低轨卫星：发射数量冲刺6000颗-投行家

低轨卫星是运行在地球低轨道的人造卫星，在全球通信、海洋监测、极地探测和全球定位导航等领域发挥着重要作用。目前，低轨卫星星座建设进入新高潮，星际链路技术、导航增强技术等新兴技术，增强了系统的独立性和传输效率。全球低轨卫星市场规模预计2029年将超1,770亿美元，中国低轨卫星发射量有望突破 6,000 颗。中国政策支持企业创新，中国星网的GW星座计划、银河航天的灵犀03星和中国卫通的海洋服务产品，都在推动低轨卫星技术的国产化和商业化进程。一6G网络的低空支柱低轨卫星是运行在地球低轨道的人造卫星，特点是传输速度快、信号延迟低，适用于实时通信和卫星互联网服务。低轨卫星20世纪90年代开启发展热潮，21世纪初进入新阶段， 2020年代迎来新一轮发展，激光星间链路技术提升了数据传输能力。低轨卫星定义。低轨卫星是指运行在地球低轨道上的人造卫星，通常位于距离地球表面300公里至2,000公里之间。这些卫星的轨道周期短，大约每90到120分钟绕地球一周，因此能够提供较高的信号强度和较低的传输延迟。低轨卫星主要应用于地球观测、通信、数据传输和某些科学研究领域，特别适用于需要快速、高分辨率的地面数据获取的任务，如遥感监测、环境监测和紧急通讯等。与中高轨卫星的差异。低轨卫星（LEO）相较于中轨卫星（MEO）和高轨卫星（GEO）具有一定优势，低轨卫星距离地面较近，它们可以提供更快的数据传输速度和更高的地面图像分辨率。同时，低轨上运行的互联网卫星信号损耗小，运行速度相对地面运行速度高，超过7公里每秒，需要大量卫星组成星座来进行连续覆盖。此外，低轨卫星的制造和发射成本相对较低，具备灵活的部署和更新能力。相比之下，中轨卫星主要用于全球定位和导航，而高轨卫星则能提供稳定的通信和广播服务，但其信号延迟较长，且运行成本更高。低轨卫星发展历程。20世纪90年代，以“铱星”、“全球星”、“轨道通信”为代表的系统开启了低轨卫星通信星座的发展热潮。2014年，O3b系统的巨大成功使得大型LEO卫星星座的发展达到高潮，系统性能获得极大提升。2015年，国内外提出多个大规模低轨卫星通信系统，如Iridium Next、OneWeb、StarLink、鸿雁星座等。SpaceX的StarLink于2018年开始发射试验星，计划组建由数千至上万颗卫星组成的星座。2020年，低轨星座进入第二次发展热潮，Starlink、Oneweb、Lightspeed等巨型星座的出现为天基网络提供了全新选项，通过数百至上万颗卫星提供全球范围的低时延宽带接入以及超过高轨卫星的接入速率。激光星间链路技术的发展极大提升了卫星之间数据交换能力，使得低轨星座网络得以彻底独立于地面网络，实现海量数据的“不落地”传输。星际链路技术使卫星间通过无线链路互联，提高传输效率和系统独立性。低轨卫星导航增强技术通过低轨卫星提供高精度时空基准，增强全球卫星导航系统性能。手机直连卫星技术允许普通移动终端通过卫星直接互联，关键技术包括时频同步、随机接入等。星际链路技术。星际链路技术是指卫星之间通过无线链路进行互联，以实现数据的快速传输和处理。这种技术避免了信息传回地面进行处理和路由选择，减小了二次业务分配，降低了通信延时。星际链路可以采用微波、毫米波或激光链路，例如采用毫米波或激光链路可以实现小天线、低输出功率和小型发射机，减小卫星的体积和质量，降低功率消耗，同时由于工作频率高，提高了通信频带的带宽。但这种技术对卫星的姿态控制要求较高，通信时卫星的姿态稍有不稳定就有可能造成通信暂时中断，目前通常采用微波作为星际链路。低轨卫星导航增强技术。低轨卫星导航增强（LEO-NA）技术是一种通过低轨卫星提供高精度时空基准，以增强全球卫星导航系统（GNSS）的性能的技术，有望拓展全球卫星导航应用市场。中国科学院、中国工程院李德仁院士研究团队提出的“珞珈一号”关键技术在轨验证的进展情况显示，LEO-NA技术在提高导航精度、快速收敛时间等方面具有潜力。LEO-NA技术融入北斗系统后，将协同提供全球范围的高可用、高连续性、高完好性和快速收敛的高精度定位服务能力。手机直连卫星技术。