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(jìn)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(dá)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(yùn)維、衛(wèi)星應(yīng)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(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)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(dǎo)航、遙感三類,應(yīng)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(bào)告》數(shù)據(jù),國內(nèi)已發(fā)布的衛(wèi)星星座計(jì)劃多達(dá)20余項(xiàng),2025年前我國將發(fā)射約3100顆商業(yè)衛(wèi)星,未來5年預(yù)計(jì)將有更多的星座發(fā)射計(jì)劃出現(xiàn)。商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射年均市場規(guī)模將達(dá)到年均170億元。
點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)輸:未來空間站商業(yè)補(bǔ)給需求旺盛,將成為商業(yè)航天的一大市場來源。我國預(yù)計(jì)于2022年建成空間站全站并投入運(yùn)營,開展“太空實(shí)驗(yàn)”是空間站的一項(xiàng)重要任務(wù)。根據(jù)《中國空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目征集公告》及《中國空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)資源手冊》,我國空間站實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目面向科研團(tuán)體、企業(yè)團(tuán)體、高校開放,范圍廣泛;實(shí)驗(yàn)條件豐富,可以滿足多方面的實(shí)驗(yàn)需求;在軌運(yùn)營10年以上,可以連續(xù)實(shí)驗(yàn)且可開展上千個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。由此衍生出的實(shí)驗(yàn)所需物資的空間站投放,以及試驗(yàn)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(qiáng),短期不太現(xiàn)實(shí),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(yuǎn)太空旅游等多種項(xiàng)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(yù)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(jià)值的部分,基于我國技術(shù)發(fā)展及深空探測計(jì)劃安排,可能尚需較長時(shí)間。我國已實(shí)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(shí)間尚未明確;美國NASA計(jì)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(shí)間上也備受質(zhì)疑??紤]到資源開采需要實(shí)現(xiàn)火箭重復(fù)回收、載人航天技術(shù)的成熟、相關(guān)太空基礎(chǔ)設(shè)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(shí)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(dāng)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(tuán)、航天科工集團(tuán)等傳統(tǒng)研發(fā)企業(yè)外,科研機(jī)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(yīng)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(tuán)隊(duì)幾乎都來自“國家隊(duì)”。隨著商業(yè)航天的進(jìn)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(qiáng)。技術(shù)方面,成本低、性能高的液體甲烷發(fā)動機(jī)以及可重復(fù)使用技術(shù),可以大幅降低成本,未來將是商業(yè)運(yùn)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?yàn)樵谏虡I(yè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)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(shè)的快舟火箭總裝中心,全面完成建設(shè)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(lán)箭航天的火箭和發(fā)動機(jī)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(jī)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(yùn)載火箭總裝測試及試驗(yàn)?zāi)芰?。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(shí)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(yùn)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(yùn)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(yùn)載火箭;空中發(fā)射不需長時(shí)間的往返航行補(bǔ)給,具有更加靈活的優(yōu)點(diǎn),但目前技術(shù)尚不完善。
05
運(yùn)維
衛(wèi)星運(yùn)維:小衛(wèi)星組網(wǎng)對傳統(tǒng)衛(wèi)星運(yùn)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(yùn)維的結(jié)合將是未來一大趨勢。衛(wèi)星運(yùn)維即衛(wèi)星測控,主要通過使用專業(yè)設(shè)備和軟件管理衛(wèi)星,對衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤,上傳下載衛(wèi)星數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)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(yùn)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(wù)平臺、AI+商業(yè)航天的新模式,借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù),將有助于降低衛(wèi)星運(yùn)營成本、提高衛(wèi)星運(yùn)營效率。
火箭運(yùn)維:目前我國大多是一次性火箭,重復(fù)利用技術(shù)仍在探索,未來隨著重復(fù)利用技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用,火箭運(yùn)維將得到進(jìn)一步發(fā)展。2019年11月,長征四號乙運(yùn)載火箭發(fā)射實(shí)施了基于柵格舵的一子級落區(qū)控制系統(tǒng)飛行演示驗(yàn)證,并取得了圓滿成功,使運(yùn)載火箭重復(fù)使用成為可能。
06
衛(wèi)星應(yīng)用
目前我國衛(wèi)星應(yīng)用主要包括衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航以及衛(wèi)星遙感三大領(lǐng)域,應(yīng)用范圍廣泛,商業(yè)前景可觀。
衛(wèi)星通信:主要應(yīng)用于廣播電視傳輸、郵電、公眾通信、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、應(yīng)急救災(zāi)、應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)電話等方面;
衛(wèi)星導(dǎo)航:以北斗導(dǎo)航為例,主要應(yīng)用于陸??战煌ㄟ\(yùn)輸、個人位置、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、應(yīng)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(yīng)用;
衛(wèi)星遙感:廣泛應(yīng)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(yīng)急災(zāi)害資料等信息獲取上有著極為重要的應(yīng)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(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度提高,物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等高新科學(xué)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。