伴隨國家大力推動軍民融合以及“互聯(lián)網(wǎng)+航天”的產(chǎn)業(yè)升級變革,在全球新一輪工業(yè)革命的大背景下,我國航天產(chǎn)業(yè)在多個領(lǐng)域已經(jīng)步入了商業(yè)化進程,且獲得了飛速發(fā)展。
截至2019年底,我國商業(yè)航天市場規(guī)模為8362.3億元,注冊企業(yè)數(shù)量達194家,其中民營企業(yè)占比91%。
商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈主要包括客戶需求、技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)總裝、火箭發(fā)射、火箭運維、衛(wèi)星應用等環(huán)節(jié)。
01
客戶需求
目前,商業(yè)航天市場的客戶需求主要有衛(wèi)星組網(wǎng)、點對點運輸、太空旅游、深空探測等方面。
衛(wèi)星組網(wǎng):按用途主要分為通信、導航、遙感三類,應用前景廣泛,市場潛力巨大。據(jù)未來宇航研究院發(fā)布的《2018中國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)投資報告》數(shù)據(jù),國內(nèi)已發(fā)布的衛(wèi)星星座計劃多達20余項,2025年前我國將發(fā)射約3100顆商業(yè)衛(wèi)星,未來5年預計將有更多的星座發(fā)射計劃出現(xiàn)。商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射年均市場規(guī)模將達到年均170億元。
點對點運輸:未來空間站商業(yè)補給需求旺盛,將成為商業(yè)航天的一大市場來源。我國預計于2022年建成空間站全站并投入運營,開展“太空實驗”是空間站的一項重要任務。根據(jù)《中國空間站科學實驗和技術(shù)試驗項目征集公告》及《中國空間站科學實驗資源手冊》,我國空間站實驗項目面向科研團體、企業(yè)團體、高校開放,范圍廣泛;實驗條件豐富,可以滿足多方面的實驗需求;在軌運營10年以上,可以連續(xù)實驗且可開展上千個實驗項目。由此衍生出的實驗所需物資的空間站投放,以及試驗樣品帶回地面的市場需求將十分旺盛。
太空旅游:對政策依賴性強,短期不太現(xiàn)實,但長期將會是商業(yè)航天的另一大潛力市場。太空旅游目前主要有高空飛行、零重力游、亞軌道太空旅游、低地球軌道太空旅游和低地球軌道以遠太空旅游等多種項目。據(jù)調(diào)查顯示,60%的美國人、70%的日本人和43%的德國人都希望有朝一日能夠到太空中去一趟??梢娒癖妼μ章糜蔚南蛲群徒邮芏群芨?。德國有專家預測,到2050年,太空旅游業(yè)每年將會獲得約人民幣308億元的收入。但由于載人航天涉及到人身安全,對技術(shù)可靠性及政策的依賴程度較高,在技術(shù)沒有完全可靠和成熟的條件下,政策是否能放開尚不確定。
深空探測:資源開采是深空探測有較大商用價值的部分,基于我國技術(shù)發(fā)展及深空探測計劃安排,可能尚需較長時間。我國已實現(xiàn)月球自動采樣返回,2024年前后完成小行星探測,2028年前后火星取樣返回,載人登月時間尚未明確;美國NASA計劃2024年重新送人類登上月球,但由于關(guān)鍵部件著陸器尚未確定,時間上也備受質(zhì)疑??紤]到資源開采需要實現(xiàn)火箭重復回收、載人航天技術(shù)的成熟、相關(guān)太空基礎設施的建立完善以及國家層面的政策等因素,未來十年是否可以順利實現(xiàn)商用尚不能明確。
02
技術(shù)研發(fā)
基于前述對客戶需求的分析,商業(yè)航天當前的技術(shù)研發(fā)主要體現(xiàn)在衛(wèi)星和火箭兩個方面。
衛(wèi)星研發(fā):除航天科技集團、航天科工集團等傳統(tǒng)研發(fā)企業(yè)外,科研機構(gòu)和高校的研究中心以及民營衛(wèi)星公司也構(gòu)成了我國衛(wèi)星研發(fā)的重要力量。技術(shù)方面,研制周期短、成本低、體積小、裝備快、易發(fā)射等優(yōu)勢的小衛(wèi)星,組網(wǎng)后商業(yè)應用廣泛,是衛(wèi)星研發(fā)的主流方向。
火箭研發(fā):人才方面,目前我國商業(yè)火箭公司的研發(fā)團隊幾乎都來自“國家隊”。隨著商業(yè)航天的進一步發(fā)展,未來火箭研發(fā)專業(yè)人才的市場流動將會更強。技術(shù)方面,成本低、性能高的液體甲烷發(fā)動機以及可重復使用技術(shù),可以大幅降低成本,未來將是商業(yè)運載火箭技術(shù)研發(fā)的主要趨勢。
03
生產(chǎn)總裝