手机直连卫星技术是指通过改进地面移动通信体制，实现普通移动终端通过卫星直接与外界互联的能力。通过时频同步、随机接入、混合自动重传请求（HARQ）、功率控制、调制编码方式（MCS）自适应以及卫星波束规划和调度等，手机直连卫星技术能够解决低轨卫星高速运动带来的时频偏移问题，确保通信的稳定性和高效性。例如，Starlink V2、AST SpaceMobile、Lynk Global和Omnispace等项目都在构建低轨卫星星座，以实现与手机的直接通信。二通信自由新境界全球通信领域低轨卫星提供稳定互联网服务，实现全球覆盖；在海洋与极地探测中，低轨卫星能实时追踪船只、提供海底地形数据，对极地海冰和冰川进行有效监测；此外低轨卫星在定位与导航领域通过快速几何变化实现高精度定位。全球通信。SpaceX的星链项目通过部署成千上万颗小型卫星，在低地球轨道上形成一个密集的卫星网络，旨在为全球包括偏远地区在内的用户提供高速互联网服务。国际电信联盟 ITU 数据显示，截至 2022 年初，全球 27 亿人口尚未接入互联网，卫星互联网可为地面网络覆盖不到的地区提供宽带上网服务，重点解决偏远地区 30%到40%人口的宽带上网问题。除此之外，低轨卫星在军事通信领域具有重要的战略价值，显著增强了军队的信息化能力，提升了通信联络和信息传输的效率。以星链为代表的低轨卫星系统在军事行动中发挥关键作用，使军队能够在复杂战场环境中迅速反应，确保战略决策的及时性和有效性。地球观测和遥感。低轨卫星在地球观测与遥感领域非常重要，它们能够提供高分辨率的图像和数据，用于监测环境变化、农业、城市规划、灾害管理等。例如，银河航天的6颗低轨宽带通信卫星，它们不仅能够提供通信服务，还搭载了遥感载荷，可以对地拍摄照片和视频。这些卫星将用于探索卫星通信和遥感一体化的创新应用模式，推动低轨卫星通信遥感一体化技术的发展。通过低轨卫星技术，还可以实时追踪海上船只的动态，确保航行安全和海洋资源的合理利用，同时也对于海洋研究、资源勘探及环境保护具有重要意义。低轨卫星在极地探测领域也能够有效区分不同类型的海冰，识别和绘制冰川地貌，帮助研究人员更好地了解冰川的动态变化，为应对气候变化提供了新的视角和解决方案。全球定位与导航。低轨卫星在全球定位与导航领域展现出显著优势。由于低轨卫星几何变化大，所以能够实现高精度定位的快速收敛，利用低轨卫星网络辅助传统GPS系统，通过增加信号源可以改善信号覆盖质量，低轨卫星较短的信号传播时间能够提供更快的响应速度和更高的定位精度。此外，低轨卫星在中国的北斗卫星导航系统中也发挥了重要作用，提供更为精准的定位服务，提升了交通运输的安全性和智能应用的支持。低轨卫星覆盖范围有限，需大量卫星组成星座，信号传输距离较短，影响网络稳定性。低轨卫星研发、生产和维护费用较高，空间碎片问题增加了未来发射的复杂性和成本。随着多个低轨卫星星座计划的启动，轨道资源变得紧张，国际电信联盟（ITU）的申报和使用原则加剧了资源争夺的激烈程度。覆盖与速率仍需提升。低轨卫星通信在覆盖与速率方面面临诸多挑战。首先，低轨卫星的覆盖范围相对较小，难以实现全球无缝覆盖，需要部署大量卫星来构建星座。其次，尽管低轨卫星在传输速率和延迟方面表现优越，但其信号传输距离较短，影响网络的覆盖范围和稳定性。此外，频谱资源的竞争和空间碎片问题也增加了低轨卫星通信的复杂性，进一步加剧了全球覆盖的难度。发射成本控制。尽管低轨卫星因其较低的制造和发射成本而受到青睐，但高昂的研发、生产和维护费用仍然限制了其广泛应用。发射成本的控制不仅涉及到可重复使用火箭技术的应用，还需要有效管理空间碎片，以减少未来发射的复杂性和成本。只有在各个环节的费用得到合理控制的情况下，低轨卫星才能在更大范围内得到应用，推动相关技术的发展和普及。轨道资源紧张。地球近地轨道只能容纳约8万颗卫星，随着多个低轨卫星星座计划的相继启动，轨道资源变得非常紧张。频轨资源采取国际电信联盟（ITU）先申报先使用总原则，且要求申报后 7 年内，必须发射卫星启用所申报的资源，否则自动失效，9 年内必须投放申报卫星总数的 10%，12 年内必须投放申报卫星总数的 50%，14 年内完成全部投放。