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卫星|中国民营卫星的小时代

进入2020年 ， 乘着新基建概念的东风 ， 卫星互联网突然成了当红炸子鸡 。
过去 ， 人们看卫星发射如看绚丽的烟花：壮观 ， 震撼 ， 但大多时候与普通人无关 。 而今 ， 世道变了 ， 这个自带“科幻”光环的行业 ， 已驶入民营化快车道 ， 不仅每天都在创造历史 ， 还将很快深刻改变每个人的生活 。
孙汝亮丨作者
李拓丨编辑
放大灯团队丨策划
民营航天的分水岭
“卫星互联网” ， 即通过卫星为全球提供互联网接入服务 。 它不是生造的噱头 ， 一直以来 ， 通信功能就与导航、遥感并称传统卫星的三大功能（业内简称“通导遥”） 。
人们建设卫星互联网的尝试 ， 始于20世纪90年代 。 彼时 ， 包括美国铱星（Iridium）、全球星（Globalstar）、轨道通信（Orbcomm）以及比尔·盖茨所投资的Teledesic在内的多家公司 ， 都曾试图发射低轨卫星（或称“近地轨道卫星” ， 轨道高度160km~2000km）[1] ， 建立一个天基网络、销售独立的卫星电话或上网终端 ， 与地面电信运营商竞争用户 。
但在几十年前 ， 有些硬伤无法解决 。 如单星价格高 ， 需要卫星数量又太多 ， 导致没有公司能承受成本；早期星座通信掉话率达到15% ， 体验极差 。 [2]
直到近些年 ， 随着技术的成熟和成本的下降 ， 卫星互联网才得以进入快速发展期 。 这表现在：以高频段、多波束和频率复用为技术特征的高通量卫星技术日渐成熟 ， 卫星通信速率提升了百倍以上 ， 服务成本下降到原来成本的百分之一 。
这也成了卫星互联网受到政策和资本关注的主要原因 。 2020年1月16日 ， 银河航天发射中国首颗通信能力达16Gbps的低轨宽带通信卫星 ， 这是我国通信能力最强的低轨宽带通信卫星 。
卫星|中国民营卫星的小时代
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银河航天发射中国首颗通信能力达16Gbps的低轨宽带通信卫星 。 图丨银河航天
不久后的2020年4月20日 ， 中国官方正式把卫星互联网纳入新基建范畴 。
新型基础设施主要包括3个方面内容 ， 其中之一是信息基础设施 ， 主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施 ， 比如以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施 。 [3]
事实上 ， 在卫星互联网被纳入新基建前 ， 全球资本对于民营卫星行业就已经蠢蠢欲动 。 除了SpaceX外 ， 三星、谷歌、亚马逊等多家公司都在布局近地轨道网络 ， 中国的航天科技和航天科工两大央企也提出“鸿雁星座”和“虹云工程”计划 ， 并均于2018年发射首颗验证卫星 ， 民营方面银河航天也曾提出“银河系”AI星座计划 。
甚至就连吉利汽车都在今年3月突然宣布成立卫星公司 ， 欲于年内发射两颗自制低轨卫星 ， 用于吉利汽车的自动驾驶和智慧出行业务 。
到底还是因为庞大市场的诱惑 。 未来宇航研究院近期的一份研究表明 ， 未来5年内 ， 在中国 ， 以航空和航海为主要市场的卫星互联网总规模大至150亿美元 ， 带动上下游产业市场规模可达500亿~800亿美元 。 [4]
如今 ， 卫星互联网有了“新基建”加持 ， 行业天花板将大大提高 ， 中国民营卫星产业也打开了更多可能 。
【卫星|中国民营卫星的小时代】在九天微星CEO谢涛看来 ， 卫星互联网纳入新基建将是民营卫星行业的分水岭 ， 甚至是民营航天行业的“最大变量” 。 原因不难理解：卫星互联网是市场最明确 ， 发射计划最明确、国家明确支持、客户最明确、场景应用最清晰、以后的市场规模最大的业务 。
不过 ， 卫星互联网也是典型的资本密集型行业 ， 全球太空经济基础建设初期 ， 需要大量的资本投入 ， 才能实现跨越式发展 。
一人一颗星
全球有多需要卫星互联网？
互联网世界统计（IWS）数据显示 ， 全球仍然有近30亿人无法联网 。 即使4G网络相对普及 ， 5G网络建设速度领先全球的中国 ， 依然有不少区域无法实现移动网络覆盖 。 此外 ， 在地质灾害频发的地区 ， 应急救灾通信等网络需求也长期存在 。