衛(wèi)星制造:目前我國主要有大容量、通用型大衛(wèi)星和高可靠、低成本小衛(wèi)星兩個衛(wèi)星制造方向。大衛(wèi)星的制造主要依靠國有企業(yè),小衛(wèi)星因為在商業(yè)領(lǐng)域中的廣泛應用,在民營商業(yè)衛(wèi)星制造企業(yè)中得到了更多的關(guān)注和發(fā)展,也涌現(xiàn)出微納星空、天儀研究院等優(yōu)秀的衛(wèi)星制造企業(yè)。
火箭生產(chǎn)總裝:國資控股的火箭公司以及一些優(yōu)秀的民營火箭企業(yè)已建成自己的生產(chǎn)總裝基地,隨著商業(yè)航天的快速發(fā)展,未來將會有更多生產(chǎn)總裝基地建造投產(chǎn),以滿足不斷增長的商業(yè)市場需求。國資控股的科工火箭在武漢國家產(chǎn)業(yè)基地建設的快舟火箭總裝中心,全面完成建設之后,將具備年產(chǎn)50發(fā)火箭的總裝、測試能力。民營企業(yè)方面,藍箭航天的火箭和發(fā)動機生產(chǎn)制造基地未來將保障每年超過200臺液氧甲烷發(fā)動機的生產(chǎn)制造能力,零一空間的火箭制造基地也將形成年產(chǎn)30發(fā)運載火箭總裝測試及試驗能力。依靠自己的制造基地,未來商業(yè)火箭公司不僅可以最大程度縮小產(chǎn)品研制周期,還可以實現(xiàn)制造全程自主可控。
04
火箭發(fā)射
陸基固定發(fā)射場仍將是載人航天發(fā)射及大型、重型運載火箭發(fā)射的唯一方式。我國目前火箭發(fā)射的出發(fā)地包括陸??杖N方式,陸上基地主要有酒泉、太原、西昌和文昌發(fā)射中心,但陸地發(fā)射一方面要考慮落區(qū)安全,另一方面發(fā)射和運營成本較高;海上發(fā)射成本相對較低,無需考慮落區(qū)安全,但發(fā)射難度大,且不能發(fā)射重型運載火箭;空中發(fā)射不需長時間的往返航行補給,具有更加靈活的優(yōu)點,但目前技術(shù)尚不完善。
05
運維
衛(wèi)星運維:小衛(wèi)星組網(wǎng)對傳統(tǒng)衛(wèi)星運維能力提出了挑戰(zhàn),互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與衛(wèi)星運維的結(jié)合將是未來一大趨勢。衛(wèi)星運維即衛(wèi)星測控,主要通過使用專業(yè)設備和軟件管理衛(wèi)星,對衛(wèi)星進行跟蹤,上傳下載衛(wèi)星數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行一定處理后交付用戶。由于原來單個衛(wèi)星向眾多小衛(wèi)星組網(wǎng)的模式轉(zhuǎn)變,衛(wèi)星數(shù)量的激增對原有衛(wèi)星運營系統(tǒng)的測控、保持、調(diào)度能力提出了更高的要求。此外,隨著科技的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星云服務平臺、AI+商業(yè)航天的新模式,借助大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能技術(shù),將有助于降低衛(wèi)星運營成本、提高衛(wèi)星運營效率。
火箭運維:目前我國大多是一次性火箭,重復利用技術(shù)仍在探索,未來隨著重復利用技術(shù)的成熟和廣泛應用,火箭運維將得到進一步發(fā)展。2019年11月,長征四號乙運載火箭發(fā)射實施了基于柵格舵的一子級落區(qū)控制系統(tǒng)飛行演示驗證,并取得了圓滿成功,使運載火箭重復使用成為可能。
06
衛(wèi)星應用
目前我國衛(wèi)星應用主要包括衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導航以及衛(wèi)星遙感三大領(lǐng)域,應用范圍廣泛,商業(yè)前景可觀。
衛(wèi)星通信:主要應用于廣播電視傳輸、郵電、公眾通信、遠程教育、遠程醫(yī)療、應急救災、應急通信網(wǎng)絡電話等方面;
衛(wèi)星導航:以北斗導航為例,主要應用于陸??战煌ㄟ\輸、個人位置、精準農(nóng)業(yè)、應急救援、氣候變化監(jiān)測等方面,此外,利用互聯(lián)網(wǎng)、無線電通信等手段,未來在居家智慧養(yǎng)老、電動自行車安全綜合治理等方面也將有創(chuàng)新型應用;
衛(wèi)星遙感:廣泛應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、氣象、水文、軍事、環(huán)保等領(lǐng)域,在地理數(shù)據(jù)、資源信息、應急災害資料等信息獲取上有著極為重要的應用。
隨著相關(guān)法律政策的不斷完善,火箭、衛(wèi)星等產(chǎn)品及配套服務標準化、通用化程度提高,物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等高新科學技術(shù)的持續(xù)賦能,我國商業(yè)航天生產(chǎn)、經(jīng)營與管理模式將持續(xù)升級,產(chǎn)業(yè)鏈將迎來更好發(fā)展。