“星鏈”星座建設成本及運營分析

章羅娜 李心蕊 趙書閣 高利春

（1 中國航天科工集團有限公司空間工程總體部 2 北京電子工程總體研究所）

低軌衛星互聯網是通過低軌衛星組網的方式，為飛機、船舶、南北極地區等普通互聯網難以覆蓋的區域提供連接手段，實現互聯網內容互聯互通。近年來，“星鏈”（Starlink）星座計劃引發全世界關注，其極具創新的發展思路和商業模式值得學習。

1 “星鏈”星座概述及進展

2015 年，美國太空探索技術公司（SpaceX）提出Starlink 星座計劃，旨在開發低成本、高性能的通信衛星及用戶終端，提供新的天基互聯網通信服務。

自2016 年起，SpaceX 公司多次向美國聯邦通信委員會（FCC）提交運營許可申請；2018 年3 月，FCC 正式批準SpaceX 公司在美國使用其衛星提供寬帶通信服務，標志著Starlink 可以在美國信號落地，并開展寬帶通信服務；同年11 月，SpaceX 公司追加申請后，同步提交建設100 萬個地球站的申請；2019年10 月，對星座架構再次修改，星座規模達42000 顆；2020 年4 月，SpaceX 公司申請調整一期星座規模并新增地球站，衛星地球站規模擴大至500 萬個。

SpaceX 公司計劃于2027 年11 月前完成12000顆Starlink 組網衛星的部署。Starlink 原計劃2020年內實施24 次發射并完成區域組網，30 次發射后，星座服務范圍進一步擴展到全球。截至2020 年10 月，Starlink 已累計發射15 次，共計發射833 顆組網衛星，成為在軌規模最大的商業星座。

2 Starlink 星座成本估算及商業布局預測

SpaceX 公司集火箭發射和回收、衛星制造與運營、地面站建設和服務于一身，產業鏈完整，借助美國國家航空航天局（NASA）支持，避免了高成本環節，星座建設成本顯著降低。發射方面，按照獵鷹-9（Falcon-9）火箭售價6200 萬美元[1]，利潤30%，估算整箭成本4340 萬美元。其中，火箭一級占成本70%，約3040 萬美元，火箭二級700 萬美元，整流罩600 萬美元。考慮火箭一級、整流罩回收成功，燃料及發射場單次發射費用1500 萬美元，預測20 次發射，平均單次發射成本4000 萬美元，50 次發射，平均單次發射成本3500 萬美元，200 次發射，平均單次發射成本2500 萬美元。衛星方面，按照試驗星100 萬美元、批產衛星50 萬美元[2]估算單星發射成本。

基于2020 年底建設成本分析與預測

自計劃公布以來，SpaceX 公司積極為Starlink星座建設募集資金。據報道[3]，美國銀行授予貸款2.5億美元，谷歌公司（Google）和富達投資公司（Fidelity Investment）2015 年1 月投資10 億美 元，SpaceX公司董事會旗下機構2018 年投資2.732 億美元，美國空軍2018 年通過“使用商用太空互聯網防御實驗”計劃支持2870 萬美元。至2020 年底，預計Starlink星座的支出約為20.3 億美元。

截至2020 年底，Starlink 星座建設成本估算

基于形成初步運營能力階段的成本分析

據研究，星座建設至3200 顆可覆蓋全球人口高密度地區，兩極地區未完全覆蓋。本文以此階段數據為基礎研究其流量價格。

按照SpaceX 公司估算，單顆衛星容量20Gbit/s[5]，3200 顆衛星容量達64Tbit/s，按照單個用戶日常50Mbit/s 需求估算，可以服務131 萬用戶。2021 年后，若按照3200 顆衛星完成25% 星座通信能力，年度應收入25 億美元。假設流量全部面向普通消費用戶，按照單個用戶日常50Mbit/s 帶寬分配，每個用戶需要繳納1910 美元/年，遠高于現有地面通信資費840 美元/年，高于現有衛星寬帶價格[來自SatelliteInternet 分析[6]，衛星寬帶平均1200 美元/年，其中衛訊公司（VIASAT）平均 1235 美元/年，休斯網絡公司（HughesNet）平均價格 1140 美元/年]。若按照5 年完成衛星研制發射費用回收計算，每個用戶需要繳納650 美元/年（SpaceX 公司曾表示希望Starlink 星座年服務4000 萬用戶，收入300 億美元，即每個用戶750 美元/年)，略低于現有地面資費標準，且明顯低于現有衛星寬帶資費標準。

考慮星座流量并非全部面向普通消費用戶，部分衛星失效帶來組網成本增加，Starlink 網絡流量費用與現有地面資費標準持平，即720 ～840 美元/年，低于現有寬帶衛星資本標準。SpaceX 公司可以根據客戶群體不同，提供差異化服務，分檔收取費用，快速占據市場份額，回填衛星研制發射費用。

基于Starlink 星座對全球初步組網流量的成本分析

基于星座建成階段成本的分析

鑒于Starlink 后續追加的30000 顆衛星功能不明，建設成本測算僅考慮初期公布的11927顆衛星建設規模，不考慮運營成本、補星成本及發射失敗等不可控因素，至2027 年約需423 億美元。

商業模式預測

Starlink 星座商業模式主要表現在以下幾方面。

Starlink 星座2027 年前建設成本估算

一是為偏遠地區或者地面網絡無法覆蓋的區域提供網絡服務，例如，海洋，航空，南北極，美國郊區等；

二是分擔一部分互聯網的骨干流量（海底光纜），降低鋪設難度及通信延時；

三是空間網絡基礎設施，例如，逐漸替代現有高軌中繼衛星網絡，為其他衛星提供傳輸鏈路；

四是星座功能延伸，二次開發以及新增導航、遙感功能等。

3 小結

SpaceX 公司是當前集火箭發射和回收、衛星制造與運營、地面站制造和服務于一體，可重復使用回收火箭次數最多，擁有在軌衛星數量最多，全產業鏈最完整的公司。隨著Starlink 星座衛星數量不斷調整，預計2020 年底，Starlink 星座建設將耗費20.3 億美元。為形成可覆蓋全球人口高密度地區的服務能力，3200 顆衛星具備初步運營能力的星座建設將耗費117億美元，盡管星座建設成本較高，但與地面資費對比，其網絡流量費用與現有地面資費標準基本持平，Starlink 星座具有一定市場競爭力與較大的市場發展前景。

通過對Starlink 星座建設成本進一步估算與分析，未來SpaceX 公司可面向不同行業用戶、地區用戶提供差異化服務，分檔收取費用。同時，隨著技術發展逐步開拓其他業務，涉獵海底骨干網、空間基礎設施、導航、遙感等領域，快速占據市場份額，回填衛星研制發射費用。Starlink 星座建成11927顆衛星預計需要423 億美元，資金需求巨大。為快速具備全球服務及盈利能力，未來，SpaceX 公司將加快Starlink 業務剝離分拆上市的步伐，以支撐后續星座更好的建設。