2021年中国商业航天发展报告.pdf

月中霜里斗婵娟2021年中国商业航天发展报告22021.3 iResearch I前言来源：艾瑞研究院自主绘制。作为新技术的驱动者和催化剂，太空项目开展了多项基础科学的研究，它的地位注定不同于其他活动。从某种意义上来说，以太空项目的对社会的影响，其地位相当于3-4千年前的战争活动。如果国家之间不再比拼轰炸机和远程导弹，取而代之比拼月球飞船的性能，那将避免多少战乱之苦！聪慧的胜利者将满怀希望，失败者也不用饱尝痛苦，不再埋下仇恨的种子，不再带来复仇的战争。尽管我们开展的太空项目研究的东西离地球很遥远，已经将人类的视野延伸至月亮、至太阳、至星球、直至那遥远的星辰，但天文学家对地球的关注，超过以上所有天外之物。太空项目带来的不仅有那些新技术所提供的生活品质的提升，随着对宇宙研究的深入，我们对地球，对生命，对人类自身的感激之情也将越深。太空探索让地球更美好。恩斯特施图林格 博士3月中霜：崛起中的中国航天1雁无蝉：火箭产业链研究2水接天：卫星产业链研究3俱耐冷：优秀航天企业分析4斗婵娟：未来航天新趋势542021.3 iResearch I发射频率逐步提高2018年是中国航天大放异彩的一年，全年发射39次。北斗建设提速，电磁监测试验卫星等国家项目上马，并且2018年中国商业航天公司在沉寂多年后开始崭露头角等要素，都为中国航天崛起提供了实质性的支撑。而这种进步也使得全球火箭每年发射次数突破100大关，并且基本能够维持在每年100箭的水平。根据目前市场公开的消息，单就中美俄三国在2021年规划发射的火箭就高达135枚，如果疫情能够得到控制，使计划顺利实施，那么2021年将创下人类火箭发射记录。在2018年中国航天明显提速后，2019年12月27日，具有决定性影响的长征五号火箭复飞成功，这代表中国在空间技术领域有了实质性的突破。运载能力的提高，很快会对深空探测，太空资源应用，自然科学等领域产生促进，这也将对固有的欧美排我性航天联盟形成冲击。恰逢科技成为全球竞争新格局的焦点，所以美国很快对航天领域展开进一步部署，太空军的成立，重返月球计划等都力求在航天领域对中国保持绝对优势。整体来看，未来依然充满艰险。来源：中国航天局，美国航天局，俄罗斯航天局，欧空局，及公开市场资料。全球加快航天发射步伐，2021年将创全球发射记录778882828311197104145424362510101211312013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021e2013-2021年全球火箭发射次数成功数（枚）失败数（枚）部分失败数（枚）151619221839343945192320232934274455313427192020251735161921222421161420201320142015201620172018201920202021e2013-2021年全球不同国家火箭发射次数中国（枚）美国（枚）俄罗斯（枚）其他（枚）全球太空探索节奏明显加快中国先提速美国再提速以制衡52021.3 iResearch I运载能力逐渐增强推力有多大，运载能力有多强，空间舞台就有多大来源：中国航天局，美国航天局，俄罗斯航天局，欧空局，公开市场资料，专家访谈。1101 5932 5932 2962 10524 7230 7200 7200 576002000 1020 2786 2962 2962 10524 1200 7200 4800 57600 1200 CZ-1CZ-2CZ-3CZ-4CZ-5CZ-6CZ-7CZ-8CZ-9 CZ-11长征系列运载火箭起飞推力改进型推力（千牛）起飞推力（千牛）目前，火箭推力与运载能力决定人类可以携带多少设备和资源进入太空，所以在发射频率提高之外，火箭能力的提升也是全球航天发力的关键要素。中国长征五号之后的“新火箭”，在起飞推力方面和过去有明显的提升，这也是中国航天产业未来想象空间的先决条件。中国的天宫空间站核心舱重量22吨，所以从全球现役火箭运载能力上看，能够负担近地轨道20吨以上重量这种任务的火箭只有六型。而这六型火箭在执行地球同步轨道以及更艰巨的深空探测任务时，可负担的载荷重量也非常有限，所以从全球视角来看，人类飞出地球摇篮的能力依然较弱。值得安慰的是，中国长征五号的运载能力已经达到国际顶尖水平，这也使我们在太空探索领域有了新的话语权。