尽管目前卫星互联网的应用场景已涉及视频直播、云服务、车联网、船舶、航空等领域 ， 但即便是在该领域摸爬滚打多年的从业者 ， 也很难说清楚未来还可能出现哪些新型应用 。
“其实我们现在很难证明 ， 卫星互联网未来到底都有哪些应用 。 ”天仪研究院CEO杨峰坦陈 ， “就像在2000年时 ， 很多人去谈移动互联网应用 ， 现在看来都是假的一样 ， 在现阶段 ， 去过于细致地谈论卫星互联网的应用 ， 也是不合适的 。 ”
在杨峰看来 ， 如今的民营卫星正在经历卫星的摩尔定律的阶段 。 就像从计算机到手机的变革一样 ， 卫星制造商们正在努力把卫星做的更小、更便宜 ， 也更强大 。
“像《三体》之类的科幻小说一样 ， 可能一个人坐飞船去星球旅行 ， 然后飞船背后就带着几个小卫星 ， 通过卫星来完成位置导航、探测以及和母星通讯 。 ”九天微星CEO谢涛对放大灯团队畅想他未来的愿景时 ， 希望未来每个人都可以拥有一颗自己的卫星 ， 就像如今每个人都有一辆车一样 。
如果这种畅想能成真 ， 似乎资本对于民营卫星市场再狂热也不过分 。 然而 ， 这几年来 ， 资本市场经历了太多美好的“畅想” ， 早已进入了冷静期 。
相比PPT里的故事 ， 资本更冷静更务实 ， 更关心企业到底能做什么 。
像造车一样造星
卫星互联网要求更多卫星联网 ， 形成“星座” 。
大型的人造星座如StarLink的星座设计规模为4.2万颗小卫星 ， 中国的银河航天的星座规模为＞1000颗 ， 九天微星曾经也规划了800颗规模的卫星星座 。
在国内 ， 卫星的产能瓶颈已是迫在眉睫 。 这与国内卫星制造业的形态有关 。 长期以来 ， 全世界卫星都是手工制造 ， 严格遵循“设计装配集成测试”的流程 ， 一年不过几颗 ， 更精密的甚至要多年才能完成 。 “精密的高科技艺术品”的形象深入人心 。 但现在 ， 美国卫星生产的效率 ， 足以改变我们对卫星的刻板印象 。
在美国 ， 民营卫星早已实现“工业化造星” 。 该概念由OneWeb首倡 ， 如今 ， 卫星完全可以像成熟的汽车产业一样 ， 用自动化设备 ， 通过模块化流水化地造星 。 OneWeb的卫星工厂的产能达到每周16颗左右 。 中国航天科技集团也在天津投资AIT厂房 ， 实现为“鸿雁星座”工业化制造卫星 。
“工业化造星”也是中国民营卫星制造商的愿景 。 天仪研究院与九天微星均向放大灯表示 ， 像美国那样 ， 以工业化模式批量生产卫星的模式 ， 将是国内卫星制造商的发展方向 。
但知易行难 。 在中国 ， 目前造星速度最快的是天仪研究院 ， 可以达到年产百颗卫星 。 “低成本和批量化生产 ， 势必成为民营卫星企业要面对的核心难点 ， 而能最终突破这些难点的企业必定是少数 。 ”天仪研究院CTO任维佳指出 。
事实上 ， 在今年5月14日拿到2.7亿元B轮融资后 ， 九天微星自己的卫星工厂也已在唐山开建 ， 预计今年年底建成 。
卫星|中国民营卫星的小时代
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九天微星卫星工厂效果图 。 图丨九天微星
谢涛告诉放大灯团队 ， 该工厂未来可实现年产几百颗卫星的批量化生产 ， 就像如今生产数码产品的流水线那样：一次性开模开口 ， 然后通过机械臂等工业化生产手段批量化组装 ， 最后只要通过出厂检测即可输入市场 。
像九天微星这样开建卫星工厂的还不止一家 。 公开资料显示 ， 银河航天、国星宇航等多家公司均已在推进卫星工厂的建造计划 。
民营卫星 ， 谁的未来？
热血烧钱的卫星公司迟早要回归理性 ， 在资本开始索要回报的时候 ， 那条最古老的商业定律依旧有效：能在一个行业里真正生存下去的 ， 永远是少数 。
一方面 ， “新基建+卫星互联网“深刻影响了民营卫星产业的整体走向 。
新基建是个大蛋糕 ， 做得好的卫星公司见者有份 。 杨峰认为 ， 在中国的星链计划中 ， 民营卫星公司有望通过卫星制造商的身份分得杯羹 。
持相同观点的还有谢涛 ， 他告诉放大灯团队 ， 民营卫星战场过去更多是在一种“规模偏小、大家各自玩”的状态 。 而如今 ， 前有卫星互联网纳入新基建对于行业的促进和催熟 ， 后有像吉利汽车这样巨头公司的布局 ， 加上是资本和投资人的高度关注 ， “这些变量组合起来 ， 势必会立刻把行业带入洗牌期” 。
