商业化微小卫星产业发展趋势及思考

周英庆罗超倪涛叶沙琳（上海航天技术研究院 上海卫星工程研究所微纳卫星系统工程中心）



商业化微小卫星产业发展趋势及思考

周英庆2罗超1倪涛2叶沙琳2（1上海航天技术研究院 2 上海卫星工程研究所微纳卫星系统工程中心）

随着新型小卫星技术的成熟，从空间轨道获取新数据的前景吸引越来越多的公司投身微小卫星领域，巨大的市场潜力和利润增长空间也招揽了巨额的投资，使微小卫星产业正呈现一种前所未有的繁荣景象。互联网思维、大数据的引入，使该领域形成了一种全新的商业形态，激发了一场卫星应用和运营模式的革命，加速了微小卫星产业的发展和市场的活跃度。但由于供应链、产业链正处在不断发展和完善中，因而还存在很多的可能性和不确定性。

1　微小卫星产业蓬勃发展，市场前景广阔

近年来，微小卫星这一新兴产业日趋壮大，不计其数的公司进入该领域，并策划建立大大小小的微小卫星星座项目，其中，颇具代表性的有：

2009年，谷歌公司（Google）提出“O3b Networks”，即为非洲以及其他发展中国家的30亿人口提供高速上网服务。O3b星座每次发射4颗卫星，目前已完成第三次发射，完成12颗卫星在轨部署，该星座最终将含120颗卫星。其轨道高度为8000km、轨道倾角0°，可以对中低纬地区实现无缝覆盖。

2014年1月起，行星实验室公司（Planet Labs）的“鸽群”（Flock）星座项目通过多次的发射和在轨释放，目前已有90余颗3U立方体卫星在轨服务。该星座可以每24h对全球进行一次成像。

2014年2月，媒体发展投资基金（Med i a Development Investment Fund）提出外联网（OUTNET）项目，通过构建几百颗1U立方体卫星星座，建立全球免费网络。

2014年3月，美国天空盒子成像公司（SkyboxImaging）计划建立由24颗120kg的“天空卫星”（SkySat）星座，分处4个不同极轨轨道，提供高分辨率图像和全天侯视频图像，用于商业销售。

测试中的美国“天空卫星”

2014年7月14日，美国太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰-9（Falcon-9）火箭成功发射6颗“第二代轨道通信”（Orbcomm-G2，165kg）卫星，2015年12月完成后续11颗卫星的发射。该轮任务完成后，“轨道通信”策划后续还将有30颗卫星的增量。

2015年1月，伊隆·马斯克（Elon Musk）提出4000颗卫星的星座计划，旨在构建全球高速互联网，覆盖地球任何一个最偏远的角落。美国太空探索技术公司已向美国联邦通信委员会（FCC）提交了该计划的正式申请。

2015年6月，一网公司（OneWeb）宣称将与多家公司合资构建由900颗卫星组成的互联网卫星星座，预计于2018年发射。

2015年8月，三星公司（SAMSUNG）提出“空中互联网”计划，欲发射4600颗低地球轨道微型卫星，打造全球性廉价空中网络，每月可在空间传输1泽字节（1Zetabyte）。

微小卫星发射数量统计

微小卫星发射数量预测

随着数量巨大的微小卫星项目出台和实施，在过去5年里，微小卫星领域行业整体增长6倍多，目前业内已有800多家公司。该领域的交易活动连续3年直线增加，2015年的交易数量和投资数额都达到近4年的新高。全球正掀起一场采用新型小卫星探索空间的投资和应用狂潮。

据美国SpaceWorks商业咨询公司发布的《全球1～50kg小卫星市场需求评估报告》显示，自2009年起，1～50kg微小卫星发射数量呈现逐年增长的趋势，尤其在2012-2013年间净增长了60颗，增幅达231%；而在2013年发射92颗的高基数下，2014年仍增长了66颗，增幅达72%。同时，SpaceWorks商业咨询公司通过对已公布的和策划实施的微小卫星发射计划进行统计，预测在2015-2020年间将会有1860～2610颗微小卫星的增量。