长征五号之后的新火箭运载能力显著提升长六甲在研长八甲在研长九论证中长11甲在研63.8 28.8 25.0 20.0 22.8 24.5 26.7 14.2 14.0 10.5 8.3 7.5 猎鹰重型德尔塔IV型长征五号阿丽亚娜5猎鹰九号安加拉A5全球近地轨道运载能力在20吨以上的火箭近地轨道运载能力（吨）GTO运载能力（吨）62021.3 iResearch I战略重心逐渐转移从空间往返，到空间驻留来源：公开市场资料，艾瑞研究院自主绘制。1971年，前苏联发射了世界第一座空间站礼炮一号，在轨运行近半年后，礼炮一号空间站结束任务。辗转来到1986年，和平号空间站核心舱发射升空，由此开启了人类长时间驻留空间的历史。和平号空间站运行的15年间，共有31艘载人飞船、62艘货运飞船与其对接，28个长期考察组和16个短期考察组先后访问过和平号空间站，共进行了16500次科学试验，完成了23项国际科学考察计划。直到2001年和平号空间站坠落于南太平洋预定海域。1998年，至今还在运行的国际空间站曙光号功能仓发射升空，后续国际空间站的建成，延续了人类驻留太空继续完成科学实验的使命。预计2024年到2028年间，国际空间站也将退役。截至目前，尚无新的国际空间站建造计划发布。在此期间，中国天宫空间站核心舱预计2021年发生升空，整体空间站预计2022年投入使用，曾经将中国拒之门外的欧美排我性太空联盟进得以进一步瓦解。而此举也意味着，困扰中国多年的长时间空间环境问题得以解决，未来天宫空间站内的科研实验和相关技术验证，都将对中国未来空间技术和自然科学的进步提供巨大支撑。而且随着詹姆斯韦伯太空望远镜在今年大概率发射升空，美国X37B空天飞机及中国可复用航天器的重大突破，未来长期驻留空间的太空应用将成为国际航天的发展重点，这些都势必让中国航天的战略重心，由空间往返，向空间驻留转移。1986-2001和平号空间站1998-2028国际空间站2022-2032天宫空间站全球空间站使用时间72021.3 iResearch I空间应用逐渐丰富卫星发射明显增多，空间应用进入新技术集中实验期来源：美国卫星工业协会，忧思科学家联盟。2020年全球共发射卫星1281颗，其中星链卫星占833颗，2021年疫情如能得到稳定，卫星发射数量将创下新高。如果排除星链卫星数量对数据的干扰，可以发现自2018年开始，全球对于空间应用的探索与开发迎来新高潮，各类科学、深空探测和技术验证类卫星和航天器发射占比显著提高，2019年达到峰值45.4%，2020年骤然降低亦是疫情影响。这背后得原因是：随着运载能力和科技能力的提高，卫星和航天器等载荷质量和能力都得到了有效提升，这使人类具备了在宇宙中实践更多新技术的能力，这些能力如果成为生产力，就需要大量试验卫星验证。量子通信、空间站、引力波探测以及新型太空望远镜等复杂应用都将享受卫星工业能力提升带来的支持，广义上看，星链卫星本身也是新的空间应用。并且，这个趋势伴随而来的问题是，新型材料和新技术需要在空间中得到可行性的验证，这亦会促进科学验证类卫星的发射规模。通常这类材料和技术验证卫星需要至少两年的在轨时间监测，可以预计2022到2024，科学验证类卫星的成果会集中显现。49.4%37.8%28.7%35.4%5.4%6.6%16.1%19.8%0.3%0.4%全部剔除星链后2020年全球在轨卫星用途通信卫星地球观测导航定位科学验证其他2194754495081281120833201620172018201920202016-2020年全球发射卫星数量发射数量（颗）星链卫星（颗）14.6%17.1%23.4%36.0%78.8%16.2%39.5%43.8%48.6%30.3%19.9%10.2%26.0%29.2%7.3%2.5%6.0%3.0%0.8%3.9%2.2%24.7%25.5%31.6%34.6%6.3%45.4%18.1%9.6%6.3%8.7%6.5%3.8%8.5%10.9%20162017201820192020201920202016-2020年全球发射卫星数量通信卫星地球观测导航定位科学验证其他剔除星链剔除星链82021.3 iResearch I47 1163222中美主要发射场液体火箭发射工位数量对比总发射工位（个）现役发射工位（个）基础设施逐步完善具备国际顶尖发射及测控能力，但尚需继续强化来源：中国航天局，美国民航局，公开市场资料。2016年6月25日，长征七号从海南文昌发射场顺利升空并完成任务。