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美国一骑绝尘,中国含苞待放 ——商业航天专题报告

2022/3/15 6:24:25发布62次查看
全球商业航天产业稳增长,美国处于领先地位:北京时间2018年2月7日,美国太空探索技术公司(spacex)成功发射了“猎鹰重型”火箭,这是自美国和苏联开始太空竞赛以来,全球最强大的运载火箭首次由一家民营公司设计和制造,标志着人类太空探索的重大转折点。猎鹰重型火箭全球现役运载能力最强、可重复使用,并且令人类移民火星成为可能。放眼全球商业航天市场,2006-2016年间,全球商业航天产业稳增长,已居于全球航天经济的核心领导地位。商业航天涵盖运载火箭、人造卫星、载人航天、深空探测以及空间站五大方向,其中,卫星产业(包括运载火箭、人造卫星)在商业航天经济中贡献最大,而处于产业链下游的地面设备制造及运营服务又在卫星产业中占比最高。从国家来看,美国的商业航天发展最为全面完善,发展水平全球领先,欧洲紧随其后,俄日印主要集中在商业发射市场。我国商业航天潜力逐渐释放:2014年以来,我国制定了一系列航天政策促进商业航天的发展,并鼓励民营企业进入航天领域。目前我国发展商业航天主要有三种模式,航天商业化、政府与市场合作及纯民营投入。航天商业化是目前最主要的模式,即将现有的航天基础设施面向社会服务,纯民营投入则是未来发展的主流方向。因此,航天科技集团与航天科工集团两大国家队仍是商业航天市场的主力军。航天科技已经建立起从航天制造、发射、地面到系统应用的全产业链商业实践,并向“互联网+”、“航天发射+”等技术融合方向拓展;航天科工推进“五云一车”商业航天新格局并积极探索太空经济新领域,技术融合方面也已推出天基物联网及航天云网项目。商业航天产业市场空间巨大:目前国内的商业航天发展主要集中在商业发射及卫星应用上。商业发射由小卫星的发展带动向低成本方向转变,我国商业航天国际发射市场由于受到政策限制落后于其能力,市场份额可进一步提升。卫星应用主要涉及通信、遥感、导航三方面,卫星通信是率先实现商业化发展的领域,我国目前开发尚不成熟,存在补偿式发展空间,未来增长点将主要来自卫星电视直播、宽带卫星业务以及移动卫星业务三个方面;卫星遥感商业应用需求广泛,是新兴国家进军商业航天的首选领域,“一带一路”沿线国家需求巨大,到2025年,或将突破百亿元市场规模;卫星导航商业化主要集中在北斗产业链上,预计在2020年完成组网后,北斗产业规模或将突破4000亿元。重点上市公司组合:欧比特、中国卫星、新研股份、合众思壮。风险提示:股市下跌的系统性风险。
1、全球商业航天产业稳增长,美国处于领先地位
1.1 重型猎鹰发射成功开辟商业航天新篇章
美国太空探索技术公司(spacex),是一家由paypal早期投资人埃隆·马斯克(elon musk)2002年6月建立的美国太空运输公司。它开发了可部分重复使用的猎鹰1号和猎鹰9号运载火箭。spacex同时开发dragon系列的航天器以通过猎鹰9号发射到轨道。
北京时间2018年2月7日, spacex成功发射了目前全世界运载能力最强的超级火箭——“猎鹰重型”。其中,有两枚助推器成功返回,一辆tesla roadster跑车被发射进太空,奔向火星轨道。根据互联网资料,重型猎鹰使用的梅林1d发动机(可能是改进型),一台发动机的地面推力达到845kn,到达大气层外后可到914kn。发动机的真空比冲量为309秒,推重比超过了150,并且发动机可关机重启多次。重型猎鹰的第一级火箭由三个核心构成,其中两个核心构成两个助推器。这三个核心共用了27台梅林发动机,在发射时可产生22819kn的推力。
重型猎鹰的发射成功有几大象征意义:
全球现役运载能力最强。近地轨道运载能力(leo):63.8 吨;地球同步轨道运载能力(gto):26.7吨;火星轨道的运载能力:16.8 吨。目前,中国2016年11月首飞成功的“长征5号”只能把25吨重的货物运送到“近地球轨道”。中国计划2030年通过未来研制的长征9号超级火箭实现的载人登月计划,而这是目前“猎鹰重型”发射的目标。
经济性好,可重复使用。spacex方面表示发射后猎鹰重型的3枚一级火箭(其中包括两枚助推器)将全部回收,其中两枚将在肯尼迪航天中心同步降落,第三枚芯一级火箭将降落在海上回收平台。
