密切相关的地面设备分别占行业总产值42%和51%，上游卫星制造与发射服务占5%/2%。从盈利能力的角度看，卫星制造环节净利润率通常低于10%，中下游运营/应用服务提供环节的净利润率在15%~50%之间，是产业链上盈利能力最强的环节。

图表29：应用服务占卫星行业总产值42%

资料来源：SIA，中金公司研究部 注：数据时点为2021年

图表30：产业链中应用服务环节盈利能力最强

资料来源：Wind，中金公司研究部

巨型星座可提升天基系统的弹性和应用服务能力。相比传统的卫星，巨型星座对于卫星应用环节的提升主要体现在：1）增强系统的弹性。小卫星具有快速响应、使用灵活、分散部署等优势，大规模组网后与中大型卫星优势互补、协同工作，能够增强系统的重构性、冗余性，提升空间体系的弹性。2）提升服务能力，拓展应用场景。巨型星座依托庞大的卫星数量，可以实现全球覆盖、高频重访、指令及时响应等应用需求，拓宽卫星应用的场景。通过融合多颗卫星的计算、存储、载荷资源，还能够提升星座系统的网络处理和应用服务能力。

全球卫星互联网建设加速，卫星通信产业迎来变革

传统卫星通信主要应用于特定场景，2021年全球卫星通信相关市场规模接近1500亿美元。卫星通信系统能够满足广播、电话、数据通信等基本通信业务需求，在航海、应急、特种等领域应用。根据SIA数据，2021年与卫星通信相关的服务和设备市场规模合计达1476亿美元：1）卫星电视直播、无线电广播、卫星宽带等通信业务占卫星服务环节收入比重98%是卫星服务业收入的最主要来源，其中包含电视、广播和宽带的全球卫星通信消费者服务市场规模984亿美元，包含转发器协议和卫星固定业务的卫星通信企业服务市场规模172亿美元。2）在地面设备环节，卫星电视机顶盒等的地面卫星通信消费者设备市场规模173亿美元，地面网络设备市场规模147亿美元。

低轨卫星通信系统具有传输时延低、损耗小、系统容量高等优势，是卫星通信重要的发展方向。低轨卫星通信系统与传统的地球静止轨道卫星通信系统主要有以下几点不同：1）传输时延：高轨通信卫星通信传输时延约为270毫秒，目前主流的低轨星座其通信传输时延约7毫秒，考虑其他影响因素也可以做到50毫秒以内；2）传输损耗：LEO卫星信号自由空间损耗比GSO卫星少，有利于终端的小型化和数据的高速传输。3）星下点移动速度：低轨卫星相对地球表面运动更快，带来多普勒频移、地面终端天线指向跟踪、波束间切换等技术问题。4）波束覆盖：低轨通信卫星对地视场小，须通过多星组网才能实现全球覆盖。5）卫星容量：低轨通信卫星体积小、重量轻，处理能力弱，依靠整个系统实现高通信容量。6）系统可靠性：低轨卫星通信系统卫星数量庞大，且分布于多个轨道面，任意一颗或几颗卫星损坏不会影响系统可靠性。此外，低轨小卫星造价低，应急补网发射成本低。

图表31：低轨卫星通信系统和传统的高轨卫星通信的技术特点比较

资料来源：《我国空间互联网星座系统发展战略研究》（周志成等，2021），中金公司研究部

卫星通信系统可分为窄带和宽带两类系统，全球巨型低轨宽带星座建设发展迅速。低轨卫星通信系统可分为窄带移动通信和宽带互联网通信两个方向。随着卫星制造、发射成本的下降以及通信载荷技术的发展，全球巨型低轨宽带互联网星座建设开始加速。从2014年开始， SpaceX、亚马逊、三星、波音等公司纷纷披露星座计划，星座规模远高于传统卫星系统，根据SpaceX公司官方数据，截止2022年11月该公司已完成60余次发射任务，成功发射卫星数量超过3500颗。

图表32：低轨宽带、低轨窄带、高轨通信卫星星座比较

资料来源：各公司官网，中金公司研究部 注：表中在轨卫星数量不同于卫星发射数量 注：数据时点为2022年5月

图表33：全球前十大通信星座在轨卫星数量

资料来源：UCS，中金公司研究部  注：数据时点为2022年5月

巨型星座提升观测能力，卫星遥感应用场景加速延展

卫星遥感数据蕴含丰富商业价值，遥感应用市场成长空间广阔。卫星遥感能够及时获取地球表层较大范围内的数据资料，获取的数据具有广域性、多源性、周期性、综合性和数量化的特点，目前已经广泛应用于特种、农业、林业、气象、海洋、自然资源、应急管理等众多行业。根据Euroconsult数据，2019年全球卫星遥感市场规模约46亿欧元，至2028年有望达到约113亿欧元，CAGR为9.4%。2019年中国遥感应用市场规模为155亿元，同比增长18.6%，远高于全球市场总体增速。