对标美国卡纳维拉尔角空军基地，这标志着我国也拥有了可最大限度利用地球自转惯性的优质发射场。经过四年的发展，长征五号，长征五号B，长征七号甲，长征八号等高性能新火箭，都从文昌顺利升空，并完成包括天问一号在内的深空探测任务的发射，基建保障能力得到完美验证。进入2020年，中国航天产业链上相关的民营机构加快基础设施的建设，在全球各地相继建好测控站，并与国际机构达成战略合作，提高了中国测控能力，并以商业化的方式，在一定程度上降低了成本。但相比于美国和俄罗斯这两个传统航天强国来说，我国基础设施还需要继续强化，美国不仅在发射场数量上有优势，仅卡纳维拉尔角空军基地一处发射场的发射工位，就比中国四个发射场发射工位的总和还要多。而且值得注意的有两点，第一是美国很多发射场是只供近地轨道发射的，第二是蓝色起源和SpaceX这两个商业航天公司均有属于自己的专用发射场。航天是一个需要实证和技术验证的系统工程，所以这些低轨发射场和专用发射场，对美国本土的航天技术发展大有裨益。4 4 11 2 1 中美发射场数量对比发射场（个）中国美国联邦发射场FAA注册发射场SpaceX专用蓝色起源专用卡纳维拉尔角空军基地范登堡空军基地太原发射场酒泉发射场西昌发射场文昌发射场美国发射44次中国发射39次2020发射量92021.3 iResearch I上万颗9000 3000 3000 1000 288 500500723828国家任务公司A公司B公司C国际需求航星光网时空道宇 公司D 九天微星国电高科 欧科微未来中国低轨星座市场潜在卫星发射量低轨通信星座（颗）低轨导航增强（颗）物联网星座（颗）崛起中的中国航天亚轨道测试和低轨星座将进一步刺激航天需求来源：中国航天局，忧思科学家联盟，专家访谈，公开市场资料，根据艾瑞统计模型核算。银河航天低轨星座计划未加入统计。尚未公开论证中尚未公开尚未公开13 15 19 17 20162017201820192016-2019年美国航天局探空火箭发射次数发射数量（枚）2016年至2019年，美国探空火箭发射次数呈现上升趋势，探空火箭以及由常规火箭送入轨的试验卫星，都是为了下一代技术储备进行的必要实验，而中国在这方面却略显保守。实际上对于中国的商业航天来说，迅速积累大量实验数据，是有效降低航天整体成本，提升效率，研发新材料等科研任务的重要方法，随着中国整体航天能力的增强，未来实验验证体系也必然随之完善，由此会带来新市场和新需求。除此之外，基于星链计划带来的全球低轨星座热潮，也将为中国航天带来新的需求。除了低轨通信星座以外，低轨导航增强星座，低轨物联网星座都是基于低轨技术衍生出来的新生事物，这些星座在理论上可以对当下互联网公司、新能源汽车公司、智能装备公司和智慧城市等产业链相关方的建设提供助力，无论哪一个星座率先组网，都将引爆这个市场。10月中霜：崛起中的中国航天1雁无蝉：火箭产业链研究2水接天：卫星产业链研究3俱耐冷：优秀航天企业分析4斗婵娟：未来航天新趋势5112021.3 iResearch I火箭产业链的基本环境火箭是目前人类往返宇宙空间的最主要手段，但是航天的需求、技术的难度以及空间里可做的事情三者制约着火箭的发射成本，而往往需求和成本之间又互为因果，所以产业内常常陷入一个死循环。这个死循环的逻辑对于中国航天的潜在伤害非常大，因为在元器件生产领域，规模效应起不来就不会有更多的商业机构涉猎其中，当竞争者固定，订单固定以后，所有的弊病就会逐渐爆发，随之而来的效能问题就会成为产业的慢性病。仅在本报告中统计的液体火箭产业链中，能够以“有限公司”形式存在的仅占30%，并且这些有限公司本身市场化也存在问题。所以这是中国航天火箭产业链的基本环境。来源：公开市场资料，专家访谈，艾瑞研究院自主绘制。供需死循环带来的副作用就是商业化的进入门槛异常高伺服电机液体火箭贮箱箭载计算机惯组北京精密机电控制设备研究所南京晨光机器厂等首都航天机械有限公司成都长征机械厂上海航天设备制造总厂有限公司上海航天精密机械研究所法国液化空气集团等山东航天电子技术研究所北京计算机技术及应用研究所西安微电子技术研究所北京微电子技术研究所上海航天计算机技术研究所等北京航天控制仪器研究所西安航天精密机电研究所北京自动化控制设备研究所等箭体结构首都航天机械有限公司天津航天长征火箭制造有限公司上海航天设备制造总厂天津爱思达航天科技有限公司北京航天衡科技有限公司等火箭总装首都航天机械有限公司天津航天长征火箭制造有限公司西安航天化学动力厂成都长征机械厂上海航天设备制造总厂有限公司等液体发动机测试西安动力试验技术研究所、北京动力试验技术研究所液体火箭生产测试产业链122021.3 iResearch ISystems Engineering不能以制造业的思路审视火箭对于航天产业自身来说，其无法控制航天需求的多寡，只能从产业自身着手，破开上述死循环，所以降低火箭的发射成本就是制约全球航天产业发展最核心的问题。