在微小卫星的应用方面，SpaceWorks商业咨询公司也做出了统计。可以看出，微小卫星因其灵活、高效的特点，使其应用领域十分广阔，能够承担对地观测/遥感、通信、技术试验、科学研究等多类型的任务。在微小卫星发展之初，主要应用于技术试验和科学探测方面，分别占整个应用领域的55%和21%。随着技术水平不断发展成熟，微小卫星的应用领域从技术验证为主向业务应用为主快速发展。其中，技术试验方面的应用由55%降为20%，而对地观测/遥感领域的应用由12%增长为52%。未来将以对地观测/遥感卫星为发展重点，科学、通信也是重要应用方向。

北方天空研究所（NSR）的研究报告也给出了类似的结论：微小卫星应用于对地观测领域的份额将会进一步增大，卫星对地观测市场在2024年的营业额将达到45亿美元，比2014年营业额的23亿美元增长将近1倍，而其中很大一部分增长都要归功于微小卫星。尤其随着亚米级甚至0.50m以下高空间分辨率图像的出现，微小卫星星座使得对地观测图像数据质量达到了一个前所未有的高度。同时，它的高回访频率使得连续性高速数据获得成为可能。而大数据分析等技术的运用，将让中分辨率和高分辨率图像数据的价格下降，这些都使得对地观测市场急剧扩张，并在新市场和垂直细分领域中创造更多的利润。例如，出于国防和情报需求，对农业、灾害、林业和野生动物以及金融服务等垂直领域市场来说，微小卫星解决了“数据缺乏”这一困局。据北方天空研究所预测，到2024年底，将要发射的纳卫星和微小卫星中40%将用于对地观测。

微小卫星应用统计（数据源：SpaceWorks商业咨询公司）

2　微小卫星产业运营体现互联网创新模式

商用微小卫星入轨开启了卫星大数据时代，随着互联网时代的发展，未来全球卫星应用将会与全球导航、移动互联网、物联网、智慧城市建设、信息化战争深度融合，卫星应用更加贴近大众生活，并形成一种全新的商业模式。与传统卫星不同，微小卫星运营模式具备以下4个特征。

（1）以数据应用为主，互联网思维特征明显

现在的卫星市场，真正让投资者看重的是必将与一系列轨道技术融合的大数据、互联网和全球市场情报，是数据、软件和服务，而不是基础设施或卫星本身。

以美国天空盒子成像公司和数字地球公司（DigitalGlobe）为代表，这些公司以出售商用高分辨率图像产品和服务作为获取利润的主要来源。通过研发高分辨率成像卫星，同时提供卫星数据查询平台，将互联网与高分辨率卫星群结合在一起，打造出一个独特的数据来源。这些数据可支持在国防和情报、民间机构、地图制作和分析、环境监测、油气勘探、基础设施管理、互联网门户网以及导航技术领域的广泛应用。天空盒子成像公司成功将微小卫星遥感技术与云服务、大数据、定制服务等创新运营模式有机结合，大大降低了用户的使用门槛，重新定义了商业卫星的价值和市场。随着政策的开放，数字地球公司在2015 年2月正式公开销售分辨率为0.3m的卫星图像数据，这些图像与航空遥感图像相比，在数据价格、全球覆盖性以及数据更新周期方面更具优势，因而将使数字地球公司获取更大的全球天基对地观测市场份额。基于互联网思维的数据应用服务，不但成为了该公司的标记，同时也为其创造了巨大的利润。

装配中的美国“第二代轨道通信”卫星

（2）基于成熟供应链和服务外包体系

成熟的产品供应链机制和非核心业务部分服务外包，优化了微小卫星企业的资源配置，通过重组价值链，降低了成本并增强了企业的核心竞争力，因而越来越成为微小卫星产业的主流模式。

