空間信息分析平臺產業市場前瞻

商業航天產業發展社會驅動：民生需求商業航天不僅帶來了經濟效益，還產生了巨大的社會效益，解決著國家戰略、民生需求等領域對通信、出行、生產、生活的多重需求。艾媒咨詢分析師認為，環境、海洋、氣象等生產端，以及網約車、快遞、外賣等生活端，都極大地釋放了商業航天的市場潛力，商業航天技術在提高社會運轉效率的同時，還優化著人民的生活體驗感。航天行業市場規模近年來，隨著國際國內航天產業發展提速，航天測控管理和航天工業設計行業也迎來快速發展。美國《2021年航天工業基礎現狀》報告指出，2020年全球太空產業規模為4，469億美元，較2010年增長了55%，預計2040年前將達到1-1．5萬億美元，2050年前達到2．7-10萬億美元。根據《2021中國的航天》白皮書，2016年至2021年我國共完成207次發射任務，其中長征系列運載火箭發射共完成183次，共發射通信、導航及遙感衛星合計245顆。根據Statista預測，2020年至2030年，全球航天產業經濟規模將由2020年度的3783億美元增長至2030年的5996億美元，年均復合增長率達4．7%。其中，根據數據，2015年以來我國商業航天市場保持高速增長，預計2024年市場規模將達23，382億元。國際國內航天產業規模的快速增長，給作為重要技術支撐的航天測控管理和航天工業設計創造了大量市場需求。根據Statista預測，航天產業衍生應用市場2020年至2030年復合年均增長率將高達60．2%。我國航天產業發展迅猛，由此對航天工業設計和航測控管理的技術也提出了更高、更大、更深層次的要求，也帶來更加旺盛的航天工業設計需求。行業內龍頭企業在政策指引下，也逐步拓寬航天測控管理、航天工業設計的應用領域和應用方向。同時，近年來各主要航天大國相繼推出了數十個星座建設計劃。美國近幾年利用已有技術優勢深化對太空資源的爭奪，通過SpaceX加速實施星鏈計劃。截至2022年5月23日，SpaceX已經發射2，653顆星鏈衛星，其中1，800多顆（包括近300顆在軌備份星）處于工作狀態，并計劃在未來10年之內完成一個由42，000顆衛星構成的巨型星座。我國則于2021成立中國衛星網絡集團，開啟單位星座計劃整合之路，公開發布的星座計劃衛星數量合計1，700余顆。目前僅入軌20余顆衛星左右，實施率不足2%。全球龐大的星座建設計劃為航天測控管理提供了廣闊的市場空間和發展潛力。航天測控管理行業概況太空資產是國家或企業擁有或控制的各類太空資源，主要包括礦產、能源等自然類資源，通路類資源，人造衛星、載人航天器等各類在軌航天器，以及航天產業快速發展背景下不斷豐富完善的衛星測控數據、健康數據、載荷數據、軌道數據等數據資產。航天測控管理系通過建立涵蓋發射、在軌、離軌等航天器全生命周期各階段的管理控制系統，為航天器制造、航天發射、在軌運營、離軌退役等各應用場景提供硬件設備、軟件產品、信息保障、技術服務等全套解決方案。航天測控管理是統籌各類太空資產調度使用、提升太空資產使用效率、發揮太空資產最大效能的重要保障。作為管好用好太空資產的核心技術之一，航天測控管理近年來在太空經濟熱潮帶領下，日益成為航天產業的前沿學科和熱門領域。商業航天是推進航天產業經濟發展的重要動力，直接關系到未來衛星網絡與航天系統的搭建，因此是當下大國戰略競爭與博弈的主陣地、主戰場。國外商業航天發展較早，尤其是美國一直重視太空戰略競爭，始終以維護美國太空霸權為目標。早在2010年美國在《國家航天政策》中即提出，商業航天活動是私營企業在承擔適度的投資風險和責任的前提下，提供航天產品和服務的活動。