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时间: 2024-11-29 09:22

作者: timothy_H 标题: 北京市低轨卫星产业发展路径探索

文｜张辰牟宏磊蒙洋田磊
北京市军民融合协同创新协会

一、引言
低轨卫星，也称近地轨道卫星，特指那些轨道飞行高度不超过 2000km 的卫星。尽管其覆盖能力相对中高轨卫星较弱，但通过构建由多个卫星组成的星座网络，低轨卫星仍然能够实现全球范围的覆盖。此外，低轨卫星以其轻量化的设计，支持一箭多星的发射方式，大幅降低了卫星研发和火箭发射的成本。同时由于轨道较低，卫星的运行速度更快，数据传输的时延更低，链路损耗也更小。鉴于这些显著优势，低轨卫星成为了未来卫星互联网体系发展的必然选择。

随着微小卫星和运载火箭技术的持续突破与迭代，新兴的低轨卫星星座正迅猛发展，被视为引领未来空间探索的关键所在，并有望催生多个经济增长的新动力点，因此成为了全球各国竞相争夺的焦点。我国也正全力推动低轨卫星星座网络建设，北京市凭借自身优势，在低轨星座建设和运营方面形成了独具特色的发展格局。

二、低轨卫星产业链构成

卫星产业具有巨大的经济潜力，有望能够带动数万亿美元的经济效益增长。从产业链结构来看，低轨卫星的产业链构成主要包括卫星制造、卫星发射、卫星运营服务和地面设备制造四个部分。

（1）卫星制造
卫星制造是低轨卫星产业链的起点，涉及卫星设计、部件制造、整星组装、测试和质量控制等多个环节，制造商需要具备先进的航天技术、精密的制造设备和严格的质量管理体系，以确保卫星的性能和可靠性。
（2）卫星发射
卫星发射是将制造完成的卫星送入预定轨道的过程，涉及发射场建设、运载火箭研制、发射测控等多个领域。随着技术的发展，可重复使用运载火箭的兴起正在降低发射成本，提高发射效率。
（3）卫星运营服务
卫星运营服务是低轨卫星产业链的核心环节，涉及卫星在轨管理、数据接收与处理、应用服务等多个方面。运营服务商需要建立地面测控站、数据处理中心等设施，以实现对卫星的实时监控和数据获取。同时，运营服务商还需要根据用户需求，提供定制化的应用服务，如遥感监测、通信中继、导航定位等。目前我国遥感卫星和导航卫星领域都呈现出以公益卫星为主体、商业卫星为补充的特点；

通信卫星领域当前商业化程度较高，大部分民用通信卫星都已经以商业化方式运营。

卫星通信服务。比如日常生活中常见的卫星电视、卫星广播、卫星宽带、卫星移动数据和移动通话等业务。其在民航通信、偏远地区通信、应急救灾、国防安全通信等领域应用也非常广泛。卫星通信具有覆盖范围广、方便灵活、不受地理限制、通信成本与通信距离无关等优点。

卫星导航服务。卫星导航主要是帮助用户确定当前位置和目的地位置，并参考相关环境信息，修正路线、方向、速度，从而到达任何位置。如百度地图、高德地图等地图软件就配备了卫星导航功能。

卫星遥感服务。卫星遥感产业发展的重点主要在于图像数据服务和遥感软件开发，目前已经广泛应用于气象监测、农业、林业、海洋开发、灾害监测、环境保护等多个方面，城市规划、智慧城市建设等也需要卫星遥感的参与。
（4）地面设备制造
地面设备制造是低轨卫星产业链的重要支撑，涉及地面测控设备、数据接收设备、终端设备等的研制和生产。

