美国SEI公司发布全球50kg以下微纳卫星市场预测报告

张召才　姜焱（ 北京空间科技信息研究所　 深圳航天东方红海特卫星有限公司）

美国SEI公司发布全球50kg以下微纳卫星市场预测报告

张召才1姜焱2（1 北京空间科技信息研究所2 深圳航天东方红海特卫星有限公司）

2016年，美国航天工厂企业股份有限公司（SEl）发布了《微纳卫星市场预测（2016）》报告，这是该公司自2008年以来连续发布的第9版《微纳卫星市场预测》报告。报告基于该公司“卫星发射需求数据库”（LDDB），对全球1～50kg质量范围的微纳卫星市场发展情况进行了预测。笔者把《微纳卫星市场预测（2016）》报告的主要预测数据及观点整理成文，并做了简要分析。

1　运载火箭发射延迟及失败显著影响微纳卫星发射数量

据《微纳卫星市场预测（2016）》报告数据，2015年全球仅发射131颗1～50kg微纳卫星，相较2014年大幅下滑了约17%。2015年初，SEI公司曾预测2015年全球发射的1～50kg微纳卫星数量相较2014年将增长35%，但受火箭发射延迟及发射失败影响，2015年实际发射的1～50kg微纳卫星数量显著下滑。当前，“一箭多星”是微纳卫星发射的主流方式。美国、俄罗斯、欧洲、中国、印度等都具备“一箭多星”发射能力，以多星共享或搭载发射的方式，将大批量微纳卫星以较低成本一次性发射入轨。因此，一旦运载火箭发射失败或延迟，将会对微纳卫星发射数量形成明显冲击。例如，2014年10月，“安塔瑞斯”（Antares）火箭发射失败；2015年6月，猎鹰-9（Falcon-9）火箭发射失败；2015年11月，“超级斯届比”（Super Strypi）火箭发射失败。3次失败累计造成51颗小卫星损毁。此外，2015年有2枚火箭发射延迟，分别是“安塔瑞斯”火箭推迟18个月和猎鹰-9火箭推迟6个月，也降低了微纳卫星搭载发射的机会。

2　全球微纳卫星市场需求量继续快速增长

SEI公司预测数据显示，2016-2022年，全球对1～50kg微纳卫星的市场需求保持逐年增长趋势，且需求总量达到3000颗。

SEl公司预测的全球1～50kg微纳卫星市场需求数据

笔者认为，全球微纳卫星市场需求量保持高速增长的原因主要包括两个方面。一是1～50kg以下微纳卫星性能不断提升，其应用领域不断延伸，从工程教育、科学与技术试验等领域向实用化、业务化、装备化发展，在对地观测、环境气象、数据采集等应用领域已实现了业务化应用，成为大型、中型卫星等传统卫星系统外的有效补充，并带来了全新的应用模式和应用理念，引得政府部门和商业公司纷纷提出创新的微纳卫星计划。如，美国陆军计划发展的“隼眼”（Kestrel Eye）计划，单星质量45kg，具备1.5m分辨率，目前已完成第二阶段研制，在轨飞行验证后即可批量发射并构成多星星座，面向基层作战部队提供军事作战支持。行星实验室公司（Planet Labs，现已更名为行星公司）以3U立方体卫星构建的全球迄今规模最大的光学成像星座“鸽群”（Flock），单星分辨率3～5m，并每年保持星座规模百星以上。此外，斯派尔公司（Spire）、普奈蒂克公司（Planetiq）等也已经发射或计划发射50kg以下微纳卫星，构建新型商业对地观测星座。

美国陆军发展的“隼眼”卫星（左图为第一代卫星构型，右图为第二代卫星构型）

二是现役运载火箭提供大量搭载发射机会，新型专用火箭研制快速推进，并即将形成业务发射能力，为微纳卫星以低成本进入空间提供更多选择。现役火箭方面，以2015年发射情况看，美国宇宙神-5（Atlas-5）火箭和猎鹰-9火箭是发射50kg以下微纳卫星数量最多的火箭，两型火箭均完成了3次发射任务，分别搭载发射了41颗和27颗50kg以下微纳卫星。此外，中国的长征-6和11火箭、印度的“极轨卫星运载火箭”（PSLV）等也搭载发射了微纳卫星。新研专用火箭方面，政府主导的小卫星专用火箭遭遇挫折，商业公司研制的小卫星专用火箭即将在2016年迎来广泛的首飞试验热潮。一方面，美国国防高级研究计划局（DARPA）取消了“空中发射辅助太空进入”（ALASA）计划，美国军方主导的“超级斯届比”火箭也遭遇首次发射失利；另一方面，维珍银河公司（Virgin Galactic）、火箭实验室公司（Rocket Lab）等商业公司研制的新型低成本、小运力火箭进展顺利，即将在近2年执行首次飞行试验。这些专用火箭一旦具备业务应用能力并投放到全球商业发射市场，将对全球1～50kg微纳卫星市场形成良性刺激，带动微纳卫星发射数量快速增长。