在供应链方面，以“空间创新解决方案”（ISIS）和立方体卫星（CubeSat）为代表，微小卫星研制生产基本具备成熟的供应链机制，标准化、模块化的产品体系逐渐形成。例如，立方体卫星商店（CubeSatShop）可提供十二大类共计80套模块的完整DIY卫星解决方案，可满足通用化承载与投送系统的承载要求，形成了统一的机械、供电、通信标准，扩展出了完整的立方体卫星产品体系，用户可根据自身需求定制选购，形成不同质量、不同用途的个性化卫星产品。

在服务外包方面，以美国轨道通信公司（ORBCOMM）和天空盒子成像公司为代表，或按需定制采购，或自己设计并将生产制造和测试部分外包，有效发挥了优势，节约了资源。例如，“第二代轨道通信”是由内华达山脉公司（SNC）研制。而天空卫星-1和2由天空盒子成像公司设计制造，接下来的13颗“天空卫星”将由劳拉空间系统公司（SS/ L）［已被加拿大麦德联合公司（MDA）收购］制造；下一代的卫星原型将由天空盒子成像公司设计制造，之后再由劳拉空间系统公司制造后续的卫星。

（3）定位于特定细分市场

未来市场是以消费者为中心的市场经济，取代以厂商为中心的工业经济。基于微小卫星不同客户群的特征，进行市场分析和格局划分，明确企业的优势和机会所在，选择对其发展最有利的市场，是微小卫星企业发展的必然诉求。此处以天空盒子成像公司和美国轨道通信公司为代表举例。

天空盒子成像公司利用其生产的高分辨率对地观测卫星，致力于提供地貌详图和高清视频，市场定位为卫星图像数据客户。美国轨道通信公司则利用其小卫星移动通信系统，致力于构建天基互联网，市场定位为卫星通信客户。在特定的市场定位下，天空盒子成像公司秉承着“让精确的地理信息变得易于获取和可用”的理念，针对市场需求进行了进一步的细分，将可提供的图像划分为0.31～20m间约11个不同的分辨率等级，用户可根据需要进行个性化、有针对性的购买。

（4）产业链持续分化、洗牌和调整

微小卫星因其自身特点打破了传统空间领域的技术壁垒、研发周期和资金门槛，并开拓了新的市场，带动了下游的影响分析、资产跟踪和连续性高速数据获取等商业模式的爆发式发展。该行业目前正处于早期发展阶段，随着大量的、新的、未被开发的市场逐渐被打开，一个新的发展关键点也随之出现。在技术上，需要不断研究如何提高数据的质量、控制使用和集成的难易程度，以满足来自最终用户市场的大型、复杂的需求。在运营上，需要在资产性能、服务提供和商业利润中间取得平衡。而目前大部分微小卫星公司都采用垂直整合的方式，这种方式虽然可以更好地控制产品，但在其系统和目标市场完全确立前，其经营成本均超过营业收入。因此可以预计，在接下来很长的一段时间，该产业的模式都将处在不断的发展和进化中。为适应行业发展和提高竞争力，置身其中的各个公司相应也要经过不断的变化和剧烈的重组，这种重组将进一步激发行业潜力，加快发展的进程。此处以西班牙德莫斯公司（Elecnor Deimos）和意大利易吉欧公司（e-GEOS）为代表举例。

西班牙德莫斯公司成为加拿大厄斯卡斯特公司（UrtheCast）星座任务计划的战略执行伙伴，承担项目中地面站构建、合成孔径雷达（SAR）载荷集成、任务分析和飞行动力学研究。加拿大厄斯卡斯特公司星座项目意在构建世界第一个多谱段光学和合成孔径雷达全集成的商业化地球观测卫星星座。这一战略联盟增强了西班牙德莫斯公司在卫星系统集成、地面系统构建和飞行动力学方面的能力，有助于打开空间应用新市场，并提高在获取美国航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）项目中的优势竞争力。

作为意大利空间通信集团（Telespazio）的子公司，意大利易吉欧公司依靠高精的技术水平和集团内大量公司的市场占有，及各公司在产品供应链中的大力协同，极大地提高了公司的竞争优势，使其处于国际领先水平。

