商业卫星发展战略解析研究

谢士琴

（中国软件评测中心，工业和信息化部软件与集成电路促进中心，北京 100048）

0 引言

进入21世纪以来，随着各国科技发展、军事建设和航天经济活动的需求日益增多，航天事业蓬勃发展，体量越来越大，应用越来越深入，领域越来越广泛。商业航天是全球航天事业发展到一定阶段的必然产物，也是未来全球航天产业发展的必由之路。我国发布的“十四五规划和2035年远景目标纲要”中指出，要“打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系，建设商业航天发射场。”美国在商业航天领域具有先发优势，其在商业卫星领域的战略布局以及在卫星导航、卫星通信、卫星遥感等业务领域的发展经验值得借鉴。

1 商业卫星整体发展趋势

商业卫星产业是商业航天的主要部分。卫星产业是资金和技术密集型产业，涉及高端制造、航天军工、通信等领域，其发展与全球宏观经济密切相关。作为全球经济和航天科技的领头羊，美国卫星产业的市场份额常年在40%以上。随着中国和印度等新兴航天大国的崛起，美国卫星产业近年来的市场增速有所下降，但依然占据市场主导地位。

近年来，美国一直在积极探索利用商业航天能力的方法，促进美国航天工业发展以及改善国家安全航天体系结构战略。2022年3月28日，美国商务部发布《2022-2026年战略计划》，提出“推进美国在全球商业航天工业中的领导地位”战略目标。2022年4月，美国太空司令部又发布《商业卫星整合战略》，提出要开发太空域感知框架，整合商业卫星通信能力，以更好地填补卫星能力差距。随着全球太空业务不断发展壮大，商业卫星行业一直占据太空业务主导地位，尤其以卫星导航、卫星通信、卫星遥感等为代表的卫星业务发展突飞猛进。

2 商业卫星行业需求分析

2.1 卫星导航

2.1.1 卫星导航市场概述

卫星导航在众多领域得到广泛应用。卫星导航产业是由卫星定位导航系统和用户终端系统制造产业、卫星定位系统运营维护和导航信息服务等方面组成的新兴高技术产业，其在交通运输、电力调度、救灾减灾、农林渔业、气象测报、水文监测、通信系统、公共安全等众多领域得到了非常广泛的应用，产生了较为显著的经济和社会效益[1-3]。根据欧盟航天计划机构发布的2022年市场报告，2021年全球导航卫星系统市场规模为1989亿欧元，该机构预计，到2031年全球导航卫星系统市场规模将增长到4920亿欧元，年均复合增速为9.2%。

全球导航卫星系统市场主要由四大卫星导航系统占据，分别为美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯系统、欧洲伽利略系统和中国北斗系统，其中美国的GPS应用最为广泛，在全球卫星导航市场中占有主导地位。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，主要目的是为美国陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通信等军事目的[4-5]。GPS具有高精度、全天候、使用广泛等特点，具有市场先发优势，其产业已形成了分工明确、层次清晰完整的产业链结构，GPS应用产业链示意图如图1所示。GPS终端厂商集成核心主板、射频天线、通信模块、数据链模块、蓝牙模块、Wifi模块、惯导模块、外观设计、结构设计、核心软件等形成高技术终端产品。解决方案提供商围绕客户的定制需求，结合终端产品，并开发集成应用软件、算法软件等，向用户提供完整的解决方案。系统集成商以及服务提供商为用户提供系统集成和高精度卫星导航定位服务。

图1 GPS应用产业链示意图

2.1.2 美国卫星导航战略分析

为了更好地规范和促进GPS的市场应用，美国总统多次签署了卫星导航战略相关的定位（Positioning）、导航（Navigation）和授时（Timing）服务（简称PNT）行政令。2020年2月，美国总统签署行政令。行政令指出，天基系统提供的PNT服务已经很大程度上成为各个领域的隐形关键技术工具。由于PNT服务的广泛应用，一旦此类服务中断或被操纵，将会对美国的国家安全和经济安全产生不利影响。行政令旨在确保PNT服务的中断或操纵不会破坏其关键基础设施的可靠性和有效运行。2021年1月，美国总统又发布航天政策令《美国天基定位、导航与授时（PNT）政策》，为美国天基PNT计划和活动制定行动指南，使GPS及其增强系统更好地为美国国家和国土安全、民用、商业和科学领域服务。2022年，美国政府又发布了相关报告，明确了GPS现代化建设相关发展路线以及资金投入预算等情况，以加快推进第三代GPS卫星和后续卫星的部署替代工作。总体而言，近年来美国连续发布多项GNSS相关政策，一方面是受到以中国北斗卫星导航系统为代表的市场冲击，另一方面是为了继续保持美国在全球导航卫星系统服务方面的领导地位，以进一步维系其太空优势。

2.2 卫星通信

2.2.1 卫星通信市场概述

卫星通信是利用卫星作为中继站，通过反射或转发无线电波，实现两个或多个地球站之间的通信[6]。近年来，随着技术的进步、成本降低以及低轨卫星通信系统巨大商业价值的突显，全球通信卫星入轨数量快速增长。根据美国忧思科学家联盟UCS（The Union of Concerned Scientists，简称UCS）卫星数据库统计，截至2022年4月30日，全球在轨运行卫星共有5465颗，其中美国有3433颗。发射通信卫星（包含星链卫星在内）超过总数的80%。中国有541颗卫星在太空上运作，排名世界第二。卫星通信由于其特殊的服务场景和客户群体，其市场收入主要来源于政府部门。全球政府部门收入约占该行业一系列主要公司总收入的21%。

