空天地一体网络是面向未来的通信网络，卫星互联网是打通空天地大互联不可缺少的 一环。随着信息技术的发展，人类活动对通信网络的要求持续提高，移动通信从 2G 发 展到 5G，网络速度从约 100kbps 提升到 5G 时代的 1Gbps，25 年间提升了 1 万倍。随 着人类活动和经济生产活动的不断扩大，我们进入了万物互联的新时代，对网络通信的 需求也从速度提升，逐步向通信互联时间、互联空间等领域全面拓展，现有通信网络对 山区、沙漠、海洋、天空等人际活动稀少的地方覆盖严重不足，而虚拟现实、自动驾驶、 物联网等新产业也对通信容量、通信延迟提出了全新的要求。空天地一体化网络技术在 新时代的需求下应运而生。
卫星互联网具备广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点，是空天一体网络的必要组 成部分，其在国防军事和民用领域有着极为广泛的应用和巨大的潜在价值。 军用：卫星互联网在国防领域具有巨大潜力。其在战争中的运用包括：支持网络舆论、 保障地面任务、串联情报信息、支撑精确打击、支援无人机作战、反网络电子干扰。具 备的潜在战斗能力包括：目标侦察能力、电子对抗能力、反导拦截能力、通信保障能力。 2020 年美国陆军与 SpaceX 签署合作研发协议，将 Starlink 宽带卫星连接到军事通信网 络。从当前的趋势看，Starlink 的技术将从民用为主转为军民共举的方向，成为美军未 来作战理念新载体。
民用：卫星互联网是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的有效手段之一。目前，地 球上超过 70%的地理空间，涉及 30 亿人口未能实现互联网覆盖。卫星互联网具备广覆 盖、低延时、宽带化、低成本等特点，是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的重要手 段之一，也是实现网络信息地域连续覆盖的有效补充。
1）广覆盖：可实现全球宽带无缝通信。传统地面通信骨干网在海洋、沙漠及山区偏远 地区等苛刻环境下铺设难度大且运营成本高，在互联网渗透率低的区域通过部署传统通 信骨干网络进行延伸普及已存在现实障碍。据 ITU 统计，2021 年全球仍有 37%的人口 未接入互联网，非洲等地区 4G 网络覆盖率仅在 50%上下。
相较而言，卫星互联网拥有“上帝视角”的优势，可以向全球各个地域提供信息通信服 务，从而实现全球宽带无缝通信。目前已有多家卫星联网公司给出了覆盖全球或是覆盖 全球大部分地区的计划，卫星通信实现全球无网络死角指日可待。
2）低延时：可实现延时与地面网络相当。对于延时敏感类业务，如：金融交易、网络 游戏、虚拟现实等，其对传输时延有着极高的要求。以 SpaceX 披露的其星链互联网测 试结果，星链互联网的下载速率为 102 至 103Mbps，上传速率为 40 至 42Mbps，延迟 为 18 至 19 毫秒。根据数据，美国固定宽带的平均延迟为 22 毫秒，移动 网络的平均延迟为 39 毫秒。星链互联网的延迟已与地面宽带大致相当。
3）低成本：建设成本低于地面通信设施。SpaceX 的官方消息称，Starlink 卫星通信星 座的总投资额约为 200-300 亿美元，折合人民币 1300-2000 亿元，初期需要 50-100 亿 美元才能全面投入运营。而地面 5G 的部署成本，据麦肯锡预测，第一轮全球 5G 部署 将投入 7000-9000亿美元，且2030年仅有美国、中国、欧洲等地区可以享受5G网络。 由此可见，卫星互联网建设与地面通信设施建设相比，其成本具备很大优势。
4）宽带化：高通量卫星技术日渐成熟。高频段、多点波束和频率复用等技术的使用显 著提升了通信能力，降低了单位宽带成本，能满足高信息速率业务的需求，极大的拓展 了应用场景。4G 系统要求的下行速度平均为 100Mbit/s 左右，5G 要求的下行体验速率 要达到 1Gbit/s，峰值速率最高要达到 20Gbit/s，Starlink 卫星通信星座全球测试的结果 峰值速率能够达到 649Mbit/s，SpaceX 平均速率目标为 50-150Mbit/s，可见 Starlink 卫 星通信星座能达到的速率与 4G 的水平基本持平。从用户容量上看，Starlink 单星通信容 量已经与单个 5G 宏基站的容量基本持平，理论带宽也已接近 5G，随着技术的成熟、传 输速率的提升，卫星通信宽带化的特点将进一步凸显。
