中国商业航天服务全球大战略
航天是一个复杂的系统工程，主要包括卫星、运载器、航天发射场、航天测控系统和应用系统。中国具有较为完整的卫星工程系统产业链。其中，在卫星研制和发射领域，技术实力较为突出，典型的如“北斗”全球卫星导航系统和长征系列运载火箭等，具有国际竞争力。但在电子元器件、终端类产品、应用系统和运营服务等领域，整体实力有待提升。SpaceX等公司的快速崛起，打破了现有的全球火箭发射和卫星组网及应用格局，也为我国带来了挑战和发展机遇。
传统的航天应用以卫星为主，包括通信、导航、遥感、科研四大方向。商业航天产业链主要包括客户需求、技术研发、生产总装、火箭发射、火箭运维、卫星应用等环节。随着商业航天的兴起，产生了新的方向，在卫星通信领域出现了卫星互联网，以及太空旅行、太空采矿、深空探测等。小卫星需求量大幅上升，或将进入“工业化”大规模生产时代。更长期的如建设太空基地、移民火星等，也是人类航天技术未来的发展方向。
在数字技术新浪潮的冲击下，中国航天正处在由国家型和军事型航天向商业航天转型发展的新阶段，中国商业航天与国际商业航天对接，共同融合创新发展，实现中国商业航天梦与世界商业航天梦相结合，服务全球，推动构建人类命运共同体。
商业航天国际发展环境分析
美国东部时间6月13日上午5时21分，SpaceX猎鹰9号火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地成功发射第九批58颗“星链”卫星，并为地球成像公司Planet提供“拼车”服务，搭载3颗SkySat遥感卫星上天。
SpaceX公司通过商业航天支撑起了美国航天产业的发展。不仅美国一个国家，其他航天强国也都在通过商业航天加快本国航天产业的发展。下面分别从政策、业务模式、市场规模、投融资情况几个方面分析商业航天的国际发展环境。
商业航天政策。美国政府制定了《2号航天政策指令》《3号航天政策指令》等一系列有利于商业航天发展的政策，将简化太空资源商业化利用的监管程序，精简商业航天公司参与商业航天的审批流程。俄罗斯也开始在强化商业航天政策支持力度上发力，在“2030年发展战略”中将“航天商业化”作为重要战略举措。欧洲各国积极布局商业航天，着力为航天企业发展创造更多有利条件。日本、印度等国家也提出支持商业航天发展的政策。例如，日本提出要建立大学、私营企业参与太空探索活动的机制，鼓励利用商业航天力量推动航天发展。
主要业务模式。波音、ADS等早期依靠政府订单的传统航天企业产品服务模式，服务类型相对单一，仅提供卫星制造、发射；商业航天后不断向多样化、全产业链延伸发展。例如，ADS公司推出街景工厂软件，其在获取图像后，自动快速生成城市3D模型，在城市仿真、安全规划、风险管理等场景上均有应用，但卫星制造和卫星发射仍是主业。以一网等为代表的新兴航天企业产品服务模式：一方面不断将业务向卫星运营和应用延伸，另一方面不断推动卫星应用与信息通信技术（ICT）深度融合，不断创新产品服务内容。例如一网公司的星座计划，旨在通过低轨道卫星星座实现高速、低成本的互联网接入服务；轨道洞察（OrbitalInsight）公司把人工智能技术与卫星遥感数据分析相结合，提供遥感数据信息挖掘服务。[7]
市场规模情况。过去十年间，世界商业航天市场规模增幅较大且增速快，全球航天产业收入在过去十年间整体持续增长，2009—2018年间，年均复合增长率为6.4%，高于世界经济增速。2018年航天产业收入较2017年增长了8.1%，增长明显。2017年商业航天收入首次突破3000亿美元，2018年进一步增长，为3288.6亿美元，占航天产业收入比重为80%左右，其中，2017年较2016年增长了近550亿美元，增长幅度大且增速较快。商业火箭发射方面，根据美国卫星产业协会发布的《卫星产业状况报告》数据，2018年全球商业发射收入为62亿美元，较2017年有34.8%的增长，增幅巨大，2018年商业火箭发射次数为44次，占全年火箭发射次数的38.6%。市场规模方面，根据联邦航空管理局下属商业航天运输办公室和商业航天运输咨询委员会测算的数据，2019年至2026年间，全球预计将进行年均39.5次的商业发射，而根据欧洲咨询公司2018年8月发布的《小卫星市场展望》报告，到2027年，预计将有7000颗小卫星需要发射入轨，将带来380亿美元的卫星制造和发射业务，发射服务预计将带来160亿美元的收入。[8]
