來源：錦緞（ID：jinduan006） 作者：知勇
在今年（2022年）之前，衛星通訊還是個小眾的領域。直到9月2日華為余承東透露華為Mate 50將推出“向上捅破天”的全新通信技術，一夜之間，衛星通訊成了輿論熱議話題。
9月6日華為新品發布會上，捅破天的技術如期而至——北斗短報文功能，在無地面網絡信號覆蓋的特殊環境下，華為Mate 50可以通過暢連App將文字和位置信息發往外界，并支持多條位置生成軌跡地圖。
就在前后腳的功夫，老對手蘋果也在秋季發布會上推出支持衛星通信的iPhone 14全系產品。通過手機內定制組件和軟件，iPhone 14可連接到衛星的獨特頻率，并將求救信息發送給指定救援機構。
時隔兩年，兩大行業頂尖高手再次過招，不過側重點變成了衛星通訊功能。華為作為通信行業的資深玩家，支持衛星通訊功能可以說水到渠成。但對于蘋果手機，信號差已是公開的秘密，你連地面信號都沒有優化好，怎么也能跟著“捅破天”？
具體再來看華為、蘋果的衛星通信：
服務范圍方面，目前華為的衛星通訊功能僅限中國大陸地區，而蘋果的服務計劃是從美國和加拿大兩個國家開始。
費用方面，華為每月免費30條，蘋果直接表示未來兩年內不會收費。
功能體驗方面，華為主要支持純文本、地理位置信息；蘋果支持發送的信息更加豐富，包括醫療ID、緊急問卷信息、地理位置和電池電量等，這意味著蘋果發送的衛星急救信息需要更多的帶寬。另外蘋果手機上的求助信息發出去之后，還能夠收到緊急求援機構的回復。
從公開信息比較，蘋果的衛星通信功能相比華為毫不遜色，甚至某些方面功能更強。正所謂術業有專攻，為什么深耕通訊行業三十多年的華為卻被蘋果這個門外漢追上了？
01 蘋果身后的星鏈生態圈
【1】什么是星鏈？
所謂星鏈是指用在地球軌道上布置一系列衛星來組成通信網絡系統，將信號覆蓋整個地球，每顆衛星相當于太空的大號基站。最為人所熟知的就是Space X的星鏈計劃：發射1.2萬顆通信衛星到地球軌道上，以實現能夠覆蓋全球的高速衛星通信網絡。
話說回來， 星鏈并不是一個新概念 。最早可追溯到上世紀80年代摩托羅拉公司啟動的“ 銥星計劃 ”——11年時間，耗資50多億美元，共發射66顆衛星。
不過由于時間跨度長，銥星系統建成之初也到了地面2G網絡普及階段，加上銥星手機售價高昂，銷量慘淡，用戶群的收入遠不足以支撐銥星系統每年幾億美元的維護費。最終銥星系統投入商業化運營不到一年，就宣告失敗——66顆衛星成了美麗的流星。
其實從技術角度講，銥星計劃最早采用星鏈的概念，率先打造出衛星通訊網絡，在當時無疑是十分領先的。然而就是技術過于超前，實在無法商業化，最后成了令人惋惜的先烈。
【2】美國星鏈發展到什么程度了？
由于衛星通信投資大、技術壁壘高、開發周期長，在“銥星計劃”之后的20年，一直沒有面向普通消費者的衛星通信手機上市。不過人們從未停止對衛星通信網絡的探索，最具代表性的就是馬斯克在2002年成立的美國太空探索技術公司 Space X 。
2015年，馬斯克再次提出了“星鏈”計劃，讓衛星互聯網重新進入大眾的視線。
2018年3月，Space X用獵鷹九號火箭成功發射2顆試驗用小衛星并開展對地通信測試。
2019年5月23日，Space X用獵鷹9號運載火箭成功將星鏈首批60顆衛星送入軌道。
截至今年8月份，Space X已經發射了3208顆衛星 ，其在軌通訊衛星數量全球領先，馬斯克的布局速度之快，實在令人乍舌。 目前Space X在全球20多個國家擁有將近50萬用戶。 如果一切順利，Space X將在全球范圍內提供更低成本的互聯網連接服務。
圖1：SpaceX星鏈發射計劃，資料來源：偲睿咨詢，首創證券
盡管馬斯克的星鏈被定義成商業衛星網絡，但其應用范圍廣泛，甚至適用于軍事領域。比如今年的俄烏沖突，星鏈便展示了巨大的軍事價值——在俄羅斯摧毀中斷了烏克蘭地面通信服務的情況下，馬斯克很快為烏克蘭部隊提供了星鏈網絡服務，幫助后者實現對外聯系。這次“實戰演練”不僅讓馬斯克名聲大噪，也讓世界各國認識到 星鏈的戰略意義 。
