商业航天：卫星崛起/火箭发射 —— 生态系统、机遇与挑战

2025-08-08 11:48

转载：晨峰基石创投

摘选并翻译自高盛报告

低地球轨道（LEO）卫星通过星座网络，可独立运行或与地面基站整合，为用户提供全域无缝覆盖，确保人们无论身处地球何处都能保持连接。目前太空已有约 7000 颗卫星，未来五年计划新增发射 7 万颗。基于此，我们启动了对该领域的研究，旨在评估其可能的发展路径、技术的潜在应用场景，以及支撑这一增长的供应链生态系统。

尽管当前评估尚早，但我们发现，到 2024 年该领域市场（TAM）规模相对较小，约为 150 亿美元；而未来十年，这一市场有望实现近 10 倍增长，其中交通和通信将成为最大的应用领域。与电信运营商的整合可能进一步加速增长，并拓展市场规模。

需解决的关键变量与挑战包括延迟、成本、带宽和太空碎片。我们认为，太空碎片问题最有可能率先得到解决，而延迟将是最大的挑战。
卫星生态系统正快速演进，无论是载荷设备还是卫星平台均在持续发展。我们已锁定 18 家全球企业纳入研究范围，它们共同构成了供应链生态系统的重要组成部分。
中国计划发射的卫星数量居全球之首 —— 在未来五年预计发射的 7 万颗卫星中，中国占 5.3 万颗。这一增长态势将为供应链企业带来显著的营收扩张空间。

1. 若低轨（LEO）卫星要挑战电信运营商，需要哪些条件？

低轨卫星通信可避开传统地面基础设施面临的部分难题，比如复杂地形或国家边界限制。从理论上讲，一颗低轨卫星绕地球运行一圈仅需 90 分钟，或者说一天可绕地球 16 圈；然而，其轨道高度较低，视野范围较窄，这意味着要实现全球覆盖，需要 1000 多颗低轨卫星。此外，若要让大量用户同时使用低轨卫星通信服务，就需要更多低轨卫星，以确保为每位用户提供足够的速度和带宽。

以星链（Starlink）为例。该公司目前已拥有 6500 多颗低轨卫星；但相较于传统地面通信服务（有线及无线宽带、蜂窝网络服务），其为个人或商业用途提供的通信服务，费用更高，且速度更慢、数据传输量更少。

（卫星通信与 5G / 宽带：价格对比）

理论层面分析，若单颗低地球轨道（LEO）卫星能提供 960Gbps 带宽（例如下一代星链 V3 代卫星），要实现以合理速度和数据传输量（如 100Mbps）覆盖全球 50% 人口同时使用 LEO 卫星通信，星座网络需部署约 46.1 万颗 LEO 卫星。尽管理论上低轨空间仅能容纳 10 万颗卫星，但提升单颗卫星的带宽可减少所需卫星数量。

例如，星链已将卫星带宽提升 10 倍 ——2023 年发射的 V2 迷你版卫星带宽为 96Gbps（实际运行中可达 80Gbps），而 V3 代卫星带宽将提升至 960Gbps（发射计划待定）。

基于此，我们认为以下是 LEO 卫星通信进入主流市场的核心挑战。若这些问题得到解决，卫星技术理论上有望对传统电信运营商的市场地位构成挑战：

发射成本高企：需大量 LEO 卫星组成星座网络才能保障通信服务质量，但 LEO 卫星的发射成本高昂，每公斤发射成本高达 1.2 万美元。从部署成本来看，SpaceX 的 V2 迷你版卫星单颗成本超过 300 万美元，而一座 5G 基站的成本仅为 4.3 万美元。
单星带宽瓶颈：低轨空间的卫星数量存在物理上限，若单颗 LEO 卫星的带宽持续偏低，将难以向多数用户提供可与传统地面基础设施相竞争的数据传输速度和容量。
延迟竞争力不足：尽管 LEO 卫星因轨道更低，延迟低于地球同步轨道（GEO）卫星，但数据传输路径仍远长于传统地面基础设施，导致其延迟表现缺乏竞争力。
太空碎片管理压力：LEO 卫星的使用寿命约为 5 年，因此建立完善的太空碎片管理机制至关重要 —— 既要最大限度减少退役卫星滞留轨道，也要通过冗余设计确保卫星在故障或维护期间的服务连续性。

2. 对电信运营商的影响

低轨（LEO）卫星通信具备成为主流技术的较大潜力，这对传统电信企业而言，既有机遇也有挑战。

在发展初期，低轨卫星将主要作为偏远地区宽带服务的补充，在农村市场与传统宽带形成竞争。但从长远来看，卫星技术有望融入移动网络 —— 通过卫星运营商与电信企业的合作，实现通信服务的无缝衔接。例如，星链的 B2B 模式已开始与电信公司合作，将卫星服务作为 4G/5G 的增值服务推出，这不仅能加快用户触达和商业化进程，还能为电信企业开辟新的收入来源，带来长期积极影响。

3. 低轨卫星的规模化应用路径

尽管低轨（LEO）卫星通信走向主流仍面临多重挑战，但我们发现，几项关键技术改进将为其大规模部署铺平道路：

(可回收火箭示意图)

发射成本持续下降：

目前低轨卫星的入轨成本高达每公斤 1.2 万美元，但自 2018 年以来，SpaceX 的 “猎鹰” 系列火箭已通过三项举措将发射成本降至每公斤 2000-4000 美元：（1）回收复用一级火箭；（2）采用钢材替代碳纤维与铝合金；（3）优化紧凑设计以提升有效载荷。

未来，可重复使用火箭的成本有望进一步下降，主要通过两大方向：一是实现火箭整体复用（目前仅复用一级火箭）；二是增大火箭规模 ——SpaceX 下一代 “星舰” 火箭的有效载荷可达 100-150 吨，是 “猎鹰重型” 火箭的 1.5-2 倍、“猎鹰 9 号” 的 4-8 倍。当前，SpaceX 的火箭单次发射可搭载最多 143 颗低轨卫星并送入轨道；理论上，当单枚火箭有效载荷提升至 150 吨时，单位发射成本有望降至每公斤 100-200 美元。

提升带宽与降低时延：

低轨卫星规格持续升级，单星带宽提升可减少组网所需卫星数量，进而降低发射成本。例如，星链卫星的带宽已实现 10 倍提升 ——2023 年发射的 V2 迷你版卫星带宽为 96Gbps，而 V3 代卫星（发射计划待定）带宽将提升至 960Gbps。

为降低时延，运营商可通过增加地面站密度或优化便携式用户终端来增强数据传输效率。此外，推出适配多场景、操作便捷且价格亲民的多样化用户终端，也能提升消费者对低轨卫星通信服务的认知度和使用意愿。以星链为例，其计划 2024 年推出的迷你用户终端采用小巧便携设计，将进一步提升低轨卫星通信服务的移动性体验。

生态系统：

将星座网络与现有网络整合，也能加快低轨卫星覆盖多数人口的进程。这一生态系统的构建需要电信运营商、科技巨头与政府部门的跨行业协作。

例如，2024 年星链开始发射具备 “direct-to-cell” 功能的升级版卫星，可支持与智能手机直接连接。星链在其官网公布了 “direct-to-cell” 三步计划（链接），预计 2024 年实现智能手机短信功能（已落地），2025 年推出智能手机数据及物联网服务，未来还将支持语音通话。2025 年 2 月，T-Mobile 宣布（链接），从 7 月起，其 Go5G Next 套餐用户可免费使用星链 “direct-to-cell” 服务，其他用户则需每月支付 15 美元。