三、低轨卫星产业发展概况
在低轨卫星产业的快速发展中，空间轨道和频段是满足通信卫星正常运行的重要先决资源，而根据国际电信联盟（ITU）规定，卫星频率及轨道使用权采用“先登先占”的竞争原则，运营商必须在申报后 2 年、5 年、7 年分别完成卫星发射计划的
10%、50% 和 100%，否则被视为放弃相应的资源所有权。同时，在已有卫星寿命到期后可以重新发射补充，进而形成了“先占永得”的局面。目前，各国向 ITU 申报计划发射的卫星数量已突破百万，远超主流机构对近地轨道卫星预测的 6 万到 10 万颗容量范围，充分展现了各国对地球太空轨道资源的白热化争夺态势。

美国在低轨卫星产业的发展上处于领先地位，其中太空探索技术公司（SpaceX）的星链计划尤为突出，目前已经申报了超过 4.2 万颗低轨卫星，且在轨数量已达到 7 千余颗。目前，星链星座服务用户突破 300 万，覆盖近百个国家。此外，美国的亚马逊公司、英国的一网（Oneweb）以及加拿大的电信卫星公司（Telesat）等均开始布局并推出各自卫星互联网计划与低轨星座。一网卫星星座总数已达到 600 多颗，开始提供低轨宽带通信服务。

面对激烈的国际竞争，我国正全力推动低轨卫星领域的 GW 星座和 G60 星链计划，旨在构建一个由 2.6 万颗卫星组成的覆盖全球的巨型低轨卫星星座网络。2021 年，中国卫星网络集团有限公司（中国星网）成立。之后，我国启动 GW 星座计划，预计发射约 1.3 万颗卫星，为确保在 2035 年前部署6G 移动通信网络奠定坚实基础。另一方面，由上海市主导的 G60 星链卫星互联网项目，计划将超过1.2 万颗卫星送入轨道，目前负责生产卫星的工厂已经投入运营，设计年产能约为 300 颗卫星，2024 年 8 月成功发射 18 颗首批组网卫星。民营企业也积极筹备低轨卫星发射，银河航天计划在 2025 年前发射 1000 颗卫星；吉林省政府支持的长光卫星计划将其在轨卫星数量增至 300 颗；国电高科正在建设我国首个低轨卫星物联网星座天启星座，部署完成后为全球用户提供空天地海一体的卫星物联网数据通信服务。

四、北京市低轨卫星产业发展现状

1．政策环境

北京汇聚了中国主要航天机构和完整产业链，是商业航天发展最活跃地区之一。早在2021 年1 月，北京发布《北京市支持卫星网络产业发展的若干措施》，明确“南箭北星”产业布局。在经开区建设商业航天产业基地以及商业火箭创新中心，做强“南箭”；在海淀区建设商业卫星产业基地等，做强“北星”，其他各区错位发展，形成全市产业的协作互补。
2021 年 4 月，北京商业航天产业基地正式挂牌落户大兴，重点发展星箭和卫星总装集成、地面终端制造、空间服务等产业。
2023 年 9 月 5 日，北京市人民政府办公厅印发《北京市促进未来产业创新发展实施方案》，在未来空间领域面向未来太空探索需求的部分，提出了在海淀、丰台、石景山、大兴、经开区等区域重点发展商业航天、卫星网络等细分产业的战略布局。

2024 年 1 月 25 日，北京市政府办公厅正式发布了《北京市加快商业航天创新发展行动方案（2024—2028 年）》，该方案明确设定了未来五年的发展目标。具体而言，到 2028 年，北京市将显著增强商业航天的创新能力，并显著提升产业能级。在此过程中，北京将率先在全国实现可重复使用火箭的入轨回收与复飞，从而建立起低成本、高可靠性的星箭产品研制能力，以及大规模星座的建设与运营能力。此外，北京市还将建成天地一体、通导遥巨型星座体系，实现空天信息与经济社会的深度融合，最终建成具有全球影响力的商业航天创新发展高地。
2．产业资源