使移民火星成为可能。spacex称,重型猎鹰能够将63.8吨的载荷送往近地轨道,相当于将一架波音737客机送入太空,不仅装满燃料,还坐满乘客,装满行李。同时,重型猎鹰还可以运送2至4吨的货物至火星表面。
1.2 商业航天定义及概述
商业航天的定义:商业航天是指以市场为主导,具有商业盈利模式的航天活动。它旨在通过市场化竞争,降低航天活动成本,近20年才在美国的引领下掀起发展大潮。商业航天与军用航天、民用航天并列,构成航天工业的三驾马车。
运载火箭、人造卫星、载人航天、深空探测以及空间站构成商业航天产业:商业航天涵盖了五大方向,主要包括运载火箭、人造卫星、载人航天、深空探测以及空间站。其中,围绕运载火箭的商业活动主要有火箭研制、发射、过程测控以及发射保险;而与卫星相关的商业活动主要集中在卫星的应用领域,包括遥感、通信、导航和技术试验;载人航天的商业化包括近地轨道载人和货物运输服务,以及太空旅游;深空探测和空间站的商业化开发处于摸索阶段,目前围绕深空探测的商业活动有太空采矿及行星探测器的制造,也逐渐有私企参与到国际空间站的商业化开发中,未来或将实现太空居住、太空城市等。
卫星产业是商业航天经济的主要构成部分:由于商业载人、深空探测、太空站等业务仍处于萌芽阶段,总体经济规模较小,航天经济中卫星产业占比较大。卫星产业链可以分为卫星制造、发射、地面设备制造以及应用及运营服务四个部分。
据《2017年卫星产业状况报告》显示,2016年全球航天产业总收入3391亿美元,同比增长1%。卫星产业总收入2605亿美元,占航天产业总收入的77%,同比增长2%,其中,卫星制造行业收入139亿美元,同比下降13%,主要是由于卫星替换周期接近尾声;发射服务55亿美元,趋于疲软;地面设备制造收入1134亿美元,同比增长7%,主要来自卫星导航设备和网络设备;运营服务业收入1277亿美元,仍是整个卫星产业最主要的驱动力。从产业链视角看,卫星运营服务收入超过制造与发射收入,标志着卫星产业发展重心已完成从上游到下游的过渡。
1.3 全球商业航天发展现状
商业航天已经稳居全球航天经济的核心主导地位:美国航天基金会把航天经济分为政府航天预算和商业市场收入两部分。其中政府预算包括各国政府民用航天预算和军事航天预算,而商业市场收入分为商业基础设施与保障、商业航天产品与服务两部分。
近10年来,全球航天产业一直保持稳步向前的态势,政府航天预算与商业市场收入一直保持约1:3的比例格局,商业航天在世界航天产业发展中的主体地位愈发显著。据《航天报告2016》显示,2015年全球航天经济总收入约为3229.4亿美元,其中,政府航天预算为765.2亿美元,约占24%;商业市场收入约为2464.2亿美元,占到航天经济总值的76%。
美国的商业航天发展全球领先:在航天工业方面,美国一直是行业巨头,拥有全球最尖端的技术产品、最完备的产业链以及一大批经验丰富的人才梯队,这些都为美国商业航天的迅速崛起提供了现实基础。早在1984年时任美国总统里根就签署了《商业太空发射法案》,允许私营企业有偿为政府提供地外货运发射服务,打破了nasa的垄断地位。随后美国政府出台了一系列的法律法规以及资助计划扶持商业航天的发展。
在政府的大力支持下,新兴航天企业大量出现并迅速发展,占领产业链各个环节,目前各环节已形成多家私营企业良性竞争的局面。美国的商业航天发展基本已涉足全部航天产业,业务范围正从传统的商业卫星发射、商业卫星应用向新兴领域拓展,如深空探测、太空旅游等。
在卫星产业方面,无论是在轨卫星数量还是卫星产业收入,美国均遥遥领先于其他国家。截止到2016年底,全球共有在轨卫星1459颗,分属59个国家,美国拥有594颗,占到41%。近5年全球卫星产业收入中,美国约贡献42%。具体到各产业链环节,2016年,在卫星发射及运营服务上,美国均占全球收入的40%,在卫星制造上占到64%,而地面设备占42%(2014年数据)。
欧洲注重航天一体化发展,积极追赶:总体上,欧洲商业航天的立法体系、私营企业的创新能力、国际竞争力都明显弱于美国。为扩大航天资源在全球的高效配置,欧洲对外积极寻求国际合作,对内强调航天一体化发展,推进“伽利略”导航卫星系统和“哥白尼”对地观测两大项目建设以及新一代运载火箭发展。法国将研究重点转向卫星,聚焦于新一代高分辨率光学对地观测、高低轨先进通信卫星等方向,积极响应美国商业航天快速抢占市场的严峻形势。