对于外界来说，火箭运输工具的属性与地表运输工具之间的近似性太大，以至于大家都会以制造业的思路去审视火箭，这样一来，制造工艺，原材成本等与物料息息相关的问题免不了成为最核心关注的问题。但实际上，火箭作为发射服务的一环，从立项设计到最终发射是一个庞大的系统工程，每一个分系统的制造环节，其问题源头都可以追溯到设计和系统工程理念方面的问题。来源：艾瑞研究院自主绘制。火箭是发射服务的一环，三条业务流直接影响成本火箭作为系统工程的三条业务流业务流设计线生产线测试线为了不同的发射任务，以专项定制的模式提供设计。在设计的过程中，大多采取分派的方法，将结构部分、动力系统、电气系统、地面系统等四大部分安排给不同的设计部门研发。对火箭的成败与经济性具有决定性的作用。生产线比较简单，除了成品件以外，主要是根据设计图纸进行生产和组装。目前通常是寻找体制内的研究所和工厂进行生产加工，但这是由于过去工业生产体系羸弱造成的，如今北京和江浙地区的加工工厂都可以完成相应的加工生产工作。成品和元件太空环境模拟实验，主要是热力、辐射和气动相关。具体内容成本影响占一发火箭首型科研经费的70%，对火箭成本影响巨大。并且所有新型火箭都需要重新设计，其通过设计削减成本的动机较弱。是最需要优化的业务流。生产线和测试线结合在一起，占一发火箭首型科研经费的30%。这两部分对降成本的贡献主要体现在同款火箭量产之后，但是如果在工艺和测试领域大幅改动，势必需要设计线的配合，所以综合来看，设计依然非常关键。132021.3 iResearch I70 15157881771成本构成剔除动力系统后优化后动力系统电气系统结构部分地面系统火箭产业链不能以常规手段整合来源：公开市场资料，专家访谈，根据艾瑞统计模型核算。电气系统最适合整合，但效用并不高液体火箭成本构成及优化空间地面系统和结构部分存在相同的问题，对成本的节约有两个方面。第一，测试环节过多。在过去，中国工业基础薄弱，所以钱学森先生只能设计一套完善的系统工程流程，用制度来保障火箭单机的加工精度和质量。所以不光火箭的单机和元件需要反复测试，就连测试这些元件得工具标尺都需要验证精度。所以造成了大量的时间和成本的浪费。第二，加工工厂固定。目前无论出于何种原因加工工厂的选择都是几家固定的工厂，而实际上，浙江的义乌、金华，京津冀地区的瀛海工业园，固安等地的小加工厂，其加工精度和工艺手段已具备加工宇航件的能力。如果能够有效整合，那么地面和结构部分的成本将缩减至原来的10%。电气系统是涉及单机最多的系统之一，除了动力系统以外的多数元件都属于这个系统，比如箭载计算机，电机，陀螺等。这部分会涉猎大量的采购，而采购就会产生产业链，就适用工业生产的产业链整合。不过目前，造成电气系统成本过高的并非单机成本，而是备用系统。通常一发火箭要携带2-3套功能相同系统，每一套系统都会经历完整的测试流程，如果将其优化，至少能缩减50%的成本。142021.3 iResearch I模块化设计的重要性来源：公开市场资料，专家访谈，根据艾瑞统计模型核算。重回设计线寻找问题根源如前文所述，火箭无论是哪一个分系统，其逻辑都是要从“设计线，生产线，测试线”依次思考，而显然在生产和测试端能解决的问题有限。一系列测试和生产制造的问题，其根源都是设计之初的自身实用主义，导致系统整合在一起的时候，多了过多的冗余对接流程。这种对接流程不但使各系统更加繁琐，电气元件越来越多，管线电缆越来越复杂。还为发射前的总装和检测带来了隐患。历史上有一些发射任务出现问题，就与接口过多有关。如今模块化生产已经成为工业口的趋势共识，理想状态下，每个系统之间的接口对接，只需要一进一出，并且需要保障不同功能所用接口的制式相同。这样做的好处不仅仅是结构简单化，还可以大幅节约测试成本，几乎只用一次测试就可以完成。上百个2 数十次1现有接口优化后接口现有测试优化后测试模块化设计前后接口数量与测试数量对比接口数（个）测试数（次）模块化的困难与注意事项人事权：在现有的商业环境下，主导权即人事权，想要践行模块化设计，就必须让总师具备绝对人事权。