商業航天活動與基于市場動機的活動都以控制成本、優化投資回報率為目標，均具有為現有或潛在非政府用戶提供產品和服務的法定資格。ESA（歐洲航天局）則于2021年6月啟動歐盟太空計劃，計劃撥款148．8億歐元，深化衛星導航、空間態勢感知等領域發展。目前已涌現出以SpaceX、OSC為代表的一批商業航天企業以及獵鷹、火箭、龍飛船、高分辨率商業遙感衛星為代表的全新商業產品及配套服務。我國商業航天產業從2015年開始明顯提速，并陸續取得了突破性的進展。在政策和資本等多方加持下，2015-2021年中國商業航天產業保持著22．3%的年均復合增長率。數據顯示，2020年中國商業航天市場規模已經突破1萬億元，預計未來3年將繼續以年均超20%的增長率進行擴張，2022年將突破1．5萬億元，2024年有望達到2．3萬億元。當前，我國衛星功能更加豐富，通信、遙感、科學實驗、教育娛樂、導航等功能增強，大量的商業衛星布局與研發增加了航天測控管理的市場需求。未來隨著我國航天事業的進一步發展和商業航天的進一步開放，相關市場空間將得到充分釋放。同時，在特種領域，商用技術爆發式增長極大推動了太空開發。在具體場景上，航天測控管理在進行情報、監視和偵察（ISR）、導彈防御、定位、導航和授時（PNT）以及其他推動戰術行動方面的作用至關重要，在信息支援、戰場決策、空間安全等多個方面對未來戰場起到深遠的影響。在商業航天快速發展以及太空競爭加劇的背景下，通過優秀的航天測控管理水平提升航天器的運行效率、航天活動的經濟效益水平越發成為太空競爭的關鍵領域。在太空競賽和商業航天快速發展的推動下，航天測控管理面臨著持續增長的市場需求，市場前景良好。航空航天行業發展前景廣闊進入21世紀，航空航天已展現出更加廣闊的發展前景，高水平或超高水平的航空航天活動更加頻繁，其作用將遠遠超出科學技術領域本身，對經濟以至人類社會生活都會產生更廣泛和更深遠的影響。應該指出，航空航天事業所取得的巨大成就，與航空航天材料技術的發展和突破是分不開的。材料是現代高新技術和產業的基礎與先導，很大程度上是高新技術取得突破的前提條件。例如20世紀60年代高純硅半導體材料的突破，使人類進入信息化時代。航天產業行業概況航天產業是以航天技術為主導、多種學科專業集成的綜合產業，應用領域廣泛，包括通信、導航、遙感等，產業鏈包括航天器制造、航天器發射、航天器服務、管理和應用等。航天產業上游為航天器制造，中游包括發射服務和衛星運營，下游為各種終端應用領域；航天測控管理涉及航天產業中游的發射業務及衛星運營，航天工業設計涉及航天產業上中下游。航天產業是國家綜合競爭力的集中體現，在國家經濟社會發展中發揮著重要作用，具備顯著的經濟特征和技術特征。航天產業的經濟特征明顯，主要包括：①用途廣泛。航天產業在特種領域、民用及商用領域應用場景豐富。特種領域航天以提升在太空方向的國防能力為目的，通常由特種領域用戶制定目標、由政府主導投資建設，并由特種領域用戶或相關政府部門運營；民用航天以社會效益為目的，由政府、企事業單位、科研院所等負責開展，主要包括對地觀測、空間探索及載人航天等；商業航天以盈利為目的，由民營企業主導，以航天產品開發、系統運營、應用服務為核心。②產業帶動效應顯著。航天技術對衍生產業的拉動作用明顯，帶動了電子、材料、制造、化工、冶金、紡織多個行業的發展，整體效益十分明顯。③投資額度高、開發風險大。航天產業的發展需要高投入，據Euroconsult（歐洲咨詢）的報告，2021年世界各國在太空部門上總共花費920億美元。同時航天活動涉及多學科、多部門統籌協調，未知因素多、探索性強，具有較高風險。然而，航天及其應用所產生的效益更大，投入產出比較高。航天產業的技術特性主要包括：①航天工程的高風險性。