“行业里企业活得好坏 ， 主要就是看未来3~5年的发展跟卫星互联网结合程度有多深 。 ”卫星互联网需要大量通信卫星做基础 。 因此 ， 无论此前布局了通信、导航和遥感哪个领域 ， 民营卫星公司未来都不得不将重心倾向通信领域 。
另一方面 ， 卫星制造技术也在快速发展 ， 这在软硬件方面都有体现 。
有个行业共识是：民营卫星未来一定越来越小 ， 越来越便宜 ， 而且商业化发展一定是大趋势 。
这背后既有技术原因——低轨小卫星是航天领域的新兴赛道 ， 在这条赛道上 ， 国家队和民营企业都刚刚起步 ， 大家起点相对公平；也有成本原因——相比动辄几吨的大卫星 ， 百公斤级小卫星乃至立方星的成本更低 ， 通过小卫星切入 ， 便于控制制作成本和快速试错 。
“虽然大卫星资源更多 ， 寿命更长 ， 但是更多的小卫星才是未来发展的方向 ， 而民营企业在成本、效率以及技术创新上的优势 ， 恰好是顺应这种趋势的 。 ”杨峰坦言 。
此外 ， 就如同从计算机到手机的变革一样 ， 从技术上 ， 低轨的小卫星乃至立方星也是卫星发展的未来 。
九天微星谢涛总结了中国民营卫星未来的技术趋势：
生产批量化 ， 用工业化的方式生产卫星；
单机芯片化 ， 全面提升系统集成度；
硬件软件化 ， 实现在轨功能升级；
整星智能化 ， 实现星座自动化运行；
卫星和武器的融合 。
“在卫星互联网成熟后 ， 星座就会实现通导遥一体化 ， 那时候就要看企业能不能做好准备 ， 迎接通导一体化时代 ， 从而得到爆发 。 ”
但在爆发之前 ， 一轮行业洗牌已然箭在弦上——谁能在这轮洗牌中活下来？
这取决于融钱与赚钱的能力 。 “现在号称能供应卫星的公司越来越多 ， 但是真正具备实力 ， 而且已经成功的其实很少 。 ”杨峰认为 ， 这个行业讲故事的时代过去了 ， “早期可以靠讲故事来融资 ， 但如果两三年之后 ， 还拿不出来相应的成果来回应之前的故事 ， 那这家公司就会挂掉 。 ”
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国内已经成功发射卫星的公司 ， 信息收集截至2020年8月14日 。 图表丨放大灯团队
杨峰预计 ， 最终能够跑出来的民营火箭公司最多两家 ， 能够跑出来的民营卫星公司 ， 估计最多五六家 ， 其它公司将面临向上下游转型的选择 。 ”
不过 ， 谢涛的观点更激进 。 他认为 ， 巨头的进入 ， 变现的压力 ， 已令行业洗牌期已近在眼前 。
大洗牌之下 ， 那些专注做产业链某一环的、有一些独有技术的新入局者 ， 将更有安全感 。 “后浪”们如果还执着于整星乃至一站式解决方案 ， 且融资也没有超过1亿 ， 基本没有机会 。
因此 ， 谢涛认为 ， 卫星互联网的新商业机会 ， 还要在产业链上下游找 ， “如果在卫星生态上做一些比较独特的技术和产品 ， 可能几百万起步就可以做得很好 。 ”
圈天运动中的大国博弈
一个客观现实是：如今有能力抢占近地卫星轨道实现“圈天”的 ， 可能只有中美两国 。
美国依然跑得最快 ， 占据先发优势 。 不仅在航天技术方面领先世界 ， 航天市场化历史也更长 ， 开放程度、规则和立法的公平程度以及准入退出机制都比较健全 。
所有竞赛选手中 ， 美方主力是SpaceX ， 后者能有今天绝非偶然 ， 在十余年的发展过程中 ， 美国在民营航天领域的政策、资金和技术等支持也缺一不可 。
SpaceX并非个例 ， 整个美国民营商业航天产业的发展 ， 都得益于美国政府在政策、人才、技术、资金、市场等方面给予的大力支持 。 自上任以来 ， 特朗普已签署4份航天政策令 ， 对民营商业航天监管改革多管齐下 ， 要求多部门通力合作 ， 实际推动简政放权 。
与此同时 ， 美国政府也对民营商业航天给予了大力的资金支持 。 白宫最新公布的预算案要求 ， 美国国会在2021财年为NASA拨款252亿美元 ， 其中包括支持民营商业低轨宽带通信卫星的发展 。
此外 ， 美国国防部高级研究计划局（DARPA）也在支持利用商业方法建造卫星星座 ， 并发布“黑杰克”（Blackjack）项目 ， 从商业公司处购买可在低轨应用的小型军事通信卫星 。
美国空军已向“星链”计划（StarLink）资助2870万美元 ， 将其市场拓展到军用领域 ， 并在2019财年拨款2.15亿美元的专项军费 ， 向民营商业航天公司购买高速军用互联网服务 。