马斯克的星链（Starlink）计划
SpaceX在2020年年底成为全球最大卫星运营公司。Elon Musk于2015年首次提出“星链计划”。该计划共分两期三阶段，计划发射总共1.2万颗卫星到550—1325公里之间的多条绕地轨道，形成一个可以覆盖全球的宽带卫星通信网络，并在2019年将卫星总规模扩大至4.2万颗。SpaceX从2019年5月开始发射卫星，截至2020年5月18日，已经成功发射7次合计422颗卫星入轨（含试验星），从拥有卫星数量上来看，已经成为全球最大卫星运营商之一。按照目前每隔2—3周进行一次“一箭60星”发射的速度，我们预计SpaceX到2020年年底将拥有1600颗卫星，比截至2019年的任何国家的卫星数量都要多。
星链第一阶段：发射约1600颗卫星，为美国北部和加拿大的客户提供“星链”服务。SpaceX计划发射总共4425颗通信卫星到离地面550公里的LEO轨道，形成“星链”卫星网络（其中第一阶段1600颗），提供能够覆盖全球的卫星宽带数据接入服务，其使用频率为Ka/ku波段。2018年3月，美国联邦通信委员会（FCC）批准了这个计划，并要求SpaceX必须在2024年前至少发射一半卫星（2213颗）。2018年2月，SpaceX成功发射2颗实验卫星；2019年5月，SpaceX实现了第一批Starlink卫星发射（一箭60星），开启商业发射加速组网，并在2020年晚些时候开始为美国北部和加拿大的客户提供“星链”服务，2021年开始覆盖全球。[9]
星链第二阶段：发射2825颗卫星，完成全球组网。其使用频率仍为Ka/ku波段。第二阶段发射计划已获得FCC批准。Starlink完成全球组网后，将为全球提供通信容量达1Gbps、延迟低于25ms，用户段终端单价将控制在200美元，采用易于安装的高指向性窄波束相控阵天线，具备良好的旁带抑制性能的宽带服务。
星链第三阶段：发射7518颗卫星组成星座，为全球提供天基互联网服务。轨道高度350公里，使用Q/V波段提供卫星接入服务。第三阶段发射计划已获FCC批准。前三阶段共计1.2万颗卫星。[10]
中国商业航天正式纳入新基建
国家发改委首次明确新型基础设施的范围，在通信网络基础设施中重点提及卫星互联网与5G、物联网等，有望推动航天、通信、互联网产业融合。“相比上一次较为笼统的提法，这次经过论证，重点拎出了卫星互联网”，对此，业内从业人员振奋不已。消息一出，多家业内企业股市价格大幅波动。“传统行业向新型行业的转型发展，相当于带动了整个产业链的动态变化：一个层面是卫星运营，另一层面则涉及整个卫星行业的辅助配套，如产品化供应等。”某航天企业从业人员表示。在传统航天的卫星互联网规划中，已匹配了5G运营服务，并向6G市场迈进。
5G是一个过渡阶段，基于后续市场，我国提出了一个空间计划，相当于匹配传统三大运营商和通信层面的宽带互联网卫星。一方面匹配宽带卫星概念，另一方面储备整个市场力量和产品线，为发展6G市场做衔接和铺垫。事实上，早在2015年，SpaceX创始人马斯克便正式提出发射1.2万颗卫星覆盖全球的“星链计划”，在全球范围内掀起了商业卫星和低轨建设热潮，各国纷纷将卫星互联网建设上升为国家战略。这一热潮布局在初期已设好一定的资金壁垒。[11]
