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用低轨卫星组成星座来提供互联网服务,意义何在?

随着SpaceX和OneWeb逐渐实现卫星批量发射,“天基互联网”,或者说“低轨通信卫星星座”的赛道,变得越来越“性感”。

SpaceX的星链计划是当前天基互联网建设中的“最强王者”,计划数量为4.2万颗卫星。仅在 2020 年,星链星座就已将五批 240 颗卫星送入轨道。按照SpaceX的发射节奏,Starlink今年或许可以满足美国、加拿大等国的天基互联网需求。

除了 SpaceX,OneWeb 和亚马逊也向 FCC 申请了 4000 多颗卫星,申请总数接近 5 万颗。据测算,在保证卫星正常运行的前提下,地球上300km-1000km轨道高度可容纳的卫星数量也在5万颗左右。于是,留给后发国家的机会越来越少,中国版“星链”的建设迫在眉睫。

中国版“星链”的建设,离不开国家队的领导和民营企业的积极参与。在这个过程中,民营商业航天企业的参与角度是什么?哪种类型的业务会脱颖而出并享受红利?

为什么中国版《星链》很重要?

SpaceX 的 Starlink 计划的愿景是通过太空中相互连接的卫星星座向世界提供 5G 级的高速宽带互联网服务。

一定有人对此提出质疑:利用低轨卫星组成星座提供互联网服务有什么意义?宽带不是“甜”的吗?5G不是快来了吗?

首先要声明的是,WiFi、5G等通信方式在未来很长一段时间内都无法替代。然而,地面组网的局限性使得无法实现真正​​的“万物互联”。通过卫星星座实现的天基互联网将是地面通信网络的“最强助力”。

地面网络是一种蜂窝组网方式,即使用一个基站覆盖区域客户。以5G建设为例,5G宏基站的覆盖半径约为500米,小微基站的覆盖范围仅为15米,传输距离有限。(以中国电信获得的3.5Hz为例,其宏基站信号覆盖半径约为250米到500米,室内覆盖半径约为15米到50米。)这种说法比较准确。

除了地面运营商的部署,海底光缆也是地面组网的主要方式之一。然而,海底光缆仅实现远距离传输,无法满足“最后一公里”的无线通信需求。从目前来看,全球只有20%的地表有地面网络,剩下的80%没有网络覆盖,也就是30亿人还没有接入互联网服务。可见,地网覆盖存在着无法填补的空白。

通信卫星的核心特征是“广域”,覆盖面积大。过去的主要方法是使用高轨道卫星,这些卫星在地球上空 36,000 公里的地球静止轨道上运行。2019年底,随着长征五号遥三运载火箭发射升空的“实践二十号”卫星是一颗高轨卫星。高轨卫星虽然具有高承载、大功率、高热耗、高控制精度等特点,整个服务周期在10-15年之间,但无法覆盖南北两极地区。

低轨卫星星座结合了高轨卫星和地面网络的优势。它是一种非常高效的全球实时覆盖和双向宽带通信组网方式,已成为当前的最优解决方案。此外,低轨卫星单颗成本较低,可逐步投入建设,具有很大的替代高轨卫星的机会。

低轨卫星运行在300-1000公里的LEO轨道,轨道和频段遵循“先到先得”的原则。如上所述,如果目前批准的通信星座建成,低地球轨道上剩下的有效资源将很少。在目前处于早期发展阶段,加快“抢占”空间资源是十分必要的。

此外,2019年美国空军向SpaceX赞助了2870万美元,支持该公司将星链计划的应用场景扩展到军事用途,从而成为星链计划的早期启动用户。马斯克还曾公开表示,即使未来Starlink计划仅占全球互联网运营商市场的3%中国版星链完成试验,也将为SpaceX带来300亿美元的年收入,可见其市场潜力巨大,收入想象力就足够了。

无论从商业层面还是军事层面,加快建设中国版“星链”的意义不言而喻。

“务实”可以持续更久

短短几年时间,中国商业航天逐渐脱离“航天梦”,开始谈论有技术实力和实际效益的英雄。

据亿欧科创不完全统计,2019年,中国商业航天企业披露融资23起,融资总额约19亿元。展示了一些高质量的标准,少数公司在一年内获得了2-3轮融资,龙头公司获得了更高的溢价。

从上表可以看出,2019年融资最多的公司是星际荣耀,单笔融资金额最大的公司是蓝箭航天,两者都属于火箭制造领域,也是目前融资最多的公司。中国商业航天产业的关注领域。

与猎鹰九号火箭相比,火箭的一级可重复使用,使猎鹰九号的发射价格降低到5000万美元,发射成本大大降低,商业订购也容易得多。

这一现象对国内资本和企业最大的提醒是中国版星链完成试验,谁先推出大推力液体火箭发动机,谁就在随后的市场竞争中拥有先发机会。尤其是在卫星发射需求增加的前提下,快舟、捷龙火箭未必能跟上发射节奏。私人火箭,尤其是可靠性高、成本低的液体火箭,将更受欢迎。

亿欧科创梳理了国内民营火箭企业的技术路径和进展。目前,星际荣耀、蓝箭航天、一空间、九州云健都在研发液氧甲烷发动机,而银河动力和深蓝航天则在进行液氧煤油发动机的研发试验。星际荣耀的固体火箭“双曲一号”虽然在去年成功发射,但仍处于液体火箭发射紧张的准备阶段,一直分不清一二。

但可以预见,能成为真正民营火箭第一梯队的企业屈指可数,行业洗牌将更加猛烈。

对于卫星产业而言,这一趋势的影响将更加“残酷”:首先,100公斤以下的卫星很可能被淘汰;第二,同质化产品将被国家队取代,差异化竞争尤为重要。

九天微星在低轨星座应用中选择了“物联网”的差异化路线。既避免了与国​​家队的直接竞争,也更有利于B端市场的发展。九天微星还提出了“全球共建共享星座”的建设模式,规划建设72颗卫星,尽快推动人与物的网络连接,快速完成信息化布局。如果一切顺利,2022年,九天微星将打造中国首个正式商用的物联网星座。

商业航天是一项长期的努力。中国版“星链”建设势在必行。随着中国版“星链”的建设,我们见证了民营商业航天企业的快速成长,也将看到一大批新兴的相关业态。谁能成为“小众市场的大玩家”,我们拭目以待。