根据《中国航天》数据披露，地球静止轨道（GEO）上 90%的 C 和 Ku 频段被少数国家的运营商垄断控制，各国提交的轨道申请超过 6 万份，当前对卫星频轨资源的争夺进入白热化状态。2021 年，为实现我国全球宽带卫星通信网络构建，国资委组建的中国卫星网络集团成立，根据 ITU 披露，其向 ITU 申请计划发射的卫星总数量达到 12,992 颗。三开启地球通讯新纪元全球低轨卫星市场正快速增长，预计2029年市场规模将达1,770亿美元，年复合增长率为20.7%。SpaceX的“星链”项目占据市场主导地位，已发射数千颗卫星，提供全球互联网覆盖服务。北美是最大的市场，其次是欧洲和亚太地区。全球市场规模。全球低轨卫星市场正处于快速发展阶段，据Mordor Intelligence数据显示，2024年，低地球轨道卫星市场规模预计为1,770亿美元，预计到2029年将达到2,844亿美元，在预测期内（2024-2029年）复合年增长率为10%。根据QYResearch的统计，北美是最大的市场，拥有约77%的份额，其次是欧洲和亚太，分别占14%和9%。就产品类型而言，50-500Kg是最大的细分，占有大约63%的份额。全球卫星发射情况。据UCS Satellite Database数据，截至2023年1月，全球在轨卫星数量超过6,700颗，其中低轨卫星占比超88%。美国低轨卫星技术成熟，积极推进近地轨道星座商业化，仅SpaceX公司的“星链”截至2024年1月15日，SpaceX星链发射卫星总数已达到5,739颗。俄罗斯、英国、韩国等由于军事、空天一体化等原因积极扩充卫星体系，全球低轨卫星市场竞争激烈。产业链分析。卫星互联网产业链主要包含上游卫星制造与发射、中游地面设备与下游卫星运营及服务。根据美国卫星产业协会报告，2022年卫星产业链中，卫星服务、地面设备制造、卫星制造、发射服务收入占比分别为40.3%、51.6%、5.6%、2.5%。中国低轨卫星市场迎来黄金时期，2027年中国卫星制造、发射和地面设备的总投资将达到1,690亿元，发射数量有望达到 3,900 多颗，2030年发射数量有望突破6,000颗。在国家政策支持下，卫星遥感、通信广播和导航定位在内的三大系统构建在即。中国市场规模。中国低轨卫星市场步入快车道。据德勤的预测，到2027年，我国预计在卫星制造、发射和地面设备的总投资将达到1,690亿元，而卫星运营市场的潜力则可能高达7,000亿元。据华经产业研究院报道，从“国家队”到航天民企，我国商业航天进入发展快车道。截止 2023 年底，我国新增商业航天注册企业 2.28 万家，是 2019 年的 5 倍，其中 82%为民营企业，民营资本已逐渐成为推动航天产业发展创新的重要力量。中国卫星发射情况。据未来智库数据显示，国内低轨卫星互联网星座主要包括了 GW 星座、G60 星座及近期公布的鸿鹄-3 星座，规划合计超 3.6 万颗星，三个星座是未来国内低轨卫星互联网组网核心载体。未来三年，将是中国发射低轨卫星的集中窗口期，至 2027 年发射数量有望达到 3,900 多颗。2030年，中国低轨卫星发射数量有望突破 6,000 颗，中国卫星互联网总体规模可达千亿级别。国产化进程。中国低轨卫星市场在国家政策的大力支持下，正迎来快速发展的黄金时期。自“十三五”规划起，我国便将“天地一体化信息网络”纳入“科技创新2030重大项目”，并在2020年4月首次将卫星互联网纳入“新基建”范畴，明确其作为通信网络基础设施的重要地位。根据《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年)》，“十四五”时期的发展目标是构建包括卫星遥感、通信广播和导航定位在内的三大系统。2021年12月，国务院发布的《“十四五”数字经济发展规划》进一步明确了推动卫星互联网建设的方针。航天科技和航天科工两大航天集团作为我国低轨通信卫星领域的“国家队”，各自启动了低轨通信项目“鸿雁”和“虹云”星座计划。在民间投资方面，以银河航天为代表的民间资本低轨卫星公司，将有效推动我国卫星互联网商业化进程。