现阶段国内没有特别强势、资本雄厚的企业对商业航天感兴趣，很多民间资本可能觉得短期投钱进去但看不到效果，民间资本力量相对分散。原本计划2021年为全球提供无缝互联网覆盖，甚至不久前刚刚发射了34颗卫星的Oneweb，不得不倒于资本压力之下。如今有了国家宏观的政策，等于稳定了资本市场。国家依托央企建立互联网星座系统，鼓励民间资本投资，分担了民营企业前期建设的风险。一方面验证卫星互联网的技术能力和商业模式，希望民间资本看到商业模式可行性。同时，国家为发射卫星的企业提供部分补助，鼓励民间资本、民间企业家参与其中。按照预期规划，卫星物联网既要与5G、人工智能等技术合作，又要服务于传统以及新型的基础设施。这还要很长时间，难度较大。卫星制造批量化，卫星发射快速组网，巨星座运营控制管理……这些系统级的难题还没解决，下一步还面临网络协议和星间链路设计等问题。
商业航天的市场
传统的航天应用以卫星为主，包括通信、导航、遥感、科研四大方向。随着商业航天的兴起，产生了新的方向，在卫星通信领域出现了卫星互联网，以及太空旅行、太空采矿、深空探测等。更长期的如建设太空基地、移民火星等，也是人类航天技术未来可能的发展方向。
卫星通信：卫星互联网+无人驾驶或引领下一波科技浪潮。卫星通信与地面通信相比，具有：（1）优势：覆盖面积广；（2）劣势：由于轨道位置较远、发星成本较高等原因，信号时延长、覆盖深度弱、通信速率低，因此需要新的终端支持。我们认为，通过电动车+卫星通信互联网的垂直整合，可以打破车联网建设资本开支较高和覆盖较差的问题，或将为智能出行行业带来下一波革命浪潮。
商业火箭：回收与复用是实现低成本、高效发射的关键因素。SpaceX在商业发射市场占据主导地位，主要是因为拥有领先的可回收与重复使用技术。以猎鹰9的发射价格为基础测算，在一子级重复使用、二子级不重复使用的情况下，回收复用10次后的火箭成本可节省56%。我们认为，实现低成本的关键在于：（1）合理的推力与箭体结构设计，为实现入轨发射奠定基础；（2）可重复使用且成本可控的液体燃料；（3）在大范围变推力、姿态与导航控制、着陆支撑等火箭回收复用的技术难点实现突破。中国企业未来可能的发展路径：（1）运载火箭的推力从小到大；（2）推进剂从固体到液体；（3）发展可回收与可复用技术，大规模降低成本。
商业卫星：卫星生产从“定制化”时代走向“工业化”时代。2014年之前，全球每年发射卫星数量约百颗。随着低轨星座的兴起，卫星年发射数量经历了100→300→1000颗的迅速增长，测算微小卫星生产将为全球新增200亿美元/年的产值。卫星需求的增长必然带来生产模式和产业链的变化。在生产模式上，主要有模块化设计、柔性生产线、快速AIT、供应链优化四个主要影响要素。同时，卫星研制生产周期也将从传统的30个月缩短到数周/天时间。
卫星导航：北斗三代性能接近GPS，关注垂直行业发展机会。北斗三代全星座部署完成后，在中国及周边地区定位精度优于0.3—0.6米，性能接近GPS。目前在中国销售的大部分安卓手机与应用已经全面支持基于北斗的定位服务，运营商的5G基站也全部采用5G授时服务。在国家政策的大力推动下，北斗在智能驾驶、精准农业、高精度测绘、智慧城市等行业的落地，有望带来广阔的应用前景。北斗产业链中，拥有技术壁垒与资质壁垒的公司如中国卫星、海格通信、北斗星通等值得关注。
卫星遥感：基建、环境监测等商业应用快速崛起。根据Euroconsult，2017年全球商业遥感数据及增值服务市场规模约为46亿美元，2025年预计可达73亿美元。基建、环境监测目前在数据增值服务市场中占比分别为26%、22%，商业应用快速崛起。我国卫星遥感行业在应用层次、深度和广度上均有较大发展空间。全球来看，Planet Labs与Digital Globe在遥感卫星的数量及分辨率上较为领先；国内市场，长光卫星的遥感数据已具有较强的服务能力。(https://www.daowen.com)
商业火箭逐渐成为全球发射市场的主力军
市场趋势#1：星座组网需求增长迅猛，将创造累计196亿美元的增量市场
卫星规划数量增长迅猛，使得火箭发射频次需求陡增。近年来，随着Starlink等低轨卫星星座计划的提出，全球掀起了低轨星座建设的热潮。亚马逊、三星、波音等科技巨头也相继披露星座计划。我们根据各公司官网统计，已发布的全球商业卫星星座计划逾25个，将累计发射卫星数量超过2万颗。