3　商业化微小卫星发展思考及建议

不计其数的星座项目，数以亿计的巨额融资，让微小卫星产业成为了风口浪尖的航天“新宠儿”。迅猛增长的行业态势凸显了市场的巨大前景，却也不能规避其作为新兴行业的固有特征。配套产业的发展、行业政策的许可、产业规模的实现，都将成为发展的制约因素，甚至可能是致命的。是否能够顺利突破这些关卡，才是检验微小卫星产业未来发展的试金石。因此，对微小卫星产业现状进行细致剖析，提出三点思考和建议：

突破发射瓶颈，紧跟产业步伐

随着微小卫星产业的迅猛发展，数量激增，与之匹配的发射问题日益凸显。受发射场和发射窗口制约，商业发射机会少，协调及等待周期长，存在延期等不确定性。同时，发射价格高，低成本小型运载工具发展不充分，都成为限制微小卫星发展的瓶颈问题。

SpaceWorks商业咨询公司的统计数据表明，随着微小卫星的爆发式增长，而每一年的运载火箭发射总数及用于微小卫星的运载数量仍旧保持不变，同时运载的延迟发射导致很多微小卫星不得不延迟发射或寻求别的发射机会。因此，SpaceWorks商业咨询公司认为，历史数据证明，现有的运载容量不能有效满足未来微小卫星的市场需求。

从发射价格来看，目前报价最低廉的太空探索技术公司的猎鹰-9的标准发射费用是5600万美元，而联合发射联盟公司（ULA）的报价为4.35亿美元，中国“长征”系列运载火箭的最低发射费用为6000万美元。以猎鹰-9运载至低地球轨道（LEO）的最大承载能力13150kg计算，平均每千克的发射费用约为4万美元。这对于1颗上亿元的大卫星而言或许可以称作廉价，可是对于1颗成本仅为几十万或上千万美元的微小卫星而言，发射成本甚至超过了卫星研制本身。

如果发射问题不能解决，微小卫星的产业很有可能面临令人扼腕的发展窘境。因此，近年来，国外致力于开发各种形式的卫星发射和部署模式，如，通过空间站进行卫星部署，采用战斗机进行卫星发射，建立商业发射场，降低发射成本等。通过采取一系列的措施，力求突破发射瓶颈，为微小卫星创造更多的入轨和应用机会，保持微小卫星产业的持续增长和升温。

就国内而言，尚未建成商业化运作发射场，所有发射计划均由国家统筹，存在着发射机会少、发射审批流程复杂及周期较长、市场和价格体系不规范等问题，无法适应微小卫星快速发射的市场需求。要打破这一窘境，建议从以下三方面着手：一是要创造尽可能多的微小卫星发射机会。通过合理统筹、有效规划，充分利用运载余量用来提供小卫星搭载。同时，策划专用发射机会，尽快研制低成本小型运载工具并投入使用。二是规范实现标准化星箭接口，实现卫星与运载的快速匹配，缩短接口协调时间，从而提高发射效率。三是精简发射申请手续，优化发射审批流程，甚至有必要建立一套专门针对微小卫星的快速响应机制，以适应微小卫星快速发射的特殊需求。

改革测控、运管体制，发展商业模式

随着微小卫星、卫星星座的发展，测控网将面临着需测控支持的卫星数目多、多颗卫星同时过境、卫星相继过境间隔时间缩短等新形势。传统单颗卫星的测控任务已不能满足需求，测控网还应具备对多颗卫星的同时测控支持、多颗卫星及星座在轨运行管理的能力。这意味着不但能提供入轨段和运行期间多颗卫星的同时测控支持，同时能够对大量卫星的长期在轨运行进行管理。随着微小卫星的数量逐年猛增，“星多站少”的问题愈发突出。

传统的地面测控系统是以单用户为背景，根据各类卫星的不同任务和应用，进行定制化的测控和在轨运行管理。每研制1颗新型卫星，都需要经过一个漫长的定制周期，并花去巨额的费用。这种定制模式在传统大卫星领域已有效运行多年，但显然无法适应高效率、低成本的微纳卫星发展。由此看来，建立一套商业测控管理体制，对市场化行为进行规范、指导和约束，是适应微小卫星发展的必由之路。