美国政府是全球商业卫星通信产业的长期客户，也是卫星通信产业的重要合作伙伴。2019年，美国国防部的卫星通信需求为每秒30Gbps，其中13Gbps由商业卫星行业支持。美国国防部每年花费约10亿美元用于卫星通信容量租赁，与其签订合同的主要卫星运营商的可用总容量到2022年增至5600Gbps。

2.2.2 美国卫星通信发展状况

美国从20世纪60年代初期就已开展通信卫星事业，当时美国的“电星”(Telstar)、“辛康”(Syneom)和“晨鸟”(EarlyBird)等卫星技术就已处于世界领先水平。后来由于出口管制将通信卫星及其相关元器件技术列为与国家安全有关的武器产品技术，对相关国家，特别是中国，实行禁运，使美国通信卫星产业受到了较大影响。在卫星通信历史中，美国的“铱星计划”是第一个卫星通信计划，由美国曾经的通信巨头摩托罗拉公司于1987年提出，目标是直接解决当时基站覆盖技术难题，使人类通信进入卫星时代。“铱星计划”虽然由于种种原因未成功实施，但是开启了个人卫星移动的先河，并在国防、远洋、旅游探险等多个场景找到应用落地，也验证了近地轨道星座作为移动通信的可行性，同时也激发了美国Starlink卫星星座的建设计划。

美国SpaceX公司的Starlink（星链）是世界上最大的卫星星座，利用低地球轨道提供宽带互联网，能够支持流媒体、在线游戏、视频通话等。据公开数据统计，截至2023年3月30日，SpaceX现已累计发射81批、4217颗星链卫星。自从2021年开放用户预订以来，Starlink在全球已拥有超100万注册用户，目前可在45个国家使用，未来将服务扩展至亚洲、非洲和中东地区。总体而言，随着美国卫星制造技术的快速发展和近几十年来积累的卫星研发经验，现今以“星链计划”为代表的美国卫星通信技术也一直处于全球领先水平。

2.3 卫星遥感

2.3.1 卫星遥感市场概述

随着经济全球化大发展和航天航空技术的科技大爆发，卫星遥感技术的市场应用规模不断扩大，商业遥感卫星进入技术和产业全球化大发展时代。根据美国卫星产业协会(SIA)信息显示，2020年全球卫星遥感服务市场规模达到了26亿美元。根据《中国航天科技活动蓝皮书（2021年）》发布的各国遥感卫星发射数量统计（见图2），美国和中国占据较大的份额。2021年，全球发射191颗遥感卫星，其中，美国遥感卫星发射数量为86颗，占全球比重达45.03%；中国遥感卫星发射数量为61颗，占比31.94%。根据UCS Satellite Database各国拥有遥感卫星数量统计，截至2021年12月，美国拥有的遥感卫星数量排名世界第一，数量为464颗；其次为中国，拥有遥感卫星超过260颗。

图2 2021年全球遥感卫星发射情况统计

2.3.2 美国遥感卫星发展状况

20世纪80年代开始，以美国为代表的商业遥感卫星产业发展走上正轨并逐渐进入成熟期。美国的光学遥感卫星技术一直处于全球领先水平。美国通过积极的政策导向和资金扶持，推进了新一代遥感卫星的研发和商业化市场推广，探索并打造了“政府监管、企业运营、官助民办”的卫星商业化发展模式。通过为政府提供商业遥感卫星技术服务，与政府部门达成了长期合作。目前，美国商业遥感卫星服务体系主要以Landsat系列、WorldView系列、GeoEye系列等卫星星座为主要代表。其中美国的WorldView系列中的WorldView3卫星和WorldView4卫星可以提供0.3米分辨率的光学遥感卫星影像，代表了当前全球商业遥感卫星最高水平[7]。

3 结语

与美国相比，我国商业卫星发展起步较晚。通过借鉴美国在商业卫星领域的战略布局及其在卫星导航、卫星通信、卫星遥感等业务领域的发展经验，以构建我国的商业卫星基本体系框架，进一步发展我国的商业航天事业。

一是加大政策引导和资金支持，促进产业高质量发展。出台商业卫星产业支持性财税政策，探索设立产业发展相关引导基金，对我国企业在北斗导航卫星、商业通信卫星、商业遥感卫星等关键技术研发、建设卫星基础设施、实施重大制造和示范应用等方面给予资金支持，鼓励金融机构创新对商业卫星企业的金融服务，支持优势商业卫星企业上市融资。

二是加强卫星相关技术和产品的设计、研发和测试评估。推动商业卫星产业上中下游关键环节的设计和研发，强化卫星制造、软件开发、运营服务、安全检测等方面的技术、标准及应用测试，构建协同高效的北斗导航卫星、商业遥感卫星、商业通信卫星等自主可控的商业卫星技术创新体系。

三是构建创新发展生态，培育产业集群。推动卫星制造、软件开发、运营服务、卫星检验检测和认证评估等相关企业参与创新生态建设，支持通过股权投资、技术联合攻关、合作共建等方式组建专业化商业卫星企业，推动以北斗导航卫星、商业遥感卫星、商业通信卫星等项目重大应用示范带动产业发展，集聚产业链上下游企业，培育卫星产业集群。