分工界限：模块化设计的成功有赖于对每个模块清晰的分工界限，由于当下不同火箭公司的特点不一样。模块化设计工作的开展，可以围绕自己最擅长的系统展开。主导权：模块化之所以难以推进，是因为中国的火箭研发以设计为绝对主导，想要践行模块化，就需要提高测试线的主导权。152021.3 iResearch I垂直回收是必须攻克的难关（1/2）来源：公开市场资料，专家访谈，根据艾瑞统计模型核算。动力系统是降低成本的关键，大推力火箭可回收价值更高前文讨论了地面系统、箭体结构和电气系统的成本控制问题。对于最核心的动力系统，占全箭成本的70%到80%，所以其他系统无论采取怎样的方式降低成本，都不会对整枚火箭成本有实质性的影响。而火箭的动力系统随着火箭发射任务的结束，就一次性的消耗掉了，只要不对一级火箭进行回收，这70%到80%的成本就绝无降低的可能，这也是为什么不能以工业生产的视角对待火箭产业链的核心原因。而要解决动力系统的可回收问题，又必须回归到消耗经费最多的设计线。火箭的运载能力决定火箭的实用价值，所以并非所有能力的火箭都适合垂直回收。如果保证垂直回收，那么火箭会预留30%燃料，再加上相关的设计，整枚火箭要损失40%运载能力。所以运载能力较弱的火箭实现可回收，有可能使成本不降反增。另外，整体火箭使用的是否为统一或近似能力的发动机，也时决定一级回收价值高低的影响要素。68%80%猎鹰九号长征五号猎鹰九号和长征五号发动机成本占比占比（%）可重复使用火箭利润经济性测算逻辑核心要计算的内容是：不重复使用的利润A与重复使用的利润B大小的问题火箭可复用寿命统一取10次重复使用次数：计算结论：如果BA，则该型火箭适合可回收设计。通常来说运载能力越高的火箭，完整报价越高，所以复用利润B越大。A=（火箭完整报价-全箭成本）10不重复使用利润：重复使用利润：B=（火箭完整报价60%-全箭成本）+（火箭完整报价60%-全箭成本40%-单次回收维护费用）9可复用设计损失40%运力，所以报价要相应降低。从第二次开始火箭一级约60%左右的成本均可节约，所以全箭成本只有原来的40%。备注说明：162021.3 iResearch IRocket Recovery 垂直回收是必须攻克的难关（2/2）来源：公开市场资料，专家访谈，根据艾瑞统计模型核算。减重、节约空间和发动机能力的前提，都是火箭模块化设计之所以可回收技术要从设计线重新考虑，原因在于想要实现垂直回收，所涉猎的七大关键技术，都会对火箭的总重量和空间布局息息相关。并且这些关键技术所依赖的元件载体本身也会对空间和重量产生影响，所以为了容纳这些新增元件，旧有系统就需要最大限度的优化，这也是为什么模块化设计对于可回收技术来说尤为重要。以目前的技术能力来看，攻克垂直回收主要有以下七个难点：可回收技术的七个技术难点技术名称电气一体化二级发动机多次点火主要为了保障工程上的统一，是模块化设计带来的显著效果之一。最主要的功效是简化箭体内部结构，节约空间和重量，为其他装备提供便利。因为可回收要求预留燃料，所以火箭一二级分离时，二级飞行距离就会比原设计增加，但由于空气阻力已经很小，所以即便二级关机也还会继续加速，所以多次点火技术能提高二级效能。具体内容可实践方向围绕企业强项开展的模块化设计箭载电池的能力需要加强结构件的快捷制造如果实现了可复用，那么就会造成一级不变，但二级常换常新的局面。因此一二级间以及其他需要链接的机构部件的生产制造有助于提高效率。结构件3D打印深度推力调节反向发动机火箭升空过程中，箭体四周围绕着四个方向的电驱发动机以维持垂直状态。用同样的原理，将发动机安装在一级顶端，当一二级分离时，发动机启动，辅助一级减速停止。蚱蜢飞行多次实验验证栅格舵一二级火箭连接处附近增加气动装备。-辅助动力系统在液氧储箱的前端，增加回收姿态控制的辅助动力系统。电脑模拟训练算法多次启动深度变推力芯级发动机一、二级分离至一级着陆过程中，芯级发动机需要经历多次启动并对推力进行大范围动态调节，多次启动深度变推力芯级发动机是实现运载火箭垂直回收技术的必要条件。研制再次点火系统、大范围推力调节器等17月中霜：崛起中的中国航天1雁无蝉：火箭产业链研究2水接天：卫星产业链研究3俱耐冷：优秀航天企业分析4斗婵娟：未来航天新趋势5182021.3 iResearch I卫星产业链的基本环境单从卫星生产和测试上来看，卫星的生产制造模式与火箭类似，都是由设计，生产，测试，总装组成。所以从一颗卫星整体来说，可以分成六大分系统：电源系统、姿控系统、星务系统、测控系统、热控系统和结构系统。