同时，现有地面系统条块分割，各类卫星各自为战，资源和信息无法共享，造成了应用效率较低，存在一定程度的浪费。未来微纳卫星的发展，必须是基于大数据、网络化、信息化的时代特征，充分发挥卫星组网、系统运行、全球资源共享的优势，既可以实现卫星工作效率、工作范围及信息的时效性的大幅提升，同时也可以避免重复投资，充分发挥航天系统和测控网的利用率和效益。从国内来看，目前尚无明确的法律法规对境外资源的利用进行规范。而国际空间数据系统咨询委员会（CCSDS）已经提出了一系列标准，以促进卫星运控与数据接收的国际合作。通过采用该标准的数据结构和信息传输体制，单个测控站可以满足多个星座、不同用户的测控要求，同时适应多用户、多数据类型的任务，便于实现国际测控资源的交互支持，有利于实现航天测控服务的低成本。

充分发掘微小卫星应用潜能，提升优势

微小卫星的应用十分广阔，能够承担对地观测/遥感、通信、技术试验、科学研究等多类型的任务。但是目前应用的微小卫星主要集中在技术试验和科学研究方面，虽然正在从技术验证为主向业务应用为主转化，但仍然有很大的应用潜能亟待开发。

从任务类型看，行星实验室公司、天空盒子成像公司等已经证明近地轨道纳卫星星座可以稳定提供超高分辨率的遥感数据，达到商用级水平，可以相信其水平还将随着“鹰眼”（Kestrel Eye）纳卫星等任务的开展而迅速提高；同时，科学探测仍然是微纳卫星星座的主要任务，也是优势任务，具有其他天基系统无法替代的多点原位测量能力。

从服务对象看，微小卫星以迄今最高性价比航天器的身份，迅速占领了商业图像数据服务市场，所有对大跨度、高实时、高分辨率图像敏感的行业都被微小卫星群网所吸引，例如，地理位置服务、农作物监管、突发灾害应急响应等方面。可以想象，随着轨道高度的下降，分辨率的优势将进一步提升。可以相信，低轨、亚轨道、甚至高层大气层将在很长一段时间内被其统治。但受制于运载与推进能力，高轨和深空暂时还无法直接成为微小卫星的舞台，但天基二次部署有可能带来解决方案，从而拓展微小卫星的应用。

目前，微小卫星虽然发展迅速，但相比较大卫星而言，在分辨率、幅宽、寿命等单项性能方面的优势并不是很明显，因此，必须充分发挥微小卫星组网运行的优势，如依靠低成本研制的高分辨率微小卫星，组网增大对地观测覆盖面积和缩短重访周期，虽然寿命短，但可以不断更新替代，实现长时间的在轨观测。通过不断探索和挖掘更具优势竞争力的微小卫星应用方式，成为主流卫星的应用互补甚至替代，引领并逐渐改变主流市场需求。

未来，对地观测将会是微小卫星应用的一个重要方向。随着我国陆地资源卫星、气象卫星、海洋卫星、遥感系列卫星等初具规模，数据质量不断提升，建议扶持类似美国数字地球公司和法国斯波特成像公司（SPOT Image）等的商业渠道和运营模式，重点发展销售卫星遥感数据产品并提供服务的商业模式。同时，通过统筹各类卫星数据，实现全球服务，增强国际竞争力。

4　结束语

商业化微小卫星产业的迅速崛起是卫星发展的时代所需，它不但引领了一种全新的卫星研制生产和运营模式，同时开创了卫星数据应用更广阔的空间。可以想象，经过有效的规划和发展，该产业未来前景巨大、能量惊人。中国航天科技集团公司杨保华副总经理曾指出，这是一个全新的卫星时代，我们要允许各种设想百家争鸣；这是一个亟待探索的领域，我们要鼓励各种成果百花齐放；这是一个任重道远的征程，我们的精神要百折不挠，坚持不懈，开创微小卫星辉煌发展的新纪元。

Development Trend of the Commercialized Microsatellite Industry