商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展戰(zhàn)略解析研究

謝士琴

（中國(guó)軟件評(píng)測(cè)中心，工業(yè)和信息化部軟件與集成電路促進(jìn)中心，北京 100048）

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著各國(guó)科技發(fā)展、軍事建設(shè)和航天經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的需求日益增多，航天事業(yè)蓬勃發(fā)展，體量越來越大，應(yīng)用越來越深入，領(lǐng)域越來越廣泛。商業(yè)航天是全球航天事業(yè)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，也是未來全球航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。我國(guó)發(fā)布的“十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要”中指出，要“打造全球覆蓋、高效運(yùn)行的通信、導(dǎo)航、遙感空間基礎(chǔ)設(shè)施體系，建設(shè)商業(yè)航天發(fā)射場(chǎng)。”美國(guó)在商業(yè)航天領(lǐng)域具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，其在商業(yè)衛(wèi)星領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局以及在衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。

1 商業(yè)衛(wèi)星整體發(fā)展趨勢(shì)

商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)是商業(yè)航天的主要部分。衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)是資金和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，涉及高端制造、航天軍工、通信等領(lǐng)域，其發(fā)展與全球宏觀經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)。作為全球經(jīng)濟(jì)和航天科技的領(lǐng)頭羊，美國(guó)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)份額常年在40%以上。隨著中國(guó)和印度等新興航天大國(guó)的崛起，美國(guó)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)近年來的市場(chǎng)增速有所下降，但依然占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。

近年來，美國(guó)一直在積極探索利用商業(yè)航天能力的方法，促進(jìn)美國(guó)航天工業(yè)發(fā)展以及改善國(guó)家安全航天體系結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略。2022年3月28日，美國(guó)商務(wù)部發(fā)布《2022-2026年戰(zhàn)略計(jì)劃》，提出“推進(jìn)美國(guó)在全球商業(yè)航天工業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位”戰(zhàn)略目標(biāo)。2022年4月，美國(guó)太空司令部又發(fā)布《商業(yè)衛(wèi)星整合戰(zhàn)略》，提出要開發(fā)太空域感知框架，整合商業(yè)衛(wèi)星通信能力，以更好地填補(bǔ)衛(wèi)星能力差距。隨著全球太空業(yè)務(wù)不斷發(fā)展壯大，商業(yè)衛(wèi)星行業(yè)一直占據(jù)太空業(yè)務(wù)主導(dǎo)地位，尤其以衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感等為代表的衛(wèi)星業(yè)務(wù)發(fā)展突飛猛進(jìn)。

2 商業(yè)衛(wèi)星行業(yè)需求分析

2.1 衛(wèi)星導(dǎo)航

2.1.1 衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)概述

衛(wèi)星導(dǎo)航在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)是由衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)和用戶終端系統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)和導(dǎo)航信息服務(wù)等方面組成的新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，其在交通運(yùn)輸、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)林漁業(yè)、氣象測(cè)報(bào)、水文監(jiān)測(cè)、通信系統(tǒng)、公共安全等眾多領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了較為顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1-3]。根據(jù)歐盟航天計(jì)劃?rùn)C(jī)構(gòu)發(fā)布的2022年市場(chǎng)報(bào)告，2021年全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模為1989億歐元，該機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2031年全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)到4920億歐元，年均復(fù)合增速為9.2%。

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)市場(chǎng)主要由四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)占據(jù)，分別為美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)、歐洲伽利略系統(tǒng)和中國(guó)北斗系統(tǒng)，其中美國(guó)的GPS應(yīng)用最為廣泛，在全球衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)中占有主導(dǎo)地位。GPS是20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，主要目的是為美國(guó)陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通信等軍事目的[4-5]。GPS具有高精度、全天候、使用廣泛等特點(diǎn)，具有市場(chǎng)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn)業(yè)已形成了分工明確、層次清晰完整的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，GPS應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D如圖1所示。GPS終端廠商集成核心主板、射頻天線、通信模塊、數(shù)據(jù)鏈模塊、藍(lán)牙模塊、Wifi模塊、慣導(dǎo)模塊、外觀設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、核心軟件等形成高技術(shù)終端產(chǎn)品。解決方案提供商圍繞客戶的定制需求，結(jié)合終端產(chǎn)品，并開發(fā)集成應(yīng)用軟件、算法軟件等，向用戶提供完整的解決方案。系統(tǒng)集成商以及服務(wù)提供商為用戶提供系統(tǒng)集成和高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)。