由于卫星不像火箭那样具备一个非常核心的动力系统，更注重卫星的功能，所以它的系统和供应商均比较复杂。并且和火箭相比，卫星和传统的制造业有更多相似的地方，这就使得卫星产业链的变化趋势具备制造业的特质。在传统制造业产业链中，如果一条产业链的完善程度较低，那么各家终端制造商产业链的向前一体化战略就会为企业带来更多压缩成本的空间。目前无论民营卫星公司还是体制内的卫星公司，使用的分系统及元件制造商重合度非常高，也就是说卫星产业链是一条相对封闭，且竞争不充分的产业链，与汽车、工业品相比，完善度还有一定差距。所以在整个卫星产业中，就呈现出向前一体化的趋势。主要表现为：做卫星应用的公司涉猎卫星制造，卫星制造公司开是涉猎更上游的元件生产环节。来源：公开市场资料，专家访谈，艾瑞研究院自主绘制。核心参与者少，没有充分竞争，卫星产业链尚未完善卫星生产测试产业链中电第十八研究所、811所苏州馥昶空间技术有限公司等电源系统501所、微焓科技、艾科美上海卫星装备研究所等热控系统姿控系统哈波所、703所、508所沈自所、502所、803所微分宇航等结构系统材料：机构：星务系统771所、513所、艾可萨科技北京微电子技术研究所北京控制工程研究所等测控系统513所、54所、704所、539所、504所、卡尔曼、讯联、浙江大学等星敏/太敏天银星际、国防科技大学动量轮深圳创新研究院、揽月机电磁力矩器/磁强针揽月机电、霍尼韦尔、中科九章陀螺九院13所、武汉红峰空间推进801所、510所、502所遨天科技、巡天空间等192021.3 iResearch I产业链整合的逻辑按照产业链深化的程度，可以分为四类：全部外采型卫星公司、设计加总装型卫星公司、有能力设计分系统的卫星公司以及有能力生产元件和单机的卫星公司。这四者仅代表在产业链渗透上的差别，不是依此看待卫星技术能力高低的指标。如前文所述，相比火箭，卫星产业链与传统制造业更为相似，所以卫星产业也具备传统制造业的很多特性。而现在看到的这四类卫星公司，恰恰也就是卫星公司向前一体化的体现。在大疆无人机，小米等成功进行过产业链整合的公司中，可以总结出一条基于经济性考量的逻辑。所以除非企业有其他战略目的布局产业链上的某个环节外，大体上都会依照这样的逻辑进行布局。而在这个逻辑中，有两个关键要素是困扰卫星产业链整合的核心问题：总量和毛利率。来源：公开市场资料，专家访谈，艾瑞研究院自主绘制。自建投入=外采金额外采总量元件毛利率全部外采设计+总装有能力设计分系统有能力制造元件和单机实际上更类似于卫星运营公司，公司所拥有的卫星通过购买，实现运作。公司掌握卫星设计的核心能力，分系统通过外采，自己完成总装工作。公司不仅掌握整体设计和总装能力，还具备设计分系统的能力，并外采单机。除以上能力外，公司还有能力生产制造单机，即是卫星公司，又是供应商。按照产业链深入程度划分的四类卫星公司自建投入=外采金额外采总量元件毛利率外采总量是使生产产生规模效应的关键指标，低轨星座的兴起让卫星生产制造的规模化成本优势得到了验证。实际上卫星单机和元件背后体现的是市场需求。卫星和火箭一样，行业内部对未来需求在哪里存在很深的担忧。所以相同卫星就很难批量生产，这样每颗卫星从头设计和制造，也是造成卫星居高不下的原因之一。元件毛利率是目前卫星产业链环境下，有一些失真的数字。在竞争不充分的环境里，高毛利率是必然的市场特性。从已知的情况来看，普遍30%以上的毛利率是这个行业的特性。这也是目前卫星企业向前一体化的便利条件之一。202021.3 iResearch I卫星平台的主要功能是机动和供能卫星大体上由平台和载荷两部分构成，由于载荷是卫星入轨以后发挥其核心功能的部件，所以会根据任务情况从零开始设计，除非实现大规模量产，否则基本就是定制型项目。并且卫星功能稳定性与任务息息相关，所以现在讨论卫星载荷的成本节约问题为时尚早。所以卫星的成本节约压力就全部集中到了平台上，理想状态下，卫星平台的成本占比在20%-30%之间，理论上比现在可以节约全星的四分之一成本。而从平台的结构上看，为卫星提供机动能力和电力是它的核心作用，所以姿控系统和电源系统的成本占比也最大，占全卫星平台的60%以上。由于姿控系统涉及的元件和单机最复杂，它的成本占比也最高，同时由于供应商繁多，这一部分也存在更多产业链整合的机会。来源：公开市场资料，专家访谈，艾瑞研究院自主绘制。