航天器需要在遠離陸地的外太空、缺乏人類現場支持、真空及超低溫等惡劣環境下以自主運行模式完成任務，航天器全生命周期內的運營風險較高；②航天工程的復雜性。航天工程系跨學科集成，跨行業協作，系統龐大，參與人員眾多，技術和管理復雜性高；③航天工程的先進性。航天工程系統和產品研制需要集最新科技成果之大成，即需要綜合運用相關專業領域最前沿的研究成果，使得航天工程成為技術先進性最為突出的復雜工程系統。中國商業航天市場規模在政策和資本等多方加持下，2015-2021年中國商業航天產業保持著22．3%的年均復合增長率。iiMediaResearch（艾媒咨詢）數據顯示，2020年中國商業航天市場規模已經突破1萬億元；預計未來3年，產業將繼續以超20%的增長率進行擴張，預計2022年將突破1．5萬億元，2024年有望達到2．3萬億元。航天行業發展歷程1971年，前蘇聯發射了世界第一座空間站禮炮一號，在軌運行近半年后，禮炮一號空間站結束任務。輾轉來到1986年，和平號空間站核心艙發射升空，由此開啟了人類長時間駐留空間的歷史。和平號空間站運行的15年間，共有31艘載人飛船、62艘貨運飛船與其對接，28個長期考察組和16個短期考察組先后訪問過和平號空間站，共進行了16500次科學試驗，完成了23項國際科學考察計劃。直到2001年和平號空間站墜落于南太平洋預定海域。1998年，至今還在運行的國際空間站曙光號功能倉發射升空，后續國際空間站的建成，延續了人類駐留太空繼續完成科學實驗的使命。預計2024年到2028年間，國際空間站也將退役。截至目前，尚無新的國際空間站建造計劃發布。在此期間，中國天宮空間站核心艙預計2021年發生升空，整體空間站預計2022年投入使用，曾經將中國拒之門外的歐美排我性太空聯盟進得以進一步瓦解。而此舉也意味著，困擾中國多年的長時間空間環境問題得以解決，未來天宮空間站內的科研實驗和相關技術驗證，都將對中國未來空間技術和自然科學的進步提供巨大支撐。而且隨著詹姆斯韋伯太空望遠鏡在今年大概率發射升空，美國X37B空天飛機及中國可復用航天器的重大突破，未來長期駐留空間的太空應用將成為國際航天的發展重點，這些都勢必讓中國航天的戰略重心，由空間往返，向空間駐留轉移。2020年全球共發射衛星1281顆，其中星鏈衛星占833顆，2021年疫情如能得到穩定，衛星發射數量將創下新高。如果排除星鏈衛星數量對數據的干擾，可以發現自2018年開始，全球對于空間應用的探索與開發迎來新高潮，各類科學、深空探測和技術驗證類衛星和航天器發射占比顯著提高，2019年達到峰值45．4%，2020年驟然降低亦是疫情影響。這背后得原因是：隨著運載能力和科技能力的提高，衛星和航天器等載荷質量和能力都得到了有效提升，這使人類具備了在宇宙中實踐更多新技術的能力，這些能力如果成為生產力，就需要大量試驗衛星驗證。量子通信、空間站、引力波探測以及新型太空望遠鏡等復雜應用都將享受衛星工業能力提升帶來的支持，廣義上看，星鏈衛星本身也是新的空間應用。并且，這個趨勢伴隨而來的問題是，新型材料和新技術需要在空間中得到可行性的驗證，這亦會促進科學驗證類衛星的發射規模。通常這類材料和技術驗證衛星需要至少兩年的在軌時間監測，可以預計2022到2024，科學驗證類衛星的成果會集中顯現。2016年6月25日，長征七號從海南文昌發射場順利升空并完成任務。對標美國卡納維拉爾角空軍基地，這標志著我國也擁有了可最大限度利用地球自轉慣性的優質發射場。經過四年的發展，長征五號，長征五號B，長征七號甲，長征八號等高性能新火箭，都從文昌順利升空，并完成包括天問一號在內的深空探測任務的發射，基建保障能力得到完美驗證。