圖1 GPS應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D

2.1.2 美國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航戰(zhàn)略分析

為了更好地規(guī)范和促進(jìn)GPS的市場(chǎng)應(yīng)用，美國(guó)總統(tǒng)多次簽署了衛(wèi)星導(dǎo)航戰(zhàn)略相關(guān)的定位（Positioning）、導(dǎo)航（Navigation）和授時(shí)（Timing）服務(wù)（簡(jiǎn)稱PNT）行政令。2020年2月，美國(guó)總統(tǒng)簽署行政令。行政令指出，天基系統(tǒng)提供的PNT服務(wù)已經(jīng)很大程度上成為各個(gè)領(lǐng)域的隱形關(guān)鍵技術(shù)工具。由于PNT服務(wù)的廣泛應(yīng)用，一旦此類服務(wù)中斷或被操縱，將會(huì)對(duì)美國(guó)的國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)安全產(chǎn)生不利影響。行政令旨在確保PNT服務(wù)的中斷或操縱不會(huì)破壞其關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性和有效運(yùn)行。2021年1月，美國(guó)總統(tǒng)又發(fā)布航天政策令《美國(guó)天基定位、導(dǎo)航與授時(shí)（PNT）政策》，為美國(guó)天基PNT計(jì)劃和活動(dòng)制定行動(dòng)指南，使GPS及其增強(qiáng)系統(tǒng)更好地為美國(guó)國(guó)家和國(guó)土安全、民用、商業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域服務(wù)。2022年，美國(guó)政府又發(fā)布了相關(guān)報(bào)告，明確了GPS現(xiàn)代化建設(shè)相關(guān)發(fā)展路線以及資金投入預(yù)算等情況，以加快推進(jìn)第三代GPS衛(wèi)星和后續(xù)衛(wèi)星的部署替代工作。總體而言，近年來美國(guó)連續(xù)發(fā)布多項(xiàng)GNSS相關(guān)政策，一方面是受到以中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為代表的市場(chǎng)沖擊，另一方面是為了繼續(xù)保持美國(guó)在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)服務(wù)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，以進(jìn)一步維系其太空優(yōu)勢(shì)。

2.2 衛(wèi)星通信

2.2.1 衛(wèi)星通信市場(chǎng)概述

衛(wèi)星通信是利用衛(wèi)星作為中繼站，通過反射或轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間的通信[6]。近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步、成本降低以及低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)巨大商業(yè)價(jià)值的突顯，全球通信衛(wèi)星入軌數(shù)量快速增長(zhǎng)。根據(jù)美國(guó)憂思科學(xué)家聯(lián)盟UCS（The Union of Concerned Scientists，簡(jiǎn)稱UCS）衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)，截至2022年4月30日，全球在軌運(yùn)行衛(wèi)星共有5465顆，其中美國(guó)有3433顆。發(fā)射通信衛(wèi)星（包含星鏈衛(wèi)星在內(nèi)）超過總數(shù)的80%。中國(guó)有541顆衛(wèi)星在太空上運(yùn)作，排名世界第二。衛(wèi)星通信由于其特殊的服務(wù)場(chǎng)景和客戶群體，其市場(chǎng)收入主要來源于政府部門。全球政府部門收入約占該行業(yè)一系列主要公司總收入的21%。