對比當年的“銥星計劃”，如今Space X的星鏈數據傳輸速率更快，覆蓋范圍更廣，并且衛星的造價和發射成本也實現指數級下降。 同時，SpaceX還在創造越來越多的紀錄。在今年8月26日，馬斯克在推特宣布，明年即將推出的第二代星鏈可以直連手機，即使所有的手機信號塔都癱瘓了，星鏈的通信服務也能正常進行。
圖2：在移動應用程序上管理SpaceX的星鏈，資料來源：SpaceX官網
短短二十年時間，Space X從一家初創民營企業成為集衛星制造、火箭發射和回收、地面站建設、衛星運營和服務為一體的明星火箭公司，成為估值超千億美元的獨角獸。
其實說到底，Space X的成功與美國這片足夠肥沃的航天土壤是分不開的。
首先，美國航天工業底蘊深厚，擁有上千家供應鏈配套企業以及數量可觀的頂尖從業人員；第二，美國對衛星通訊網絡的探索更早，并且較早開放了商業航天，允許民營企業涉足；最后海外擁有更加完善的資本市場，為Space X這種高風險、超長回報周期的高科技公司提供足夠的“燃料”。
當然，美國除了馬斯克的星鏈，還有 全球星公司 ， 即蘋果14的衛星通訊服務商 。不為大眾熟知的是，全球星公司已經有超過30年歷史了，早在1991年6月，美國Loral公司和高通合資成立了“全球星項目”，并在此基礎上成立了全球星公司。在1998年2月，全球星就發射了第一顆衛星，并于2000年2月在48顆衛星和4顆備用衛星的基礎上，開始全面提供商業服務。截止目前， 全球星已經在10個國家取得了陸地許可證，覆蓋大約7.5億人口。
回到華為和蘋果身上，這次高手對決并不是因為華為通信技術不如蘋果，核心原因是雙方背后的衛星通訊網絡不同（ 國內北斗系統擅長的是精準的定位和導航等，對標國外的GPRS ）。 從另外一個角度講，是蘋果背后的更加成熟的星鏈生態圈幫扶著追上了華為。
02 中國“星鏈”還處于爆發前夜？
【1】中國“星鏈”開啟加速度
回顧我國50余年的航天發展史，從第一顆人造地球衛星“東方紅一號”到長征系列火箭，到神舟載人系列火箭，再到天和核心艙，取得的成就可謂舉世矚目。但在商業航天和通信衛星方面，其發展速度和規模相對滯后。
雖然從時間維度看，國內開展低軌通信衛星在軌試驗并不比Space X的星鏈計劃落后——早在2014年，我國就發射了“靈巧”通信試驗衛星。但是發展至今，僅有為數不多的通信試驗衛星發射，整體還處于試驗驗證階段。
直到2020年4月，國家首次將 衛星互聯網 納入“新基建”政策支持的重點方向。同年9月，中國向國際電信聯盟（ ITU ）遞交了頻譜分配檔案，計劃建設兩個名為GW-A59和GW-2的寬帶星座，其衛星數量達到12992顆。
2021年4月，國資委宣布成立中國衛星網絡集團有限公司，專門負責統籌空間互聯網建設的規劃與運營。與此同時，中國航天科技集團、中國航天科工集團等“國家隊”推出的鴻雁星座、虹云工程、行云工程等衛星網絡工程也在加快進度布局中。
圖3：中國星網申報星座信息，資料來源：新浪科技（創事記），國際電聯
另一方面，在民營商業航天領域，我國同樣也在加速構建完善商業生態。自從《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015-2025年）》發布以來，藍箭航天、零壹空間、星際榮耀、銀河航天等民間商業航天企業紛紛加入布局通信衛星行業，助力中國航天事業。
2018年10月，藍箭航天在酒泉衛星發射中心發射了全國首枚民營運載火箭。
2020年1月，我國首顆通信能力達10Gbps的低軌寬帶通信衛星——銀河航天首發星發射升空，衛星順利進入預定軌道。
2020年11月，星河動力自主研發的“谷神星一號（遙一）簡陽號”商業固體運載火箭成功發射，順利將北京國電高科科技有限公司天啟11星精確送入預定軌道。
