2019年全球衛星通信產業發展綜述

文 ∣ 劉悅 北京空間科技信息研究所

2019年，衛星通信產業進一步經歷收入結構深度調整、業務應用持續變化的新局面。以電視直播、“低速”固定通信等為代表的傳統業務收入增長持續放緩、甚至出現下滑態勢，數據型、網絡型等業務收入則不斷增長，全球衛星運營服務領域競爭持續激烈，這也倒逼運營商不斷調整自身發展策略，尋求新的業務發展方向，以適應市場需求的演變，同時也將在很大程度上牽引制造商研制能力的升級、創新，最終推動行業走過轉型發展的“陣痛期”。

一、產業規模與法律情況

產業規模一直以來是衛星產業界最關心的問題，但由于數據采集范圍和方向的差異，目前僅有歐洲咨詢公司（Euroconsult）對整個衛星通信產業進行了規模統計，其發布的結果較為權威，也得到了廣泛認可。美國衛星產業協會（SIA）則進行了更大范圍（如衛星產業）或更小范圍（如衛星產業的各個子產業）的研究和統計，也具有一定的參考價值。

根據歐洲咨詢公司數據，2018年全球衛星通信產業收入1463億美元，較上年下降1.9%，近五年發展變化如圖1所示。SIA 2019年5月發布的數據顯示，在從衛星通信運營服務業發展變化來看，電視直播和固定通信等傳統業務降幅最為明顯，分別下降3%和4.5%，數據型、網絡型業務收入不斷增長，近五年發展變化如圖2所示。

圖1 2014-2018年全球衛星通信產業收入

圖2 2014-2018年全球衛星寬帶業務收入

在產業政策層面，美歐等主要航天國家針對商業航天特別是新型低軌小衛星星座的快速發展，加大了支持力度。在美國，美國商務部發布題為《通過有效的頻譜政策驅動商業航天發展》的報告，就如何通過太空無線電頻率政策、國內外監管，以及在多邊論壇中的活動，提高美國航天全球競爭力。針對近年來商業低軌寬帶通信小衛星星座快速發展、傳統監管審批流程冗長而費用高昂的情況，美國聯邦通信委員會（FCC）于2019年8月1日正式推出簡化版的小衛星許可監管流程，為相關廠家更快地拿到頻譜使用權開辟了道路。

歐洲航天局（ESA）發布“一網日出”計劃（OneWeb Sunrise），由ESA電信系統高級研究部門（ARTES）負責，通過PPP的方式為一網公司提供經費支持，出資額可占到所需經費50%以上。2019年2月，英國航天局資助1800萬英鎊（約合2330萬美元），率先成為“一網日出”計劃框架下首個提供資金支持的國家。

加拿大政府繼續加大對低軌通信衛星星座研制工作的資金支持。在2019年3月公布的最新政府預算中，提出為北美電信衛星公司（Telesat）的低軌寬帶星座研發工作投資8500萬加元（約合6470萬美元），并提供6億加元（約合4.566億美元）來購買容量。此前，加拿大財政部長莫諾曾在2018年2月公布的2018財年政府預算中宣布提供1億加元（8200萬美元）來支持低軌衛星的發展。

在面向商業航天發展政策不斷放寬的同時，國際社會對于頻率軌位審批監管持續收緊。2019年10月，國際電聯WRC-19探討對大型星座運營商提出更嚴格的發射節點要求，以防止衛星運營商以1顆衛星來囤積供幾百乃至數千顆衛星使用的無線電頻譜資源。根據現行規則，運營商有7年時間用1顆新衛星或現有衛星來占據所配給的位置，且只要在那里停留至少90天就可以遞交所謂的“啟動”文件。新“設置節點規則”則要求星座運營商在明確給定的時間段發射多顆衛星才能保住頻譜權。

二、衛星發射

截至2019年，全球共發射了179顆通信衛星，其中1顆發射失敗。從軌道類型看，在全年發射的衛星當中，地球靜止軌道（GEO）通信衛星僅有20顆，其余均為中低軌衛星。從用途來看，商業衛星共計166顆。