今年6月10日 ， 美国联邦通信委员会（FCC）已经投票批准一项提案 ， 将通过拍卖程序向缺少宽带服务的地区提供最多160亿美元资金 ， 其中包括近600万没有宽带服务的农村家庭和企业 。 这项提案将允许近地轨道卫星系统参与拍卖 ， 也是对SpaceX们的重大利好 。
中国的优势是统一且需求强劲的大市场 。
但中国民营航天开放时间较晚 ， 与2002年成立的SpaceX相比 ， 国内的民营航天公司大多成立于2015年后 ， 晚了十余年；技术差距自不待言——在SpaceX和OneWeb面前 ， 中国的民营卫星公司“除了不缺钱 ， 什么都不如美国” 。 面对放大灯采访 ， 很多从业者从不讳言自己目前“只是SpaceX的模仿者和追随者 ， 商业模式也是模仿美国” 。
虽然中国民营卫星的开放时间和技术都与美国有较大差距 ， 但环视世界 ， 真正有潜力追赶美国的 ， 依然只有中国 。 因此 ， 目前近地轨道8万～9万颗卫星的容量中 ， 美国已经规划到要发5万颗卫星 ， 留给中国的只能是剩下的3万到4万颗的空间 。
此外 ， 用于承载低轨卫星的近地轨道资源有限 ， 随着越来越多的近地卫星上天 ， 轨道和频谱是稀缺的空天资源 ， 中美在该领域的争夺将越来越激烈 。 如果技术进展不够快 ， 造出卫星不够多 ， 发射不够快 ， 则必然落败 。
“我认为第二次太空竞赛 ， 很可能就是中美在近地轨道布通讯星座为主的竞赛 。 ”谢涛说 。
一场圈天竞赛已经悄然开始了 。
对于近地轨道资源 ， 国际电信同盟目前采用“先到先得”的分配制度 ， 提前申请就可长期使用 ， 优先登记的卫星网络资料就有优先地位 ， 后登记的要避免对具有优先地位的卫星产生干扰 。 如果两颗卫星距离很近 ， 频率又有重叠 ， 则有可能产生干扰 。
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世界各国星座低轨卫星星座与频谱分布 ， 整理丨放大灯团队
卫星互联网纳入新基建 ， 意味着国家对于行业的重视正在提高 ， 但是重视并不能让中国的民营航天企业一夜之间长大 。 “中国民营航天业还是个蹒跚学步的孩子 。 ”谢涛比喻道 ， “成长不可能一蹴而就 ， 航天技术、商业模式都需要时间探索和积累 。 ”
此外 ， 尽管卫星互联网被纳入新基建 ， 各地也纷纷出台扶持政策 ， 但是在行业人士看来 ， 民营航天和国家队显然还没有实现“公平竞争” 。
一位民营卫星公司高管告诉放大灯团队 ， 在卫星行业的发展政策上 ， 的确一碗水端平了 ， 但是实际上在操作中 ， “明显还是会一些有形或无形的限制 。 ”比如 ， 在中国的国家科研项目中 ， 每年大部分资金还是会投给国企研究所里 ， 而不是民企 。
针对该现象 ， 任维佳建议：“希望未来能针对这我们这种中小民企 ， 定向部署一些科研计划 。 ”据他介绍 ， 这在美国和欧洲都很常见 。 比如 ， 俄罗斯就会把很大一部分经费给中小企业 ， 来鼓励它们创新 ， “我们国家在这一块需要加强一些投入” 。
被问及期待国家能提供怎样的政策环境 ， 来促进民营航天的发展时 ， 一位民营卫星创业者的回答 ， 大概代表了整个行业的心声：“期待国家能多给些任务 ， 能够多给民营企业一些机会 ， 一些公平竞争的机会 。 ”
References：
[1] 美国战略与国际问题研究中心（CSIS）Aerospace ：Popular Orbits 101 https://aerospace.csis.org/aerospace101/popular-orbits-101/
[2] 中国银河证券研究院：低轨通信卫星：开启 6G 通信时代 ， 带动千亿规模市场
[3] 人民网：发改委明确“新基建”范围 将重点做好四方面工作 http://finance.people.com.cn/n1/2020/0420/c1004-31680443.html
[4]卫星互联网首入新基建：相当于通信领域3G时代 ， 全球焦点 https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_7068307
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