卫星通信是当今必不可少的通信方式之一。卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站 转发或反射无线电信号，在卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间的通信。卫星通 信是航天技术和现代通信技术相结合的重要成果，在广播电视、移动通信及宽带互联网 等领域起到了广泛的应用，是当今必不可少的通信方式之一。 卫星通信本质上是利用通信卫星作为中继站而进行的一种特殊的无线电中继通信。卫 星通信系统由通信卫星、通信地球站分系统、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统 等四大功能部分组成。
通信卫星占全球在轨卫星半数以上，是人类最为高频使用的航天器之一。截止 2022 年 5 月 UCS 公布的数据，全球共有在轨卫星 5465 颗，通信卫星数量达 3613 颗，比例达 66%，占据了在轨卫星的半壁江山。
轨道与卫星的使命密切相关，根据轨道高度不同，通信卫星常用轨道包括低地球轨道、 中地球轨道和地球静止轨道。按照卫星的任务要求，选择最有利的运行轨道是轨道设计 的首要工作，根据其运行轨道距离地面的高度来分类。
从带宽角度看，卫星通信可分为宽带通信和窄带通信，Ka 频段的宽带通信是重要发展 方向。宽带通信卫星大多采用 Ka 频段，主要目标是通过卫星进行话音、数据、图像和 视频的处理和传送，为多媒体和高数据率的互联网应用提供一种无所不在的通信方式。 宽带通信卫星较以往的通信卫星最大的区别在于，其可以提供的业务由低速业务及话音 业务变为互联网和多媒体业务，目前全球多国都已开始研制和建造宽带通信卫星。
卫星通信的应用场景及潜在应用场景非常广阔。卫星通信应用场景横跨军民，根据 UCS 数据，截止到 2022 年 5 月，在轨卫星中商业用途卫星占比达 77%，军事用途卫星占比 为 10%。根据卫星的不同应用场景，卫星通信可分为电视及声音直播、边远地区通信shadowrocket安卓使用教程、 专用网通信、双向数据分发（如高速互联网接入、物联网）、军用通信等。
高通量通信卫星（HTS），亦叫超高吞吐量通讯卫星，高通量通信卫星常利用频率资源 的多倍复用来提高吞吐量，能提供传统卫星的数十倍甚至上百倍的容量。高通量通信卫 星的主要有 3 大特征：1）技术升级；2）频段拓展；3）轨道开发。这些特征使卫星具 备更大的通信容量，同时降低了单位带宽的成本。
1）技术升级：高通量卫星是相对于使用相同频率资源的传统通信卫星而言的，主要技 术特征包括多点波束、频率复用、高波束增益等。多点波束方面，使用大量点波束实现 广域范围覆盖；频率复用方面，点波束之间可以实现子波段的复用，增加频谱利用率和卫星通信容量；波束增益方面，波束宽度窄提高天线增益，降低终端天线口径，提高频 谱利用率，提高数据传输速率。 2）频段拓展：传统使用的 C、Ku 频段逐渐饱和，高通量卫星逐渐向更高频段发展，如 使用 Ka 频段的中国首颗高通量卫星中星 16 号，又例如银河航天的使用 Q/V 频段的 5G 通信卫星。使用如 Ku、Ka 高频波段，能有效提升通讯速率，同时高频段资源丰富可用 频带宽（Ka 频段可用频带宽高达 3.5GHz，超过现有 L、S、C、Ku 频段总和），但遇云/ 雨衰减较大。 3）轨道开发：与频段资源类似，轨道资源是稀缺资源，特别是赤道同步轨道仅此一条， 为了提供更高容量，也为了满足更高的通信需求，高通量卫星从以GEO（地球同步轨道） 为主导向 LEO（低地球轨道）延伸。
高通量卫星凭借高吞吐量、低单位带宽成本、数据传输速度快等优势，为通信卫星行 业带来了更多的应用可能，拥有广阔的商业化前景，市场空间巨大。美国在高通量卫 星领域世界领先，Viasat 公司的高通量卫星经过三代发展，已达到单星数百 Gbps 通信 带宽的能力（Viasat-3 容量将超过 500Gbps，甚至可达到 Tbps 级别）。