另據不完全統計，截至2019年底，全球共簽訂了14顆地球靜止軌道通信衛星的制造合同。其中空客防務與航天公司共獲得6顆GEO衛星的制造合同，在全球衛星制造商中排名第一，泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）作為主承包商獲得3顆衛星制造合同。波音公司（Boeing）、諾斯羅普-格魯曼公司（Northrop Grumman）各獲得2顆衛星的制造合同。需要說明的是，TAS除了作為主承包商獲得的3顆衛星訂單，還將配合空客公司，為西班牙衛星公司（Hisdesat）2顆衛星提供有效載荷。而空客公司簽約的Inmarsat-7衛星為該公司新平臺“一星”（OneSat）的首發星。此外，來自美國的一家初創公司阿斯創尼斯公司（Astranis）也宣布進行該公司1顆微型GEO衛星的研制。

三、衛星制造

1.傳統通信衛星制造商密集推出新平臺

在傳統通信衛星制造領域，為應對靜止軌道通信衛星市場激烈的競爭，GEO小衛星平臺成為當前傳統通信衛星制造商重點發力方向，2019年國外幾家衛星制造商密集推出幾百公斤至2000kg不等新的GEO軌道通信衛星平臺產品，例如，波音公司基于“O3b增強”研制經驗，推出GEO小衛星平臺，列入702X系列；空客高調宣布新“一星”（OneSat）平臺獲得3顆首發星研制合同；TAS公司推出全電衛星“靈感”（Inspire）。

波音公司的新平臺主要有三大特點：一是質量輕，有利于節省發射成本，例如波音公司的702X平臺，采用全電推進設計和3D打印技術，能夠把未加注質量為3750kg的一顆衛星壓縮到干質量只有1900kg；二是靈活性，通過數字載荷技術提高載荷的靈活程度，例如每個載荷模塊能以數字方式產生5000個波束，并可以根據需要定制功率、位置和靈敏度的相控陣天線；三是高度模塊化，實際就像搭積木一樣，只需要把更多的磚瓦放到一起，加裝一個更大的反射面，并更改星上軟件就可以擴展成容量為1Tbit/s的大型GEO衛星。

而TAS的“靈感”平臺同樣強調輕和采用數字有效載荷，衛星質量約2000kg，支持一箭三星發射。與702X不同，“靈感”不能加大成1Tbit/s的大衛星，為節省費用，“靈感”要保持在100～200Gbit/s的范圍。每兆比特容量成本接近于容量是其5倍的衛星。由于采用數字透明處理器，“靈感”將比公司為歐洲通信衛星公司（Eutelsat）制造的“聯通VHTS”（Connect VHTS）更為靈活。該平臺預計2023年首發，衛星制造周期將縮短至18個月，年產6顆。

空客公司的“一星”（OneSat）的新平臺被稱為是一種模塊化、“按制造來設計”的通信衛星平臺，研制周期從訂單簽署到發射有望縮短至18個月。同樣高度重視靈活性，能根據用戶需求快速在特定區域部署新的容量。平臺首發星Inmarsat-7具備生成數千個波束的能力，并能在數秒內對這些波束做出調整。

2.全球首個小衛星流水線工廠建成投產

2019年7月22日，空客公司與一網公司合資成立衛星制造廠，工廠目前有兩條生產線，每條生產線每天可制造1顆衛星。該工廠將承擔大部分一網衛星的研制任務，同時也還將承接來自其他運營商或客戶的衛星制造業務。

該工廠開創了利用自動生產、組裝流水線進行大規模、低成本衛星生產的全球先例。同時也為產業帶來“鯰魚”效應。例如，TAS和黑天公司（BlackSky）的LeoStella衛星工廠；Telesat的LEO小衛星星座準備在TAS和空客之間選擇建廠；以及柏林航天技術公司與Azista Industries公司在印度建廠。

3.勞拉空間系統公司（SSL）開展公司業務結構調整

勞拉空間系統公司（SSL）曾一度是全球頂級衛星制造商，長期占據全球商業地球靜止軌道大型通信衛星市場霸主地位。然而，當前隨著大衛星全球市場的萎縮，勞拉公司面臨訂單減少，重要部件缺陷延遲交貨，高收入低利潤等問題，使得勞拉公司的母公司麥克薩技術公司（MAXAR）于2018年曾考慮出售處境艱難的GEO衛星制造業務，以擺脫該業務的虧損局面。