美國(guó)政府是全球商業(yè)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期客戶，也是衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的重要合作伙伴。2019年，美國(guó)國(guó)防部的衛(wèi)星通信需求為每秒30Gbps，其中13Gbps由商業(yè)衛(wèi)星行業(yè)支持。美國(guó)國(guó)防部每年花費(fèi)約10億美元用于衛(wèi)星通信容量租賃，與其簽訂合同的主要衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的可用總?cè)萘康?022年增至5600Gbps。

2.2.2 美國(guó)衛(wèi)星通信發(fā)展?fàn)顩r

美國(guó)從20世紀(jì)60年代初期就已開展通信衛(wèi)星事業(yè)，當(dāng)時(shí)美國(guó)的“電星”(Telstar)、“辛康”(Syneom)和“晨鳥”(EarlyBird)等衛(wèi)星技術(shù)就已處于世界領(lǐng)先水平。后來由于出口管制將通信衛(wèi)星及其相關(guān)元器件技術(shù)列為與國(guó)家安全有關(guān)的武器產(chǎn)品技術(shù)，對(duì)相關(guān)國(guó)家，特別是中國(guó)，實(shí)行禁運(yùn)，使美國(guó)通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)受到了較大影響。在衛(wèi)星通信歷史中，美國(guó)的“銥星計(jì)劃”是第一個(gè)衛(wèi)星通信計(jì)劃，由美國(guó)曾經(jīng)的通信巨頭摩托羅拉公司于1987年提出，目標(biāo)是直接解決當(dāng)時(shí)基站覆蓋技術(shù)難題，使人類通信進(jìn)入衛(wèi)星時(shí)代。“銥星計(jì)劃”雖然由于種種原因未成功實(shí)施，但是開啟了個(gè)人衛(wèi)星移動(dòng)的先河，并在國(guó)防、遠(yuǎn)洋、旅游探險(xiǎn)等多個(gè)場(chǎng)景找到應(yīng)用落地，也驗(yàn)證了近地軌道星座作為移動(dòng)通信的可行性，同時(shí)也激發(fā)了美國(guó)Starlink衛(wèi)星星座的建設(shè)計(jì)劃。

美國(guó)SpaceX公司的Starlink（星鏈）是世界上最大的衛(wèi)星星座，利用低地球軌道提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)，能夠支持流媒體、在線游戲、視頻通話等。據(jù)公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2023年3月30日，SpaceX現(xiàn)已累計(jì)發(fā)射81批、4217顆星鏈衛(wèi)星。自從2021年開放用戶預(yù)訂以來，Starlink在全球已擁有超100萬注冊(cè)用戶，目前可在45個(gè)國(guó)家使用，未來將服務(wù)擴(kuò)展至亞洲、非洲和中東地區(qū)。總體而言，隨著美國(guó)衛(wèi)星制造技術(shù)的快速發(fā)展和近幾十年來積累的衛(wèi)星研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)今以“星鏈計(jì)劃”為代表的美國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)也一直處于全球領(lǐng)先水平。

2.3 衛(wèi)星遙感

2.3.1 衛(wèi)星遙感市場(chǎng)概述

隨著經(jīng)濟(jì)全球化大發(fā)展和航天航空技術(shù)的科技大爆發(fā)，衛(wèi)星遙感技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，商業(yè)遙感衛(wèi)星進(jìn)入技術(shù)和產(chǎn)業(yè)全球化大發(fā)展時(shí)代。根據(jù)美國(guó)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)信息顯示，2020年全球衛(wèi)星遙感服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了26億美元。根據(jù)《中國(guó)航天科技活動(dòng)藍(lán)皮書（2021年）》發(fā)布的各國(guó)遙感衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量統(tǒng)計(jì)（見圖2），美國(guó)和中國(guó)占據(jù)較大的份額。2021年，全球發(fā)射191顆遙感衛(wèi)星，其中，美國(guó)遙感衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量為86顆，占全球比重達(dá)45.03%；中國(guó)遙感衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量為61顆，占比31.94%。根據(jù)UCS Satellite Database各國(guó)擁有遙感衛(wèi)星數(shù)量統(tǒng)計(jì)，截至2021年12月，美國(guó)擁有的遙感衛(wèi)星數(shù)量排名世界第一，數(shù)量為464顆；其次為中國(guó)，擁有遙感衛(wèi)星超過260顆。