卫星通信采用高通量通信卫星是大势所趋。随着通信、互联网和多媒体应用的逐步普 及，卫星通信对于宽带化、高通信容量的需求越来越强烈，并伴随着制造技术的日渐成 熟以及发射成本的日渐低廉，卫星通信行业发展高通量通信卫星已成定局。高通量卫星 的应用场景也在不断地丰富，其在卫星数量、通信容量、市场需求和运营收入方面均实 现了快速增长。 2004-2020 年，地球同步轨道通信卫星年发射数量小幅上涨，但同步轨道高通量卫星 （GEO-HTS）数量大幅上升，2018 年达到高峰，但年发射数量为 2004 年的 4.3 倍，占 当年同步轨道通信卫星的 50%，由此可见消费市场对高通量通信卫星需求之旺盛。
我国高通量卫星与国际最先进水平相比还有一定差距，但一直持续突破和探索，从中星 16 到中星 26，我国已形成初具规模的高通量卫星产品家族和服务能力，中国卫通正在 积极开展我国第三代高通量卫星（容量将超过 300Gbps）。2023 年 2 月 23 日，我国首 颗超 100Gbps 容量的高通量卫星——中星 26 号卫星成功发射，该星是我国目前通信容 量最大、波束最多、技术最复杂的民商用通信卫星，中星 26 的成功发射入轨标志着我 国全面开启卫星互联网应用服务新时代。
低轨星座具备时延小、单星造价低、系统通信容量大等特点，在高通量卫星领域获得 更多青睐，是当下卫星互联网建设的主流选择。随着低轨卫星的技术日益成熟，结合 低轨卫星自身具备低成本、覆盖能力强等优势，目前低轨卫星的发射节奏远超高轨卫星， 截止至 2022 年 12 月 11 日，全球共发射低轨卫星 12516 颗，仅 2022 年全球共发射 2273 颗低轨卫星，占全年所有发射卫星数量的 98.6%。由多颗低轨卫星组网而成的星 座计划应运而生，再结合高、中、低轨卫星的特色与优势，组合构成卫星互联网，卫星 互联网作为地面通信系统的补充，正式迈入了普及时代。
空天地一体化网络已经成为包含中国在内的多个国家确立为面向未来的 6G 通信构架的 核心方向。在 6G 时代，天基（高轨/中轨/低轨卫星）、空基（临空/高空/低空飞行器） 等网络将与地基（蜂窝/WiFi/有线）网络深度融合，构建起全球广域覆盖的空天地一体 化三维立体网络，为用户提供无盲区的宽带移动通信服务。目前全球国际组织已经开展 了针对空天地一体化网络的研究及标准化工作。
将卫星互联纳入 6G 网络核心架构是 6G 相较以往任何移动通信系统最深的变革之一。 6G 通信技术不再是简单的网络容量和传输速率的突破，更是为了缩小数字鸿沟，实现 全球无缝覆盖，实现“万物互联”这个终极目标，全面服务新一轮的技术创新和产业革 命。6G 网络架构的一个重大转变是：从地面接入向空天地海泛在接入的转变，需要支 持天基、空基、地基多种接入方式，固定、移动、卫星多种连接类型。作为未来通信重 要的基础设施，卫星互联网将为全球提供低成本互联服务。
世界各国对 6G 高度重视，纷纷启动相关研究和标准化工作，提前布局下一代移动通信 系统，并且瑞典、韩国等国已经明确在试点应用领域、时间节点上面作出了规划。
6G 时代是中国不会也不能错过的新时代，发展卫星互联网势在必行。我国从 4G 时代 开始开始布局上游核心领域如协议标准、基带芯片的制定和研发并且取得重要成果，在 5G 时代跃升世界一流的移动通信强国，华为对 3GPP 贡献了超过 25000 个标准，世界 排名第一。6G 时代也必将是中国不会错过也不能错过的新时代。
5G NTN 落地，逐步向实现空天地互联过度。传统卫星通信均需要专用的接收终端，受 限于专用终端的价格、体积，用户群体受限。2022 年 6 月，3GPP 正式冻结 5G Release17 版本， 支 持 手 机 与 卫 星 直 接 通 信 的 所 谓 “ 非 地 面 网 络 （ NonterrestrialNetwork，NTN）”功能被正式定义，手机直连卫星产业化向前迈进一大步。 高通、爱立信、泰雷兹、联发科、中兴等通信巨头的加入，极大推动卫星互联网走进大 众消费的进程。
1.3.3 移动通信巨头前瞻布局卫星通信与蜂窝网络融合，手机直连卫星时代已到来
卫星通信与移动通信走向融合是大趋势。未来移动通信网络将以地面蜂窝通信为依托、 卫星天基网络为拓展，构建星地融合一体化立体覆盖网络。从 2017 年到 2022 年间， ITU、3GPP 和 ETSI 大力开展并推动基于 5G 体制的卫星互联网星座组网探索，拉开了 卫星互联网与地面蜂窝系统体制走向融合的序幕。