2019年，麥克薩技術公司在對勞拉的未來前景進行了長達數月的綜合分析后，宣布將不會出售或關閉商業地球靜止軌道衛星業務，而是進行結構調整，將工作重點轉向“軍團”（Legion）級別衛星的研制上。“軍團”這一名稱源自SSL正在為數字地球公司建造的“世界觀測-軍團”（WorldView Legion）遙感衛星星座。與此同時，SSL將爭取美國政府部門及其他國家的業務。與此同時，麥克薩還將要裁掉其現有近2000人中的大約3%，并將公司更名為麥克薩空間解決方案集團。

四、衛星運營

1.多家公司加速星座部署

（1）歐洲衛星公司的第5組4顆O3b衛星成功發射，完成星座一代組網

2019年4月5日，歐洲衛星公司（SES）的第5組4顆“另外三十億人”（O3b）中地球軌道Ka頻段寬帶衛星發射，從而完成了第一代星座的組網建設。O3b衛星星座部署在中地球軌道，軌道高度7830km，采用Ka頻段頻率，主要用于向亞洲、非洲、拉丁美洲、太平洋和中東沒有充分上網條件的新興市場提供低成本高速上網服務。

該系統于2013-2014年采用聯盟號運載火箭部署了前三組共12顆衛星，2015年底又訂購了8顆，主承包商均為TAS公司。每顆衛星發射質量為700kg，配備12部可控天線和12路Ka頻段轉發器，設計壽命10年。

（2）歐洲衛星通信公司欲發展低軌物聯網星座

2018年3月，歐洲衛星通信公司（Eutelsat）公司正式公布其低軌物聯網星座計劃，計劃由25顆衛星組成“歐洲通信衛星公司低軌物聯”（ELO）星座實現全球各類傳感器和智能設備的連接。公司認為相比起地球靜止軌道大衛星或是“一網”發展的低軌小衛星，低軌納衛星更適用于交通運輸、農業和油氣行業，更看好在物聯網熱潮下為偏遠地區的數以百萬計設備提供低數據率連接。

2019年9月 24日，Eutelsat宣 布 從AAC克萊德航天公司（Clyde Space）訂購2顆質量為12kg 6U立方星，衛星載荷由軌道閣樓公司（Loft Orbital）研制，載荷質量為8kg。這兩顆衛星計劃于2021年發射。

（3）一網公司首批衛星發射，新一輪戰略融資和占頻保軌順利實施

2019年2月27日，低軌通信衛星一網星座首批衛星發射。衛星搭乘歐洲阿里安航天公司經營的聯盟-STB/弗雷蓋特-MT型運載火箭在法屬圭亞那庫魯航天中心發射，前10顆衛星在法國圖盧茲建造，而余下的則將改在美國佛羅里達州新建的工廠生產。此次發射的前6顆衛星，統稱為“一網F6”（OneWeb F6），另外4顆用作地面備份。

在首批6顆衛星發射不到一個月后，一網公司3月18日宣布又完成了12.5億美元的新一輪融資。本輪融資由一網公司最大投資方軟銀公司領投，跟投的有原已參投的墨西哥薩利納斯集團和高通技術公司以及盧旺達政府。迄今為止，一網公司的融資總額已經達到了34億美元。8月7日公司宣布，由于已在預定軌道上以指定的頻率成功傳輸信號超過90天，滿足了國際電聯關于享有頻譜優先權的規定和條例要求，確保公司成功獲得Ku和Ka頻段頻譜的權利及優先權。

（4）銥星公司完成“銥星下一代”星座部署，成功獲得美國防部7年長約

2019年1月11日，銥星公司最后一批銥星下一代衛星（Iridium-NEXT）成功發射，此次發射10顆衛星，有6顆工作星，4顆備份星，標志著耗資30億美元的“銥星下一代”計劃完成部署，該計劃在近地軌道上部署了75顆衛星，其中66顆工作星和9顆備份星。“銥星下一代”星座由TAS公司研制，諾斯羅普-格魯曼公司負責總裝，部署完成后，將取代20年前摩托羅拉公司與洛馬公司研制的初代銥星星座。

9月，銥星公司宣布獲得美國防部就繼續無限制使用星座的一份7年合同，合同總額達7.385億美元。此前，公司曾于2013年與美國防部簽署一份5年合同，合同總額達4億美元。該合同簽署后，訂購銥星服務的用戶數量增加了145%。新合同于2019年9月13日通過“加強型移動衛星服務”（EMSS）計劃發布。