2018年全球发射服务产业规模达62亿美元，同比增长35%，2009年至2018年CAGR仅4%。根据Space Launch Report统计，2018年全球发射次数总计114次。
假设：（1）以猎鹰9的6200万美元为单次发射价格；（2）以“一箭60星”的发射方式；（3）履约期限为7年；（4）卫星计划的完成率为70%。我们预计新的卫星组网需求将带来年均28亿美元的市场规模，累计196亿美元；对应年均45次的发射需求。2018年至2027年，全球发射服务产业复合增速或将从2009年至2018年的4%提升至7%。[12]
市场趋势#2：SpaceX在全球商业发射市场占据领先地位
全球商业发射市场以美国与欧洲为主。根据FAA的全球商业发射数据统计，2017年全球商业发射市场以美国、欧洲为主，市场规模分别为17.31亿美元、10.92亿美元。
发射价格逐渐下降，SpaceX在商业发射市场占据领先地位。历史上的各类航天发射任务成本高昂。据NASA估算，阿波罗登月项目的成本逾1500亿美元。1972年至2011年间，美国航天飞机累计完成130余次任务，NASA估算其单次发射费用平均4.5亿美元；根据Nature估计，若以航天飞机项目的总成本（如制造成本、设备、培训等）来考虑，平均每次发射成本可达15亿美元。
2013年，SpaceX以0.56亿—0.62亿美元/次的发射价格进入商业发射市场，全球主要火箭型号商业发射价格逐年下降。近年来，成功实现首次发射的运载火箭如快舟1号、Electron、Minotaur C等的发射价格均进入百万美元级别。全球商业发射市场已然进入新业态。
SpaceX在商业发射市场占据领先地位。根据FAA（美国联邦航空管理局）2017年数据统计，SpaceX在全球商业发射的市占率高达52%（按次数统计），按火箭型号来看，猎鹰9是完成商业发射次数最多的箭型，按次数统计的市占率为52%。[13]
北斗三代性能接近GPS，生态链培养有待提高
全球四大卫星定位系统：GPS、北斗、Galileo、GLONASS
全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）能在地球表面或近地空间的任何地点为适当装备的用户提供24h、三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电定位系统，包括一个或多个卫星星座及其支持特定工作所需的增强系统。目前，全球范围内，能实现全球覆盖的GNSS主要包括美国的GPS、中国的北斗、欧盟的Galilio和俄罗斯的GLONASS。
精准农业与高精度测绘是高精度领域的两个重要应用场景。2018年，我国高精度卫星导航产值66.1亿元，2010年至2018年CAGR为25.1%。其中高精度GNSS接收机2018年市场规模为18.9亿元，按照国产高精度GNSS接收机销量约占50%的比重测算，我国高精度北斗接收机规模达到9.45亿元。NDP Consulting根据2005年至2010年北美市场数据测算，在农业领域全面应用GPS可以增加10%的产量、降低15%的成本投入，在测绘领域全面应用GPS可降低59.8%的人力成本、降低30%的资本投入、降低32.4%的能源成本。
精准农业：应用前景广阔，2025年市场规模可达113亿元
我国北斗自动驾驶系统农机渗透率低于1%，远远落后于美国40%的渗透水平，增量空间较大。精准农业是指应用不同的技术和解决方案来管理农业生产的多变性，以提高作物产量和减少环境影响，帮助农民提高效率。截至2018年年底，由我国自主研发的北斗智能化农机监控终端设备在21个省市区、378个县市、1200多个农场推广应用，累计装机量超过30000台，覆盖6000万亩耕地。其中，新疆已经推广安装北斗自动驾驶终端超过10000台，精准农业作业面积超过1200万亩。