圖2 2021年全球遙感衛(wèi)星發(fā)射情況統(tǒng)計(jì)

2.3.2 美國(guó)遙感衛(wèi)星發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)80年代開始，以美國(guó)為代表的商業(yè)遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展走上正軌并逐漸進(jìn)入成熟期。美國(guó)的光學(xué)遙感衛(wèi)星技術(shù)一直處于全球領(lǐng)先水平。美國(guó)通過積極的政策導(dǎo)向和資金扶持，推進(jìn)了新一代遙感衛(wèi)星的研發(fā)和商業(yè)化市場(chǎng)推廣，探索并打造了“政府監(jiān)管、企業(yè)運(yùn)營(yíng)、官助民辦”的衛(wèi)星商業(yè)化發(fā)展模式。通過為政府提供商業(yè)遙感衛(wèi)星技術(shù)服務(wù)，與政府部門達(dá)成了長(zhǎng)期合作。目前，美國(guó)商業(yè)遙感衛(wèi)星服務(wù)體系主要以Landsat系列、WorldView系列、GeoEye系列等衛(wèi)星星座為主要代表。其中美國(guó)的WorldView系列中的WorldView3衛(wèi)星和WorldView4衛(wèi)星可以提供0.3米分辨率的光學(xué)遙感衛(wèi)星影像，代表了當(dāng)前全球商業(yè)遙感衛(wèi)星最高水平[7]。

3 結(jié)語

與美國(guó)相比，我國(guó)商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展起步較晚。通過借鑒美國(guó)在商業(yè)衛(wèi)星領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局及其在衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，以構(gòu)建我國(guó)的商業(yè)衛(wèi)星基本體系框架，進(jìn)一步發(fā)展我國(guó)的商業(yè)航天事業(yè)。

一是加大政策引導(dǎo)和資金支持，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。出臺(tái)商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)支持性財(cái)稅政策，探索設(shè)立產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)引導(dǎo)基金，對(duì)我國(guó)企業(yè)在北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、商業(yè)通信衛(wèi)星、商業(yè)遙感衛(wèi)星等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、建設(shè)衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)施重大制造和示范應(yīng)用等方面給予資金支持，鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)創(chuàng)新對(duì)商業(yè)衛(wèi)星企業(yè)的金融服務(wù)，支持優(yōu)勢(shì)商業(yè)衛(wèi)星企業(yè)上市融資。

二是加強(qiáng)衛(wèi)星相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)和測(cè)試評(píng)估。推動(dòng)商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)上中下游關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和研發(fā)，強(qiáng)化衛(wèi)星制造、軟件開發(fā)、運(yùn)營(yíng)服務(wù)、安全檢測(cè)等方面的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用測(cè)試，構(gòu)建協(xié)同高效的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、商業(yè)遙感衛(wèi)星、商業(yè)通信衛(wèi)星等自主可控的商業(yè)衛(wèi)星技術(shù)創(chuàng)新體系。

三是構(gòu)建創(chuàng)新發(fā)展生態(tài)，培育產(chǎn)業(yè)集群。推動(dòng)衛(wèi)星制造、軟件開發(fā)、運(yùn)營(yíng)服務(wù)、衛(wèi)星檢驗(yàn)檢測(cè)和認(rèn)證評(píng)估等相關(guān)企業(yè)參與創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)，支持通過股權(quán)投資、技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)、合作共建等方式組建專業(yè)化商業(yè)衛(wèi)星企業(yè)，推動(dòng)以北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、商業(yè)遙感衛(wèi)星、商業(yè)通信衛(wèi)星等項(xiàng)目重大應(yīng)用示范帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，集聚產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，培育衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)集群。