几种典型的小卫星专用火箭

3　微纳卫星小型化趋势明显，10kg以下微纳卫星占据主流

1～50kg微纳卫星可细分为1～10kg和10～50kg两个质量区间。从历史发射数据看，微纳卫星小型化趋势异常显著，1～10kg纳卫星发射数量占比不断提高，是1～50kg微纳卫星发展最为活跃的部分。这一趋势主要得益于立方体卫星的不断发展与成熟。立方体卫星概念自1999年首次提出后，其最初主要在高校小范围内发展，并随着能力提升不断被政府部门和商业市场关注，快速成为热点发展领域，发射数量急速增长，成为推动1～50kg微纳卫星高速发展的主力军。将1～10kg纳卫星进一步细分看，1～3kg纳卫星（一般为1U或2U立方体卫星）占比将显著降低，其在1～10kg纳卫星中的占比从2009-2013年的71%降低至30%以下；4～6kg纳卫星（一般为3U立方体卫星）占比快速提升，其在1～10kg纳卫星中的占比从2009-2013年的23%提高至60%。

2000-2015年期间全球发射两类微纳卫星数量变化

1～10kg纳卫星发展变化趋势

SEl公司预测的未来3年1～50kg微纳卫星资产属性

SEl公司预测的1～50kg微纳卫星应用领域

4　商业应用需求占据七成份额，对地观测领域保持绝对领先

据《微纳卫星市场预测（2016）》报告数据，2016-2018年，全球1～50kg微纳卫星中有70%为商用微纳卫星。商业市场是推动微纳卫星高速发展的核心动力。尽管微纳卫星最初由政府和高校主导发展，并在工程教育、技术试验等领域取得一定应用，但其发射总量始终维持相对稳定水平。自2013年行星实验室公司开始发射其“鸽群”星座后，全球1～50kg微纳卫星发射数量才实现飞跃式增长，并保持持续“井喷”态势。行星实验室公司商业模式的成功，使得资本市场快速关注这一新兴市场，并相继催生了阿根廷卫星逻辑公司（Satellogic）、美国斯派尔公司、黑天全球公司（Blacksky Global）等新兴公司。这些初创公司纷纷提出基于微纳卫星的大规模星座，进一步推动了商业市场发展。

从应用领域看，业务型微纳卫星发展占据主导地位，科学与技术试验卫星占比不断下降。其中，对地观测卫星发展最为活跃，2016-2018年占比达到73%，相较2009-2015年占比增长接近1倍。对地观测微纳卫星发展最为活跃，主要得益于以下几方面。

一是全球信息化浪潮提高了对地球大数据的需求，卫星遥感应用从关注空间分辨率向兼顾空间分辨率和时间分辨率发展，并且从关注全球态势变化的宏观维度看，时间分辨率在特定应用需求下成为比空间分辨率更重要的性能指标。应用需求的改变使得构建全球快速重访的大规模遥感星座成为迫切需求。微纳卫星具有单星成本低、可编队组网、可批量发射部署的天然优势，成为构建全球数据快速更新的遥感星座的理想选择。如美国行星实验室公司基于3U立方体卫星构建的“鸽群”星座，单星分辨率仅为3～5m，但支持“永远在线”（Always On）工作模式，可对陆地自动成像。

二是光学成像载荷微小型化技术不断发展，使得研制具有业务应用能力的对地观测微纳卫星成为现实。美国航空航天局（NASA）每年资助发展的创新前沿技术均包含微小型光学成像载荷项目，欧洲航天局（ESA）于2014年也支持开展了适用于立方体卫星的微小型多光谱成像载荷的研制。政府部门投入资金培育创新技术，商业市场广泛应用政府支持发展的前沿技术，这一产学研模式在微纳卫星领域得到有效运用，并助推了对地观测微纳卫星的发展。

三是对地观测市场不断细分，为技术创新、应用创新以及新兴公司提供了发展空间。微纳卫星对地观测应用从传统的中分辨率光学成像，逐步向光学分辨率不断提高、环境气象应用快速发展迈进。自行星实验室公司构建了规模超过100颗的光学遥感星座后，美国又涌现了斯派尔、普奈蒂克、地理光学（Geo-optics）等公司，这些公司借助“全球定位系统”（GPS）无线电掩星技术，提出并发展了全球覆盖的气象卫星星座项目。其中斯派尔公司已率先启动业务卫星部署，其“狐猴”（Lemur）星座规模将超过100颗，是全球首个由商业公司发起并建设的商业气象卫星星座。斯派尔公司除提供气象数据及增值服务外，其“狐猴”星座还搭载了“船只自动识别”（AIS）载荷，可提供海运管理服务。

SEI Released Market Forecast Report of Nano/Microsatellites