四低轨卫星国内外领军企业SpaceX星链项目建立全球互联网络，提供高质量网络接入服务；Airbus Defence and Space推出了ARROW小卫星平台，支持高数据速率、低延迟通信、地球观测等任务；Lockheed Martin Corporation推出了SmartSat技术，其模块化设计使卫星能快速响应任务变化。SpaceX。SpaceX是低轨卫星行业的领军企业，由埃隆·马斯克于2002年创立，主要业务涵盖火箭发射、低轨通信、空间站运输和深空运输等。SpaceX的"星链"（Starlink）项目旨在通过部署成千上万颗小型卫星到低地球轨道(LEO)，建立一个全球性的宽带互联网网络，提供高速、低延迟的互联网接入服务。财报显示，SpaceX的"星链"业务在2022年实现了显著的营收增长，达到14亿美元。Northrop Grumman。Northrop Grumman是一家全球领先的航空航天和国防技术公司，其混合卫星通信系统（SATCOM）能够在不同卫星星座和轨道之间无缝切换，确保不间断的通信，旨在为飞行员和操作员提供强大的连接能力，支持太空、空中和地面资产之间的稳健链接。除此之外，Northrop Grumman正积极参与北极卫星宽带任务（ASBM），为极地地区提供保护性卫星通信。同时，该公司成功交付了控制和规划部分（CAPS）地面系统，并完成了对有效载荷的集成。Airbus Defence and Space。Airbus Defence and Space是全球领先的航天和防务公司，该公司推出的ARROW小卫星平台专为低轨卫星星座设计，具备高性能和多功能性，能够支持高数据速率、低延迟通信、地球观测、物联网研究等多种任务。Airbus的Pléiades Neo星座是其在地球观测领域的核心资产，提供30厘米分辨率的高质量影像，具备极高的反应速度，此外，Airbus还在积极扩展其卫星网络，包括CO3D和TerraSAR-X Neo等新项目，以进一步增强其在地球观测市场的竞争力。2023财年，Airbus的收入达到了25.9亿欧元，同比增长2%。中国星网、银河航天、中国卫通为低轨卫星行业的国内领先企业。中国星网负责统筹中国低轨卫星的频率和轨道资源；银河航天专注于低轨宽带通信卫星的研制；中国卫通卫星资源丰富，运营管理18颗在轨运行卫星。中国星网。中国星网成立于2021年4月，是我国卫星互联网建设的主要推动者，计划在近地轨道部署12,992颗卫星，打造一个由1.3万颗卫星组成的巨型太空互联网星座。2023年7月，中国星网成功发射试验星，标志着国内低轨卫星时代的开启。中国星网统筹全局，牵头多个低轨卫星星座项目，并与兵器工业和中国移动通信合作，推动天地军民全面协作。中国星网的目标是成为全球竞争力的世界一流卫星互联网公司，确保国家在关键技术和数据安全方面的自主可控能力。银河航天。银河航天是中国领先的卫星互联网解决方案提供商和卫星制造商，专注于低轨宽带通信卫星的研发和应用。公司自主研制的8颗低轨宽带通信卫星组成了中国首个低轨宽带通信试验星座“小蜘蛛网”，并在泰国马汉科理工大学建成了地面试验站，实现了低轨卫星互联网宽带通信网络试验验证。这次合作标志着中国低轨宽带卫星互联网技术首次在海外推广与应用，为当地企业和高校提供了研究平台，促进了泰国低轨卫星互联网科技能力的发展。银河航天计划到2025年前发射约1,000颗低轨卫星，进一步推动全球低轨宽带卫星互联网技术的发展。中国卫通。作为中国唯一的商用卫星电信运营商，中国卫通拥有丰富的卫星资源。中国卫通在低轨卫星领域的突出技术和产品表现在其运营管理的17颗在轨运行卫星，这些卫星覆盖中国全境、澳大利亚、东南亚、南亚、中东以及欧洲、非洲等地区，为广泛的用户提供服务。其高通量卫星（HTS）能够提供更高频段的通信服务，从而大幅提升数据传输速率。此外，中国卫通还推出了“海星通”高通量卫星海洋服务产品，为广大用户提供专业的网络接入服务，尤其是为涉海企事业单位的商船、渔船等多种船舶提供高速网络服务、语音通话、流媒体服务、高清视频监控等多种增值服务和强大的应用支撑。

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