2.商業航天發展如火如荼，通信衛星創企持續活躍

低軌寬帶星座和低軌物聯網星座是通信衛星領域航天創業企業主要的業務發展方向。在2019年，全球新增的低軌寬帶星座計劃當中，以亞馬遜公司提出的由3236顆衛星組網的低軌寬帶互聯網通信衛星星座最為引人注目，項目預計耗資10億美元。航天創企完成新一輪融資，例如，SpaceX公司的低軌寬帶衛星項目“星鏈”（Starlink）通過兩輪融資籌得超10億美元。多家航天創企持續推進系統部署，例如，新加坡初創企業Kacific公司準備發射Kacific-1衛星，并考慮訂購Kacific-2衛星；速播國際公司的“速播媒體網絡”全球基礎設施得到進一步擴充；蜂群公司（Swarm Technologies）雇傭新公司作為監管機構打造由150顆微小衛星組成的物聯網星座。

3.低軌互聯網星座運營發展步入深水區，引發行業擔憂

綜合各家低軌互聯網星座運營商系統進展來看，從2019年開始，行業正式邁入大規模星座密集部署階段。2019年，一網系統首批衛星成功發射，SpaceX公司的“星鏈”星座成功在軌通信測試，預計2020年中旬開始為美國提供互聯網服務。與此同時，另一家計劃運營由78～108顆衛星組網的高速互聯網星座的低軌星公司（LeoSat）已經停業，理由是找不到投資。由此看來，明后兩年將是向該領域投資的最后風口期，而就歷史經驗和規律來看，這一輪星座建設究竟是成是敗，也將很快見分曉，未來兩年值得密切關注。

五、地面設備制造

1.凱米塔（Kymeta）平板天線首次應用于低軌衛星跟蹤和數據傳輸

2019年7月，開普勒公司（Kepler）公司應用凱米塔公司（Kymeta）的u7電調天線演示了對兩顆低軌衛星的跟蹤和數據傳輸。這是凱米塔天線首次用于LEO衛星系統的演示運行。該公司成功測試了低軌衛星與商用平板衛星天線之間的兼容性，其下行數據傳輸速率達15Mbit/s，上行速率達5Mbit/s。目前，Kepler公司前2顆在軌衛星可提供名為“全球數據服務”（GDS）的高容量數據通信服務，服務兩極在內的全球區域，支持吉比特每秒級的用戶數據傳輸。

2.KVH工業股份有限公司推出世界最快1m Ku/C頻段海事VSAT天線產品

2019年3月，KVH工業股份有限公司（KVH Industries Inc.）推出了一款名為“追蹤手機V11-HTS”（TracPhone V11-HTS）的天線產品。該產品宣稱為世界上最快的1m Ku/C頻段海事VSAT天線，數據下行和上行的設計傳輸速度分別可達20Mbit/s和3Mbit/s，可應用于商業船舶的操作、物聯網應用和船員通信。TracPhone V11-HTS是面向國際通信衛星公司（Intelsat）的靈活海事（Flex Maritime）VSAT Ku頻段服務，并且能夠連接至多顆高通量和寬波束衛星，最大限度地獲取寬帶服務和多重覆蓋，保證通信服務質量。

六、結束語

總體來看，2019年是衛星通信產業轉型發展的關鍵之年。運營服務市場面臨產業收入不斷下滑的壓力，衛星容量價格2018年下降18%，從而直接引發電視直播和固定通信等傳統業務收入分別下降3%和4.5%。而新衛星還在繼續發射，衛星制造訂單大多為高通量衛星，帶動數據型、網絡型業務收入不斷增長。

當前，全球通信衛星制造市場格局也正在發生變化。傳統GEO衛星一般都是4～7t的大衛星，但大衛星的全球訂單總量都在減少，已經從以往的每年20～25顆降為2019年的14顆，同時也應看到，在GEO大衛星減少的同時，小衛星業務的市場需求量猛增，而且政府支持力度一年比一年大，反而成為比傳統大衛星性價比更高的業務。

低軌小衛星的發展大大壓縮了GEO大衛星的需求空間，使得傳統衛星制造商面臨艱難發展選擇：一方面大衛星基礎能力和資產規模較大，很難輕易放棄；另一方面小衛星市場風險較高，不可能直接大規模轉入小衛星研制。因此，波音和TAS公司在2019年才開始布局GEO小衛星，都非常滯后于市場需求。而這一滯后是否能夠扭轉傳統制造商的被動局面，目前看來仍待市場檢驗。