在我国卫星产业链的企业布局中，北京占据了举足轻重的地位。从上游的卫星制造、卫星发射和地面设备，到中游的卫星通信运营商，北京市的产业链覆盖了卫星产业的各个环节，包含卫星生产制造领域的中国空间技术研究院、九天微星、银河航天等，开展航天测控和长管运行的宇航智科、航天驭星、天链测控，生产地面终端的华镁钛等企业，形成了显著的产业聚集效应。海淀区作为北京市“南箭北星”产业布局中的“北星”核心区域，更是这一产业聚集效应的重要体现，已汇聚了近 200 家商业航天领域的企业与机构，其头部企业数量占全国的四分之一，拥有在轨运营的商业卫星近百颗，占据国内市场份额的近三分之一。这一区域已构建起一个除火箭发射外，全面涵盖卫星研制、地面站与终端设备、卫星测控、卫星运营以及“通导遥”应用的全产业链生态体系，其航天技术实力与产业资源均位居全国前列。而在“南箭”亦庄经济开发区的坚实支撑下，北京市的卫星发射能力基础也得到了稳步的夯实。

2023 年，全国范围内民营商业运载火箭企业共完成了 13 次商业发射任务，分别由星河动力、星际荣耀、蓝箭航天、天兵科技等北京企业成功执行，这也充分体现了北京在卫星发射领域的强劲实力和领先地位。除了在整星与核心零部件的研制和卫星发射上保持着领先地位，北京在星座建设运营方面的能力同样卓越。目前，北京的创新企业已经陆续公布了超过十个商业卫星星座的建设规划，这充分展现了其在该领域的活跃度和前瞻性。与此同时，北京在卫星数据应用服务能力上也在稳步增强，场景应用日益丰富，特别是在智慧城市等关键领域，发挥着举足轻重的作用。这种发展态势已经促使北京形成了独具特色的空天信息产业，为科技发展和经济增长注入了新的活力。

3．发展态势
随着智能终端、微系统技术、低成本发射、大数据技术、芯片卫星、分离技术以及小卫星电推进技术等前沿技术的蓬勃发展，北京市低轨卫星产业正迎来转型与升级的重要节点。目前，由众多企业、高校提出的星座建设计划已超过 10 个，其中航天科技集团的鸿雁星座首发星于 2018 年发射，电子科技集团的天象试验 1 星、2 星在 2019 年顺利完成发射，而航天科工集团的虹云工程首发星也在 2018 年底成功入轨。在民营企业主导的组网计划中，天启星座尤为引人注目，该星座由 38 颗卫星组成，目前已发射 25 颗，旨在提供全球短数据采集服务，构建天地一体化的卫星物联网生态系统，全面覆盖并解决海上、空中及陆地网络盲区的物联网数据通信问题。此外，银河航天研制的低轨宽带通信卫星星座首发星于 2020 年成功发射，并于 2022 年完成了“小蜘蛛网”星地融合 5G 试验网络的组网。这些进展标志着北京市低轨卫星产业正向着更高、更广、更智能的方向发展。

从产业投入角度看，卫星产业的资金投入结构开始发生转变，市政府不再是唯一的资金来源，在市场机制的作用下，越来越多的企业、投资机构乃至个人投资者看到卫星产业的广阔前景，纷纷涌入这一领域，与政府形成合力，共同推动卫星产业的发展，风险投资、债券融资、公开募股、私募投资、众筹、种子基金等投融资模式日趋多样，也带来了产出投入比值的逐渐上升，有效提升了整个产业的竞争力。

从技术发展角度看，商业卫星从技术专属向引领社会科技发展转变，并与其他学科融合发展。航天科技集团根据客户需求，采用“航天发射 + 共享经济”模式提供太空旅游、空间资源利用、发射服务等个性化产品和服务。航天科工集团“五云一车”将带动地面应用和运载系统开发应用。北京九天微星通过众筹、创客众包等方式发展粉丝和社区经济。

从行业发展角度看，产业联盟越来越多，如商业航天产业技术联盟星箭网络产业联盟、可持续发展卫星观测联盟、中关村亦创商业航天联盟等，通过抱团发展的模式，为商业卫星产业构建了一个多元、开放、合作且兼容的产业生态圈，促进了产业内部的资源共享和优势互补，为低轨卫星产业的持续发展和创新提供了有力的支持。