俄罗斯挣扎在商业发射市场,努力突破困局:俄罗斯是传统的航天大国,在太空通信和卫星平台、航天设备制造这两个航天市场最大的领域,由于受制于微电子技术的发展,俄罗斯一直被排除在市场之外,主要市场份额由火箭发射服务贡献,但随着spacex等一系列等成本火箭发射服务商的兴起,俄罗斯仅有的市场竞争力也逐渐降低。去年,俄罗斯计划组建统一的商业发射服务运营商,拟针对不同的客户施行灵活的营销政策,以捍卫自己的航天发射市场份额。
日本高度重视,谋求新技术:21世纪以来,日本积极投身商业航天,持续推进航天政策改革,并将增加商业发射频率及扩展商业航天市场份额提升到影响区域领导地位的高度。2015年,日本国产火箭h-2a首次执行并成功完成商业航天发射,但成本并不占优势,日本正积极寻求进一步降低成本的技术,提升国际竞争力。
印度在商业发射市场高歌猛进:印度在2007年首次涉足商业发射市场,将1颗意大利卫星送入太空。此后为降低发射成本,潜心研制一箭多星技术,于今年2月成功实施1箭104星发射,创下人类单次发射卫星数量记录。依靠低成本发射优势,“一条龙”发射保障,印度目前稳居全球商业航天服务外包领域第一,在市场上占据主动地位。
2、我国商业航天潜力逐渐释放
2.1 国家政策驱动行业发展
航天产业的发展离不开国家政策的支持,从美国的成功发展来看,国家需要制定相应的法律法规及政策来确保商业航天合法合规地有序发展。2014年以来,我国制定了一系列政策对航天产业进行长期规划,并将发展商业航天提上议程。此外,军民融合专项行动计划的发布,将令民营航天企业有望通过政策红利带来的门槛降低而步入军工配套,商业航天发展未来可期。
2.2 我国商业航天发展模式
国家航天局秘书长田玉龙在接受采访时表示,我国商业航天发展模式仍在探索中,目前主要有三种模式:航天商业化。这是目前最主要的模式,将现有的航天基础设施面向社会服务,比如通信卫星、遥感卫星、导航卫星的应用。政府与市场合作。比如政府与企业共同出资,共同发射,卫星由企业运营,政府采购数据,是一种创新托管模式,可节约政府资金。纯民营投入。也就是由私营企业提供航天产品、服务或航天活动,这是未来发展的主流方向。
2.3 国家队主导,民营企业相继进入
航天科技集团多维发力
(1)全产业链覆盖
作为中国航天工业的主导力量,中国航天科技集团公司高度重视商业航天的发展,积极探索了从航天制造、发射、地面到系统应用的全产业链商业实践。
商业卫星制造:公司已经形成了以东三b、东四等平台为代表的高轨商业通信卫星,以资源、cast2000和sast3000平台为代表的中小型商业遥感卫星,以及以cast100平台为代表的微纳卫星制造体系。按照产品化的设计要求形成了20个卫星公用平台型谱及有效载荷产品系列。
商业发射服务:公司共有7型长征系列运载火箭可用于商业发射服务和搭载发射,既有现役常规运载火箭,也有具备快速机动发射能力的长征六号和长征十一号新一代运载火箭,可以实现单星、多星、搭载发射等多种发射服务。
卫星运营与服务:公司拥有国内唯一能够自主可控的通信卫星运营企业,服务地区覆盖欧、亚、非和大洋洲,为广电、政府、军队、企业等用户提供视频、数据等传输服务。同时,初步建成遥感应用体系,遥感应用逐步进入业务化运行,为北斗导航卫星系统提供支撑服务,通过芯片终端开发、系统集成,在测绘、渔业、交通运输、电信、水利、森林防火、减灾救灾和安全领域开展全面应用。
另外,公司推出了颇具创新的商业遥感“16+4+4+x”系统,即由16颗0.5米分辨率光学卫星、4颗高端光学卫星、4颗雷达卫星以及若干颗视频、高光谱等微小卫星组成的高分辨率商业遥感卫星系统。计划分两个阶段进行,至2022年左右形成系统。
(2)借力“一带一路”,卫星应用遍地开花
卫星通信领域:我国已形成了全球化的卫星通信服务能力,业务拓展至全球30多个国家和地区。亚太九号通信卫星发射后,形成了“自西向东排开,从印度�...
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