進入2020年，中國航天產業鏈上相關的民營機構加快基礎設施的建設，在全球各地相繼建好測控站，并與國際機構達成戰略合作，提高了中國測控能力，并以商業化的方式，在一定程度上降低了成本。但相比于美國和俄羅斯這兩個傳統航天強國來說，我國基礎設施還需要繼續強化，美國不僅在發射場數量上有優勢，僅卡納維拉爾角空軍基地一處發射場的發射工位，就比中國四個發射場發射工位的總和還要多。而且值得注意的有兩點，第一是美國很多發射場是只供近地軌道發射的，第二是藍色起源和SpaceX這兩個商業航天公司均有屬于自己的專用發射場。航天是一個需要實證和技術驗證的系統工程，所以這些低軌發射場和專用發射場，對美國本土的航天技術發展大有裨益。2016年至2019年，美國探空火箭發射次數呈現上升趨勢，探空火箭以及由常規火箭送入軌的試驗衛星，都是為了下一代技術儲備進行的必要實驗，而中國在這方面卻略顯保守。實際上對于中國的商業航天來說，迅速積累大量實驗數據，是有效降低航天整體成本，提升效率，研發新材料等科研任務的重要方法，隨著中國整體航天能力的增強，未來實驗驗證體系也必然隨之完善，由此會帶來新市場和新需求。除此之外，基于星鏈計劃帶來的全球低軌星座熱潮，也將為中國航天帶來新的需求。除了低軌通信星座以外，低軌導航增強星座，低軌物聯網星座都是基于低軌技術衍生出來的新生事物，這些星座在理論上可以對當下互聯網公司、新能源汽車公司、智能裝備公司和智慧城市等產業鏈相關方的建設提供助力，無論哪一個星座率先組網，都將引爆這個市場。火箭是目前人類往返宇宙空間的最主要手段，但是航天的需求、技術的難度以及空間里可做的事情三者制約著火箭的發射成本，而往往需求和成本之間又互為因果，所以產業內常常陷入一個死循環。這個死循環的邏輯對于中國航天的潛在傷害非常大，因為在元器件生產領域，規模效應起不來就不會有更多的商業機構涉獵其中，當競爭者固定，訂單固定以后，所有的弊病就會逐漸爆發，隨之而來的效能問題就會成為產業的慢性病。這是中國航天火箭產業鏈的基本環境。對于航天產業自身來說，其無法控制航天需求的多寡，只能從產業自身著手，破開上述死循環，所以降低火箭的發射成本就是制約全球航天產業發展最核心的問題。對于外界來說，火箭運輸工具的屬性與地表運輸工具之間的近似性太大，以至于大家都會以制造業的思路去審視火箭，這樣一來，制造工藝，原材成本等與物料息息相關的問題免不了成為最核心關注的問題。但實際上，火箭作為發射服務的一環，從立項設計到最終發射是一個龐大的系統工程，每一個分系統的制造環節，其問題源頭都可以追溯到設計和系統工程理念方面的問題。火箭無論是哪一個分系統，其邏輯都是要從設計線，生產線，測試線依次思考，而顯然在生產和測試端能解決的問題有限。一系列測試和生產制造的問題，其根源都是設計之初的自身實用主義，導致系統整合在一起的時候，多了過多的冗余對接流程。這種對接流程不但使各系統更加繁瑣，電氣元件越來越多，管線電纜越來越復雜。還為發射前的總裝和檢測帶來了隱患。歷史上有一些發射任務出現問題，就與接口過多有關。如今模塊化生產已經成為工業口的趨勢共識，理想狀態下，每個系統之間的接口對接，只需要一進一出，并且需要保障不同功能所用接口的制式相同。這樣做的好處不僅僅是結構簡單化，還可以大幅節約測試成本，幾乎只用一次測試就可以完成。對于最核心的動力系統，占全箭成本的70%到80%，所以其他系統無論采取怎樣的方式降低成本，都不會對整枚火箭成本有實質性的影響。而火箭的動力系統隨著火箭發射任務的結束，就一次性的消耗掉了，只要不對一級火箭進行回收，這70%到80%的成本就絕無降低的可能，這也是為什么不能以工業生產的視角對待火箭產業鏈的核心原因。而要解決動力系統的可