五、北京市低轨卫星产业发展面临的挑战

1．技术瓶颈：通导遥一体化体系的构建和探索
早在 2021 年，我国“十四五”规划就已明确提出构建全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施的战略目标。而俄乌战争的爆发，凸显了天基对地观测信息的战略价值，越来越多的国家都已意识到通信、导航、遥感三大卫星系统割裂发展的模式已不足以满足未来空天信息需求。在当前的卫星系统中，通信与导航两大系统已通过技术融合实现了功能拓展，而遥感卫星却因受限于地面站网络覆盖，其数据传输和处理效率较低，难以满足快速响应的需求。值得一提的是，北京市在“通导遥一体化”能力的发展上已走在全国前列。椭圆时空等企业陆续发射了集成三大功能的卫星，中国科学院软件研究所牵头的软件定义卫星技术联盟也筹备通过软件技术虚拟共享星座组网的形式实现通导遥一体化，但总体仍处于探索初期。未来，北京市需要加速推动卫星产业与人工智能、集成电路、网络安全等关联产业的融合发展，集中攻克星基导航增强技术、天地一体化网络通信技术、多源成像数据在轨处理技术以及天基信息智能终端服务技术等关键技术，把握抢占国际竞争战略制高点的重大机遇，同时满足大众化应用的迫切需求。

2．生产配套：行业供应链生态建设和成本管控
美国星链在成本控制方面的表现显著优于我国。根据现有数据分析，我国每颗卫星的发射成本是美国星链的 4 至 5 倍。具体来说，我国单颗卫星的制造成本约为星链的 6 倍，这反映出在卫星生产效率和成本控制上，SpaceX 公司的工厂产能遥遥领先于国内卫星制造厂。究其原因在于，我国民营企业在低轨卫星领域的发展起步较晚，目前产业链上的关键核心部件依然高度依赖于体制内的科研院所，在产品的研制上仍然偏向于型号项目管理方式，主要围绕政府的计划需求进行，依赖国家体系内的院所资源分配、人才系统和专项资金，并通过行政命令稳步向前推进。这种模式下，供应链配套逻辑较为固定，产品缺乏货架化特征，加上高昂的人员成本、管理成本，导致最终成本定价居高不下，难以满足商业航天低成本的采购需求。而商业航天则更倾向于模块化、系列化、组合化、回收技术等方案来降本增效，需要以客户和服务为核心，采用市场化竞争管理方式，通过整合社会资源，构建全商业化的研制模式及供应链条，以供应链创新和竞争来降低运营成本和产品成本，从而推动整个行业单品成本的下降。

3．商业模式：下游运营盈利模式的创新和突破
对于卫星企业而言，高昂的卫星制造和发射成本使得构建稳定的盈利模式变得尤为关键。当前，行业内两大主流盈利模式分别为整星售卖与卫星运营数据服务。整星售卖主要侧重于出口，结合火箭发射服务实现在轨交付，这一领域主要由航天科技集团等央企集团主导。而卫星运营数据服务则涵盖通信、导航、遥感等多个方向，目前卫星数据的应用主要是为国内高校、科研机构、企业及政府提供数据算力支撑。在对国外数据出口方面，北京和德宇航依托海南文昌自贸港“数据安全有序流动”的政策优势，目前已成功将国产商业遥感卫星数据打入欧洲、美洲、非洲等区域市场；银河航天与泰国马汉科理工大学在泰国共同合作建设了地面试验站，实现了我国低轨宽带卫星互联网通信网络在海外的首次试验验证。然而，如今许多卫星的下游应用场景中，卫星数据并非不可替代，往往被视为创新探索的尝试，这使得星座运营商难以获得持续稳定的收入。当前，低轨卫星产业链上下游之间存在明显的脱节问题，产业界和资本市场更多地聚焦于上游领域，追求能够快速投产并释放产能的部件与组件的生产，而对于下游的实际应用场景及其盈利模式的探索和发展则相对忽视。为了产业的全面健康发展，北京市需要加强对下游应用场景的培育与投入，以实现产业链的均衡和高效发展。