卫星平台压缩产业链的方式可以部分应用在卫星载荷中50%70%80%50%30%20%定制卫星批量卫星商业公司理想值卫星平台与载荷之间的成本占比载荷平台载荷部分为卫星发挥实际功能的核心，会根据不同卫星的功能进行调整，所以没有固定的细分成本占比结构可供参考。姿控系统40%电源系统22%结构系统12%星务系统10%测控系统9%热控系统7%卫星平台成本结构212021.3 iResearch I庞大又固定的产业链来源：公开市场资料，专家访谈，艾瑞研究院自主绘制。卫星产业链涉猎广泛，但行业泛用性较弱Satellite Industry卫星平台各系统产业链情况技术名称姿控系统电源系统平均利润率卫星公司实现产业链整合的条件30%-70%结构系统星务系统测控系统热控系统30%-40%10%-20%20%-30%40%-70%20%-30%存在技术泛用性的延伸行业应用企业生存极限条件本身涉及元件和单机很多应用比较广泛。就最重的宇航推进技术来说，与镀膜、医美等多行业存在技术泛用性芯片、量子计算、服务器、医疗等行业的散热系统均存在技术泛用性无人机和航空产业主要以自动化机器为主，在车船领域存在技术泛用性主要是星载计算机，理论上与常规计算机无差。但是对于极端自然条件和高宇宙辐射下的稳定性要求超高无人机，无人船及一切需要定位的产业5-8颗卫星可支撑一个公司100颗支撑工厂一年20颗左右的订单可支撑一家公司200颗可支撑大型工厂单颗卫星需要20吨散热管，一吨单价2万元NA一年1亿左右的订单额1颗大卫星和10颗小卫星或40套相应的系统年人均订单额100万平均一家公司有50-100人按照报告P19页的产业链整合逻辑，公司投入产业链企业生存极限来看。目前，商业卫星公司的盈利情况如下：按照百公斤卫星的标准，对外报价2500万-3500万之间。取中位数3000万。毛利约为1000万。则该公司每年卫星订单量毛利就是全部可以投入的资金。按照P20页成本结构拆分，就是不同分系统可投入的资金总量，这个总量如果能和某一个分系统的极限生存条件持平，那么该公司整体就可以选择某一分系统产业链向上一体化战略。不过以上只是理想情况下的粗算，实际情况会根据不同公司的资源情况有所偏差。222021.3 iResearch I汽车、航空与机器人来源：公开市场资料，专家访谈，艾瑞研究院自主绘制。产业链替代的代价是航天级元件标准的降低从目前情况看，卫星公司的产业链整合很难有效展开，原因在于两个方面，一方面原本产业链就不完善，独立运营的公司依然需要体制内的技术辅助。另一方面，在低轨星座大规模建设开工以前，商业卫星公司的订单量很难有大规模增长的机会，营收方面也不能有效支撑。现在各家商业卫星公司和产业链上的企业虽然都在建设卫星工厂，但这属于提前布局，并不是从营收方面考虑的结果。就目前情况看，有一内一外两方面势力，在卫星产业链上运作，存在一定的可替代性，单这两股势力也均有自己的问题尚需解决。可供选择的卫星产业链参与势力航空产业：机器人：汽车产业：产业链外产业链内汽车产业在工业制造方面非常成熟，所有航天的生产加工，甚至一些元件的制造都可以在汽车产业链中找到具备相应能力的公司。但是需要大量订单推动车企进行决策。航空航天本就同源，尤其在航空发动机研发和制造领域，于航天在材料和气动设计领域有天然的亲缘性。除非载人，否则航天全产业就是在生产机器人，只是没有以“人”的形象出现。这三方如果想渗透进卫星产业链，存在经验和硬件方面的问题。在经验领域：宇航件试验所需要的温差，真空环境和辐射环境，是他们在生产过程中没有数据和经验积累的。在硬件领域：加工生产所需要的夹具、机床和模具均需要从零补齐。产业链内的参与势力，主要指有一定技术背景的独立公司。这些公司与纯工业企业进军航天的模式不同，它们的创始团队具备一定的技术水平，并且这些技术与国家水平略逊。实际上商业卫星公司目前最缺少的也恰恰就是相关的试验数据。但是在理念上具备自己独立的思想，可以在实际生产研发过程中大刀阔斧的实践。例如：利用多个非宇航件并联的方式，保证宇航件才有的稳定性；减少中中间测试环节等。232021.3 iResearch I被反向带动的天基智能来源：公开市场资料，专家访谈，艾瑞研究院自主绘制。全球智能化浪潮背后对为卫星智能化的要求提升卫星的空间与重量，受制于火箭的能力，所以卫星在设计和制造的过程中最优先保障的就是卫星升空后各功能元件的占用。除此之外，在卫星环绕地球的过程中，地面基站与卫星的连接，使得很多数据可以在地面处理。在这样的习惯和模式下，卫星智能化都主要体现在保障卫星原有功能、自身基本运作和数据传输三个方面。