2022年5月，深藍航天自主研發的“星云-M”1號試驗箭完成了1公里級垂直起飛及降落（VTVL）飛行試驗，成為全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收復用全部低空工程試驗的公司。
2022年5月，藍箭航天完成80噸級液氧甲烷發動機整機試車，標志著中國民營企業首次掌握百噸級液體火箭發動機的全部關鍵技術。
到了今年7月6日，海南商業航天發射場項目開工儀式在海南省文昌市舉行，這是我國首個商業航天發射場，未來將進一步提升我國民商火箭發射能力，有效助力國內構建火箭鏈、衛星鏈產業生態體系。
【2】降低發射成本成為重中之重
跟當年的載人航天一樣，中國“星鏈”正在快速追趕，但同時也要冷靜地分析中外的差距。其中衛星發射成本是繞不開的話題。
以往在航天工業，重心在不惜代價確保產出高品質和可靠性的火箭，不用太在意成本，達成目標是第一任務，這也導致火箭發射成本高昂。而馬斯克的第一性原理是要盡量降低成本，作為私營創業公司， Space X要求火箭的研發和制造不斷追求成本極限，尋找安全可靠與成本效率之間的最佳平衡點 。
2018年2月，Space X重型獵鷹火箭成功發射并回收了兩枚助推器，一度震驚全行業。到去年年底，Space X完成第100次回收火箭，成為標桿民營航天企業。伴隨著獵鷹9火箭重復回收的成熟應用，世界各國紛紛掀起火箭回收技術的研發熱潮。
除了火箭的回收再利用，Space X還有一個顛覆行業的優勢，就是采用“一箭多星”發射方式。其實我國也采取這種方式，不過一般是一箭三星、一箭四星。而SpaceX直接做到了一箭60星，這得益于獵鷹火箭驚人的運載能力——64噸，相當于一次可以將滿載的波音747推入太空。
最終，火箭回收+一箭60星讓Space X的衛星發射成本大幅度降低。 相比傳統火箭動輒上千萬美元的發射費用，Space X的星鏈計劃的單次發射成本僅120萬美元左右 。目前獵鷹火箭的商業報價比我們長征三號火箭的報價還低一大截。（ 注：長征三號是我國對外最便宜的報價 ）
雖然中國的可回收火箭項目始于2011年，和Space X公司提出的可回收火箭研發計劃幾乎是同一時間。不過我們至今還沒有性價比較高的可回收火箭。
圖4：獵鷹9號火箭和60顆衛星，資料來源：百度
實際上，可回收火箭并非馬斯克的獨門絕技。馬斯克既不是火箭回收概念的提出者，也不是最早進行可回收火箭發射試驗的，但他卻率先將這一理念投入商業化并且導入批量化應用，將火箭發射成本大幅拉低。除此之外，馬斯克還在其他方面挖空心思省錢。
舉例來說，Space X的獵鷹1號火箭采用一臺梅林發動機，而獵鷹9號火箭采用9臺梅林發動機“并聯”，最新的獵鷹重型火箭則是將3個獵鷹火箭9號火箭“并聯”在一起，也就是27個梅林發動機。簡單來說，馬斯克用一款發動機造出了獵鷹1號、獵鷹9號、獵鷹重型等一系列火箭，馬斯克這種搭“樂高積木”的做法毫無疑問顯著降低了火箭研發成本。
其實在特斯拉電動車上，我們同樣可以看到上述降本理念的體現，比如使用寧德時代磷酸鐵鋰電池、采用硬件成本更低的純視覺方案、研發4680電池和一體化壓鑄等?？梢哉f，從車身到電池再到自動駕駛方案，馬斯克都在試圖把成本控制到極致。（ 特斯拉的內飾一直被詬病，與其說是簡約設計，不如說是為了省錢。 ）
整體而言，民營企業在美國的航天活動中一直承擔重要的責任，尤其是馬斯克的Space X，很大程度上促進了航天商業化和供應鏈生態圈的發展。相較之下， 我國的商業衛星開放時間相對較晚，衛星發射和研發長期由國家隊主導，民營航天企業還處在初級成長階段 。
中國航天領域需要出現更多的供給和創新。不止是將火箭送上天再收回來，還要形成一套新的極為高效的研制模式、低成本的制造模式和成熟產業生態圈。未來我國也有望開啟國家隊帶領，民營航空企業深度參與的新模式。
同時，隨著航天產業鏈上的市場化突破，接下來也會吸引更多新的創業者和優秀資本進入，提升航天產業的活力和效率。