图表34：全球卫星遥感市场规模及预测

资料来源：Euroconsult，中金公司研究部

图表35：2019年国内卫星遥感市场规模为155亿元

资料来源：前瞻产业研究院，中金公司研究部

卫星遥感拓展现有空间信息感知能力，应用边界的拓展将带动行业快速发展。相比于摄像头、激光雷达、探地雷达等地面监测手段，以及遥感飞机、无人机等航空探测手段，卫星遥感具有覆盖面积广、探测手段多样、数据成本低等优点。卫星遥感与地面、空中监测体系融合，形成“天-空-地”一体的立体感知体系，将拓展现有对地理空间信息、地表动态信息等信息的感知能力，能够有效改善监管效率、促进生产力的提高。我们认为随着遥感影像空间/时间分辨率提高，影像处理技术、定量遥感技术的进步，卫星遥感的应用边界将不断拓展，带动行业的市场规模持续快速扩张。

卫星遥感应用场景持续拓宽，企业和大众市场有望打开市场空间。随着遥感卫星数量和质量的提升以及地面应用系统的持续完善，遥感的应用场景逐步政府及特种领域，拓展至企业和大众服务市场，面向金融、石油、电力、水利、农业等领域用户提供信息服务。我们认为随着遥感卫星覆盖区域、覆盖频次、成像精度的提升，以及下游用户对卫星遥感认知的提高，面向企业和大众市场有望为行业打开更大成长空间。

巨型遥感星座丰富遥感影像数据，加速遥感应用商业化发展。1）遥感影像数据源持续丰富、价格持续下降，降低遥感应用数据的成本：大型商业遥感星座的快速发展，有助于丰富卫星遥感应用的数据来源，能够驱动遥感影像数据价格持续下降，从而降低下游遥感应用企业数据成本，进一步加速遥感应用的商业化进程。以50cm分辨率单片存档影像为例，其国内市场价格已从2019年的100元/平方公里下降至2021年的40元/平方公里。2）巨型星座能够提高重访频率，丰富下游遥感应用场景：巨型星座拥有更多的卫星数量，能够有效提高重访频率，使卫星遥感数据获取能力大幅提升，进一步丰富了下游的应用场景。3）大型星座提供更多观测角度，提升对地观测性能：巨型星座可提供甚长测量基线，从而提升星载干涉仪、全球遥感、同步目标跟踪观测等应用的能力。

图表36：50cm分辨率卫星遥感影像价格

资料来源：高景1号官网，MAXAR官网，中金公司研究部

图表37：大型遥感卫星星座可以执行高时间分辨率任务

资料来源：欧比特官网，中金公司研究部

图表38：全球前十大遥感星座在轨卫星数量

资料来源：UCS，中金公司研究部  注：数据时点为2022年5月

高精度卫星导航应用泛化，智能驾驶等新场景快速发展

卫星导航系统是重要的时空基础设施，2019年全球卫星导航定位市场规模约1500亿欧元。全球卫星导航系统（GNSS）是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的重要时空基础设施。根据GSA数据，2019年全球卫星导航定位（GNSS）市场规模为1507亿欧元，2029年全球市场预计将达到3244亿欧元，未来十年复合增速约为8.0%。

► 从地域分布来看：2019年北美和欧盟分别占据GNSS全球市场规模的26.7%和25.5%，亚太地区占比30.5%，GSA预计2029年将提升至32.7%，是未来GNSS市场增长的重要引擎。

► 从下游应用来看：GSA预计2019-2029年手机、可穿戴设备等消费电子和汽车合计贡献93%的市场需求，其余为无人机、船舶导航模组以及建筑、地信、精准农业、航天、导航授时等领域的高精度GNSS接收机。