但时至今日，地面生活环境的智能化已经成为一种趋势，并且在很多方面都已建设得非常完善。未来如果卫星应用想要很顺畅的融入这种智能环境，那势必要求卫星的智能化水平要有所提升，这无形之中就提升了星务系统的重要性。星上存储模块的能力，星载计算机的处理速度，以及高性能芯片的上星等问题，都成为卫星智能化过程中的课题。在这个问题上，相比于国外，中国卫星行业面临的问题更严峻一些。国外的卫星可以利用全球的地面站进行数据处理，所以它们的储存空间和运算能力，都可以不用加强。但是中国的地面站在全球所受的限制极大，很多关键地区的建站都被有意的阻挠。所以中国的卫星只能提升自身的数字处理能力，以应对这种局面。卫星星务系统基本架构星务数据存储模块遥控单元星务中心计算机热控下位机有效载荷管理单元测控应答机中继终端平台设备载荷载荷舱设备温度控制与测量指令控制与遥测采集指令下达至数传24月中霜：崛起中的中国航天1雁无蝉：火箭产业链研究2水接天：卫星产业链研究3俱耐冷：优秀航天企业分析4斗婵娟：未来航天新趋势5252021.3 iResearch I典型企业：凌空天行凌空天行深耕科研领域飞行验证市场，蓄力民用市场凌空天行成立于2018年10月，是致力于提供航空航天前沿技术领域服务的航天企业。凌空天行团队成员主要来自国内各大顶尖的研发单位，基于团队在前沿技术领域积累的研制经验与技术能力，目前已形成了“天行”系列产品，业务涵盖高速飞行服务、工程样机研制、系统设计工具与数据平台开发等领域。飞行试验是先进技术与产品有效提升技术成熟度的一种重要手段，凌空天行的成立，填补了目前国内高速飞行试验领域的空白，为我国航空航天领域前沿技术成果向工程化应用转化提供了有益的补充。来源：凌空天行官网、公众号，由艾瑞研究院自主研究绘制。凌空天行公司发展历程2018年2019年2020年10月凌空天行公司成立4月首次天行I飞行试验12月5月9月11月第二次天行I飞行试验资质齐全凌空一号全系统地面试验凌空二号抽检试车完成Pre-A轮融资12月天行系列火箭规划天行I：515Ma天行II：515Ma天行III：10t运载能力天行IV：完全重复使用天行I特点及优势：相对传统火箭，拥有机翼，可以在飞行过程中提供升力，并提高火箭的操控性，实现大气层内长时间高速、机动飞行。凌空天行公司发展历程 推出全球领先的重复使用试验平台 国内唯一民用供方，占领研制试验市场 为下一阶段积累技术和数据To B&G 试验市场 发力点对点运输的飞行器 辅助高速客机研发和测试 拓展民用客户和市场，进入太空旅游和点对点运输市场的竞争To C 民用市场 针对客户双乘波一体化布局开展真实飞行环境的动力学测试 验证舱内无线通信系统和临近空间高能粒子探测系统 分别对先进高速发动机、高速层流翼型进行了验证 建立非视距状态下不依赖中继手段的地-空通信链路 为降低客户使用成本，两次试验均对伞降回收方式的技术方案进行验证，此外对低成本电气系统等关键技术也进行了验证客户试验需求试验特点首次飞行试验二次飞行试验262021.3 iResearch I典型企业：九州云箭掌握深度变推力技术，为火箭一子级回收创造可行性来源：专家访谈，企业官网，互联网公开资料。九州云箭成立于2017年，是集液体火箭发动机设计研发、装配测试、配套飞行全流程服务为一体的国家高新技术企业。公司成立三年，10吨级凌云发动机已完成飞行-回收工况的多次启动+深度变推力二合一试车且推力调节范围已超过梅林发动机和猛禽发动机（SpaceX）并已投放市场。LY-70龙云发动机已完成多工况半系统热试车考核，即将进行全系统热试车。公司出于液氧甲烷比冲高，使用维护便捷，大范围变工况适应性好，可重复使用次数多等优势，选择了世界主流趋势液氧甲烷发动机。九州云箭发动机产品能力LY-10凌云LY-70龙云推进剂液氧/甲烷液氧/甲烷发动机设计推力(KN)100(地面)123.5(真空)686.5(地面)770.2(真空)发动机混合比32.8比冲(s)287.4(地面)355(真空)291.2(地面)350(真空)发动机可启动次数不低于3次不低于3次摆动方案双向双向泵前摆泵前摆泵后摆重复使用次数不低于30次不低于30次九州云箭发展历程2017.10九州云箭成立2018.03启动研制2018.12全尺寸推力室挤压试车2019.05首台发动机完成总装测试2019.07首台发动机整机测试2019.08装配测试基地落地签约2020.下半年“凌云”发动机投入市场202