六、对策建议
1. 顺应科研范式，布局前沿关键技术
一是强化关键核心技术攻关，针对卫星低成本批产、发射成本高昂、火箭运力瓶颈、应用场景不足等痛点问题，组织央企集团、民营商业航天企业、高校和科研院所等各类创新主体，聚焦火箭研制发射一体化、卫星批量化智造、高精度轨道姿态控制、终端设备自主、星上智能载荷处理等方面，布局重点科研任务攻关，实现重点技术突破。二是推动跨领域技术融合，加大对人工智能、集成电路、网络安全等领域企业的扶持，积极鼓励这些企业加强与卫星制造、运营等企业的紧密合作，共同研发符合卫星产业发展需求的前沿技术和产品。通过推动卫星产业与其他产业的跨领域深度融合，打破传统产业边界，彼此相互嵌入、衍生、转化、合成、赋能，形成更高效率、更高价值的新产品、新模式、新业态。

2. 依托链主企业，打通全产业链体系
一是强化与中国卫星网络集团的合作，充分发挥链主企业的引领作用，以其卫星发射需求和规划为导向，聚焦“南箭北星”两大产业集聚区域，培育一批强链补链的“专精特新”中小企业，精心构建北京市低轨卫星垂直产业链，实现火箭、卫星、地面站至终端的全产业链贯通。二是加速打造产业协同生态，在大科学基础设施使用、数据及算力共享、行业标准规范统一、行业应用场景拓展等方面，为民营企业搭建开放共享的协同创新平台，为其深入开展概念论证、原型验证、性能测试及商业模式诊断等工作，加速初创企业的成长，培育更多具有潜力的独角兽企业，进一步强健和完善北京市航天产业体系。

3. 做强产业生态，创新生产运作模式
一是要贯彻落实军民结合发展战略，充分发挥北京市央企集团集聚的优势，促进商业航天领域民营企业与军工集团之间的合作交流。通过促进双方的紧密对接，优化供应链配套模式，实现产业资源的共享和优势互补，从而降低卫星的生产运营成本。同时推动建立更加市场化的竞争体系，鼓励在产业链关键环节进行技术迭代和产业升级，提高整个行业的竞争力和创新能力。二是创新迭代卫星制造生产模式，借鉴广州、西安等地在卫星产业应用的面向单机的集同设计（IPD）、脉动式节拍化生产等先进的研发、CIDM 共享工厂等生产组织模式，推动卫星制造从单星“定制化”向批量“工业化”生产方式转变，加速打造模块化设计，智能化生产，快速总装、集成和测试（AIT）的“灯塔式”专业卫星制造工厂。

4. 明确需求导向，构建标杆应用场景
一是持续打造示范应用场景，支持低轨卫星在交通物流、海洋经济、自然资源、城市安全、环境保护等行业的创新应用，政府相关部门积极推进利用卫星技术解决业务需求，开展“卫星+”智慧能源、智慧物流、智慧航运、智慧渔业、智慧交通、智慧应急、智慧城市等应用场景的征集工作，并设立专项扶持基金，对带动作用明显、市场前景广阔、创新效应显著的特色应用示范项目给予资助奖励。二是前瞻筹备布局未来应用场景，参考 SpaceX 公司为创新药企搭建零重力实验室的案例，积极探索利用卫星平台为“太空工厂”及其返回舱提供推进、导航和其他服务的可能性。同时，结合国内低空经济产业的发展布局，有效整合通导遥一体化的数据信息，通过卫星导航技术为低空飞行器提供定位服务，通过卫星遥感技术获取低空飞行器所需要的地理信息，前瞻性地布局立体化的空天信息网络，并带动相关产业的持续发展与创新。

参考文献

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[5] 赵鹏 . 我国低轨卫星通信产业发展现状及趋势分析 [J]. 卫星应用，2021（8）：20-23.

时间: 2024-11-29 09:30

作者: Area_Code_61706

时间: 2024-11-29 09:50

作者: cnqq9999

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