03 全球星鏈競賽開場
【1】先到先得——星鏈布局已到緊要關口
雖然地球之外的空間浩渺，但是低軌通信衛星的理想高度是離地面550公里左右，太低或者太高都不適合。也就是說，在這個理想高度上能夠容納的通信衛星數量是有限的，業內專家推測大約可容納6萬多顆衛星，那么該怎么分配太空資源呢？
目前，國際電信聯盟等機構基本上實行的是“先到先得”原則——誰先把這個地方占上了，這兒就歸誰。而Space X一家就規劃近70%的發射量，如果星鏈計劃的4.2萬顆衛星都上天，那其他后來者的衛星根本找不到落腳的位置了?？鋸堻c說，星鏈計劃是“走自己的路，讓別人無路可走”。
當前中國在5G領域已取得全球領先水平，正在開啟6G的探索。過去從1G到2G網絡，其實都是基于地面基站通信的網絡，而6G很有可能需要天地一體化的布局。 假設6G需要融合衛星通訊，屆時低軌道的通訊衛星將成為部署6G的關鍵，這意味著任何一顆通信衛星都將深刻影響中國6G網絡的進程。
顯而易見，低軌衛星通信網絡已成商業航天技術、軍事戰略博弈和大國較量的必爭之地。甚至可以說，未來誰控制了地球軌道，誰就擁有真正的主導權。正如當年的大航海時代，最終控制了海洋就成為最大的贏家。
【2】各國開啟星鏈競賽
總的來說，中國“星鏈”建設剛剛啟動，還處于初級階段。而在今年2月份，歐盟宣布投入60億歐元來打造自己的衛星互聯網，其余像俄羅斯、韓國、加拿大、印度、德國等國家也在緊鑼密鼓地布局本國“星鏈”，星鏈競賽開始進入白熱化階段。
更嚴峻的是，根據國際電聯規定，在申請衛星軌道和頻率后，必須在限定7年內發射衛星，否則超過有效期，申請的軌道就會作廢 。所以接下來的數年時間，中國的衛星制造和發射需要提速，勢必迎來一波高峰期。
另外，考慮到低軌衛星壽命為5到7年，按照中國星鏈約1.3萬顆計算，最長7年就要換一遍，相當于每年約更換2千顆衛星。如何打造一條完整的從衛星制造到衛星發射的產業鏈已是當務之急。
圖5：各國星鏈規劃，資料來源：浙商證券
【3】打造中國星鏈產業鏈
按照中國“星鏈”的規劃，接下來幾年時間中國將要發射近1.3萬顆通信衛星，按照1000萬元的單價估算，這就是一個全新的千億級市場。而且部署完成之后，每年也有近200億的更換需求。
當然衛星通訊是一個復雜的系統工程，對技術、可靠性、研發資金等要求都很高。其產業鏈主要可分為三大環節：上游的衛星制造、衛星發射、地面設備；中游的衛星運營及服務；下游的大眾消費通信服務、衛星固定通信服務和衛星移動通信服務等。
在衛星的制造生產領域 ，主要由中國航天、中國衛星、中國空間、上海航天等少數企業主導。
在衛星制造元器件領域， 值得關注的是相控陣天線，這是低軌通信衛星的核心系統，其中相控陣T/R組件成本占比超過了一半，主要有鋮昌科技、國博電子等企業。另外值得關注的SoC/FPGA等數據處理芯片主要由復旦微電、歐比特和部分科研院所提供。
在衛星發射領域， 過去主要由國家隊主導，現在民營企業也開始大步入局，也出現一些被稱為“中國版Space X”的民營火箭公司。比如前文提及的星河動力、藍箭航天、零壹空間、星際榮耀等，九天微星等。雖然他們大多還未上市，但已經具備不錯市場競爭力，值得我們長期跟蹤關注。
在通信衛星地面設備領域 ，主要集中在天線、移動終端、地面接收站等產品研制和系統軟件集成等領域，典型企業包括華訊方舟、海格通信、中國衛星等。
隨著低軌通信衛星進入高頻次批量發射階段，各環節需求將迎來預期增長，將帶動產業鏈相關公司將明顯獲益。
圖6：中國通信衛星行業產業鏈，資料來源：浙商證券
整體而言，中國有著相對悠久的火箭和衛星研發歷史，是全球為數不多的擁有航天工業稟賦的國家。雖然我們和美國還有一定差距，但是隨著國家隊和民營企業的不斷協同創新，中國通訊衛星行業將很快進入一個空前繁榮的新階段。
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