图表39：2019-2029年期间全球GNSS市场总收入各应用领域占比

资料来源：GSA，中金公司研究部

卫星导航应用场景持续拓展，自动驾驶需求推动乘用车导航进入高精度时代。我国卫星导航与位置服务产业正处于高速发展阶段，导航应用在气象、民政、电力、交通、海事等领域持续渗透。近年来，L3以上自动驾驶所要求的乘用车高精度定位需求，推动了多星座、多频、RTK/PPP增强等高精度GNSS技术栈逐渐被引入汽车行业，传统主机厂和造车新势力陆续推出了支持车道级定位的车型。我们认为，在新能源汽车快速发展的背景下，“上车”有望成为高精度GNSS从行业应用走向大众应用的重要突破口。

巨型星座配备低轨卫星导航增强系统能够提升卫星导航系统的性能，提升导航应用效果。低轨卫星具有信号功率高、几何动态大、抗干扰能力强等优势，既可以播发卫星导航增强信号，作为GNSS的有效提升与补充，也可以通过通信系统和导航系统融合，播发独立测距信号，形成备份的定位导航能力，提升卫星导航系统的精度、完好性、连续性和可用性。根据鸿雁星座的首发星导航增强试验结果，其导航信息增强服务可以使得用户单点定位解算收敛时间从30分钟缩短到1分钟以内。低轨导航增强系统建成后，用户可获得准确、可靠的高精度定位服务，为高精度位置服务在更多领域推广应用奠定良好的基础。

图表40：低轨导航精度增强与其他增强手段比较

资料来源：《基于低轨通信星座的导航增强技术发展概述》（田润等，2021），中金公司研究部

通导遥一体化成为趋势，“星盾”为融合应用提供最新范例

卫星技术发展为通导遥融合应用奠定基础，集成多种功能的卫星系统有望成为趋势。随着卫星技术的发展，卫星正向着具备“通导遥一体化”的能力方向发展。在硬件层面，技术进步驱动单个任务载荷重量降低，因此现在卫星平台上可以集成更多种类的任务载荷；在软件层面，“软件定义”卫星逐渐成熟，解决了不同模块之间的兼容问题，可以实现多功能系统的统一架构，通过软件定义和重构实现不同功能。

国内外已有多个卫星系统采用“通导遥一体化”设计，SpaceX公司“星盾”是最新案例。我国于2020年8月发射了多功能试验卫星，吉利未来出行星座也于2022年6月完成了首批9颗卫星部署，实现通导遥技术的融合应用。国外方面，2022年12月2日，SpaceX公司正式发布了专门用于特种领域的“星盾”卫星项目。“星盾”卫星将利用“星链”通信卫星的现有技术，并融合遥感观测能力，未来将主要应用于三个领域：1）遥感：发射具有对地观测载荷的卫星，直接向用户提供处理后的遥感数据。2）通信：向特种领域终端用户提供安全可靠的全球通信。3）载荷托管：通过“星盾”卫星平台托管各种特种载荷，提供供电、通讯、热控、总线等一条龙服务。

图表41：“星盾”三大应用领域：遥感、通信、载荷托管

资料来源：SpaceX官网，中金公司研究部

卫星互联网被纳入新基建范畴，国内低轨通信星座有望加快部署。2016年以来，中国航天科技集团、中国航天科工集团、银河航天等企业陆续提出通信卫星星座建设计划，重点发展基于低轨卫星星座的卫星互联网系统，并发射了试验卫星。2020年4月20日，国家发改委首次将卫星互联网列入“新基建”范畴，2021年4月，中国卫星网络集团有限公司挂牌成立，负责牵头组织国内卫星互联网建设与运营。我们认为，国内卫星互联网领域已具备较好发展基础，我国卫星互联网空间段建设有望持续加速。

遥感卫星星座建设计划密集落地，商业遥感星座建设有望迎来高峰。遥感卫星方面，1）高分专项遥感卫星系统已在2020年完成建设，建成了具有全天时、全天候和全球范围观测能力的高分辨率对地观测系统。2）目前吉林、海南、深圳、宁夏、珠海、四川等地方政府纷纷以光学遥感或雷达遥感为主，提出遥感卫星星座建设计划。3）民营资本投资的商业遥感星座快速发展，天仪研究院、国星宇航、千乘探索、天辅高分等企业也提出了以特定区域、特定目标、特定载荷或高时间分辨率主要特点的遥感星座建设计划。

风险提示

国内巨型星座建设进度不及预期。2016年以来，中国航天科技集团、中国航天科工集团、银河航天等企业陆续提出通信卫星星座建设计划，2021年4月，中国卫星网络集团有限公司挂牌成立，负责牵头组织国内卫星互联网建设与运营。上述单位组织实施的星座建设计划存在取消、延迟等可能性，可能会造成国内巨型星座建设进度不及预期。