我国2025年精准农业市场规模可达113亿元。根据国家统计局发布数据，我国2018年大中型农业拖拉机数量为422万台；根据《2019中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，我国2018年农机数量为3万台，计算渗透率为0.71%。预计2025年我国北斗导航渗透率将上升至4.84%（假设每年增加0.59%）；预计未来农机数量按照3.83%（2016年至2017年）的增长率增长，2025年我国农机数量将达到549万台；按照单台农机导航设备价格4.25万元（2020年价格为5.5万元，假设每年降低0.25万元）测算，2025年精准农业市场规模达113亿元（仅考虑北斗农机导航设备）。
高精度测绘：预计2025年GNSS测绘仪器市场规模达26.90亿元
测绘仪器是指在工程规划设计、施工及经营管理等阶段进行测量工作所需用的各种定向、测距、测角、测高、测图等方面的仪器。卫星导航测绘仪器从技术、精度、数字化、功能应用、数据处理等方面全面超越常规测绘仪器。
据统计，2015年GNSS测绘仪器市场规模达15.02亿元。随着国家基础设施建设、国家地理国情监测、城镇化战略的不断推进，卫星导航测绘仪器市场将保持稳定增长，2025年市场规模预计可达26.90亿元。
智慧城市：北斗高精度定位赋能智慧城市发展
北斗导航系统有望在智慧城市建设中获得广泛应用。截至目前，我国智慧城市试点名单近300个，随着物联网、云计算等技术的发展，智慧城市作为新型信息化的城市形态，未来发展前景广阔。北斗卫星导航系统作为智慧城市的三大基础设施之一，在城市燃气、城镇供热、电力电网、供水排水、智慧交通、智慧养老等多种行业提供了北斗高精度服务，有效推动智慧城市基础设施的优化和完善。
千寻位置有望加速北斗在IoT领域的应用。2015年8月，阿里巴巴与中国兵器工业共同出资设立千寻位置。千寻位置基于北斗卫星系统（兼容GPS、GLONASS、Galileo）基础定位数据，利用遍及全国的北斗地基增强站及自主研发的定位算法，通过互联网技术进行大数据运算，为遍布全国的用户提供精准定位及延展服务。千寻位置自成立以来，与多方合作，重点布局无人驾驶、无人机、电子地图、共享单车等领域，助力北斗系统应用推广。
北斗系统在5G基站授时领域有广阔应用前景
目前4G网络时间同步需求为±1.5μs，而未来5G网络时间同步的需求为±130ns，网络PRTC设备的时间同步要求为±30ns，这些为5G通信系统的正常运行和增值服务带来巨大挑战。依托国家标准时间，应用北斗卫星，可使全网任意节点间的时间同步精度优于30ns。
目前，基于北斗的4G通信基站时间同步设备，已成功应用于中国移动通信集团新疆有限公司、河南省电信公司的现网中；基于北斗的5G通信基站时间同步设备，已在中国移动通信集团上海有限公司的现网中通过了入网测试，为其应用到5G同步网中拿到了入网通行证，并将伴随着5G的正式商用而进行规模化的部署。
总体来看，根据《2019中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，2018年我国卫星导航与位置服务产业产值达3016亿元、2012年至2018年CAGR为24%，其中北斗对产业的核心贡献率达80%。根据前瞻研究院预测，2019年至2025年我国北斗卫星导航产值增长率将保持在15%左右，预计到2025年我国北斗卫星导航产值规模将达6440亿元。
分产业链环节来看，2018年终端集成和运营服务占比分别为35%和42%。随着产业链成熟，各环节竞争加速，特别是终端集成环节，2018年同比减少2ppt。多年的市场积累使终端需求逐渐稳定，终端价格稳中趋降，终端设备附加值较低且其市场竞争压力明显，而下游的运维服务则具有较强的灵活性，推动下游运维服务环节快速增长，在产业链中涨幅最快。
全球卫星遥感市场：美国在遥感卫星运营、制造、分辨率等方面遥遥领先
卫星遥感（Satellite Remote Sensing）是指卫星从高空通过传感器探测和接收来自目标物体的信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），进而识别物体的属性及其空间分布等特征，目前广泛应用于基础地理信息测绘、智慧地理空间框架建设、农业、林业、国土资源、勘探等重要行业。遥感系统由遥感器、遥感平台、信息传输和信息处理设备组成，其中遥感器是遥感系统的核心。
据UCS（The Union of Concerned Scientists）统计，截至2019年9月30日，全球在轨卫星总计2218颗，其中共有838颗为遥感卫星，占比38%，仅次于通信卫星。
从国别来看，美国遥感卫星数量（426颗、占比51%）遥遥领先。从轨道来看，以近地轨道（LEO）遥感卫星为主、占比逾90%；近地轨道部署遥感卫星，具有卫星成本低、发射费用低、无轨位限制等特点。从载重来看，以小卫星及微纳卫星为主、合计占比约70%；遥感卫星越来越小型化、星座化，研制周期短、成本低。
美国在遥感卫星运营、制造、分辨率等方面遥遥领先。从在轨卫星数量来看，遥感卫星运营商TOP10中，美国Planet Labs运营遥感卫星数量233颗，美国Spire Global运营遥感卫星数量84颗；我国长光卫星运营遥感卫星数量12颗、跻身前十。遥感卫星制造商TOP10中，美国Planet Labs研制遥感卫星数量218颗。
遥感卫星的主要用途：以目前国防安全为主，基建、环境监测等商业用途快速崛起
根据Euroconsult的统计，目前全球商业遥感数据及增值服务市场规模达46亿美元。其中数据市场规模为14亿美元、数据增值服务市场规模为32亿美元，增值服务市场增长（过去5年CAGR为7%）快于数据市场（过去5年CAGR为5%）。按照数据市场增长CAGR=5%、增值服务市场CAGR=6%测算，2025年数据市场规模为22亿美元，增值服务市场规模为51亿美元。
2017年国防应用占全球商业遥感数据市场61%，行业级应用在全球商业遥感增值服务市场占比较高。据Euroconsult的统计，基建相关的行业应用（如测绘制图、土地清册等）在全球商业遥感数据市场和增值服务市场分别占比9%和26%，而国防应用在数据与增值服务市场的占比分别为61%与18%。
自然资源：艾伦珊瑚图集（Allen Coral Atlas）是由Planet Labs对地球上珊瑚礁群捕捉到的高分辨率图像。亚利桑那州立大学和昆士兰大学的研究团队密切合作，对图像中阻挡洋底景色的大气层和海水等元素进行去除并分析“清洁”后的图像，从而探测到珊瑚礁的白化现象。艾伦珊瑚图集能够为保护珊瑚礁生态系统提供重要的数据支持。
环境监测：Starling由空客、非营利组织Forest Trust和总部位于荷兰的Sar Vision联合开发，向雀巢、费列罗等公司提供森林监测服务，帮助其完成“供应链零砍伐”的承诺。
我国卫星遥感产业发展机会：小型卫星尚有较大发展空间
近年来我国遥感卫星发射数量明显增加，微纳卫星尚有较大发展空间。据《中国测绘》，国内民用遥感卫星的发射数量逐年增加，2012年国内发射3颗遥感卫星，到2018年，国内发射了40颗遥感卫星。
技术层面上，美国1999年就已发射全色分辨率1m级别的遥感卫星，法国、以色列、印度等也在多年前就步入了亚米级的遥感卫星行列，尤其是美国World View-4的空间分辨率已经达到了0.31m。我国高景一号、高分二号的空间分辨率虽然已经进入亚米级，但遥感数据精度仍有提升空间。
应用层面上，我国遥感行业应用层次、深度和广度远不及美国，应用主要集中于政府部门、科研机构和大型国有企业。在此次防疫抗疫中，卫星遥感广泛应用于复工复产监测。遥感卫星对夜间地球表面的光亮数据显示，中国夜间灯光数据正在回升。以京津冀地区为例，夜间灯光亮度自2月下旬起出现提升。使用通信卫星和岸基基站获取的船舶数据显示，中国沿海及内河的船舶活跃度正在快速恢复，港口船舶航迹密度的提升表明船舶出港、航行的活跃度提升。