手机直连卫星，移动终端厂商在卫星互联的布局已悄然展开。卫星连接可以帮助填补 地面蜂窝网络的空白，利用卫星互联网为手机提供服务已成为电信公司、手机制造商和 卫星运营商颇为关注的领域，多家厂商积极布局手机直连卫星的业务与产品。
卫星互联网的发展起始于 20 世纪 80 年代，至今已经历了 30 余年、三个阶段的发展。 目前已发展至与地面通信网络融合的第三阶段，以一网公司（OneWeb）、太空探索公 司（SpaceX）等为代表的企业开始主导新型卫星互联网建设。在这个阶段，卫星互联 网与地面通信系统进行更多的互补合作，融合发展。
第一阶段（20 世纪 80 年代末至 2000 年）：企图替代地面通信网络。这期间以铱星 （Iridi-um）、全球星（Globalstar）、轨道通信（Orbcomm）、“泰利迪斯”（Teledesic） 和“天空之桥”（Skybridge）系统为代表，力图重建一个天基网络，销售独立的卫星电 话或上网终端与地面电信运营商竞争用户。但因为这些系统对市场定位与用户选择的错 误、技术复杂、投入成本高昂、研发周期长以及系统能力落后，最终宣告失败。
第二阶段（2000—2014 年）：卫星成为地面通信的“填隙”。以新铱星、全球星和轨 道通信公司为代表，既为电信运营商提供一部分容量补充和备份，也在海事、航空等极 端条件下面向最终用户提供移动通信服务，与地面电信运营商存在一定程度的竞争，但 主要还是作为地面通信手段的“填隙”，规模有限。
第三阶段（2014 年至今）：卫星与地面系统融合发展。以一网公司(OneWeb)、太空探 索公司(SpaceX)等为代表的企业开始主导新型卫星互联网星座建设。卫星互联网与地面 通信系统进行更多的互补合作、融合发展。卫星工作频段进一步提高，向着高通量方向 持续发展，卫星互联网建设逐渐步入宽带互联网时期。
自 2015 年 SpaceX 发布 Starlink 计划以来，OneWeb、亚马逊等众多科技巨头相继发布 了卫星互联网星座计划，国际卫星互联空间争夺战的号角由此拉响；SpaceX 在 2019 年 开始加速推进星链建设，又一次将卫星互联网基建推向新的高潮。UCS 数据显示，全球 入轨的通信卫星由 2009 年的 30 颗提升至 2021 年的 1366 颗，复合增速高达 37.5%， 尤其是 2020 年后随着 SpaceX 公司的星链项目进入大规模建设阶段，通信卫星发射已 步入爆发式增长阶段。
由 SpaceX 星链建设引发的轨道和频谱资源争夺战愈演愈烈，各国的星座项目也相继从 申报进入了实质性的建设阶段，全球范围内的卫星互联网基建浪潮愈涌越强。仅 2022 年全球 186 次航天发射活动送入轨道的 2484 个航天器中，其中 2413 个运行于近地轨 道，占比超过 97%。
轨道和频谱不可再生，“先占永得”，极具战略价值。太空轨道与通信频谱是有限的资 源，全球遵循的是“先登先占、先占永得”的规则；根据中国信通院 2021 年 6 月发布 的《6G 总体愿景与潜在关键技术白皮书》测算，近地轨道卫星总容量约为 10 万颗，仅 SpaceX 的 Starlink 申请 4.2 万颗占据 42%（累计发射 4001 颗，截止 2023.03.10 日数 据），空间资源极为紧缺。在 SpaceX 之后各国相继发布了规模不一的低轨星座计划，以 应对低轨空间与频谱争夺战。
2.2 Starlink 一马当先，多项底层技术创新驱动全球航天产业变革
SpaceX 的 Starlink 是迄今为止成功发射卫星最多最快、获得落地批准国家最多、用 户数量规模最大、全球影响力最高的卫星星座。2022 年 12 月 19 日，SpaceX 公司宣布 其 Starlink 全球用户已超过 100 万，该宽带卫星网络目前覆盖全球七大洲 45 个国家， 地面站和用户主要分布在美洲、欧洲、澳大利亚。
SpaceX 在火箭制造、火箭发射、卫星制造等多项领域进行颠覆式创新，极大幅度的降 低了航天器入轨发射成本以及卫星制造成本，让超大规模星座建设得以实现；同时也为 世界其他国家航天产业发展提供新的思路。
在卫星发射上，Starlink 采用“一箭多星”方式和“火箭回收”技术，提高卫星部署 速度的同时大幅降低发射成本。火箭回收技术是降低发射成本的关键，SpaceX 用不到 10 年的时间实现“猎鹰”9 火箭从首飞到一级回收、一级复用、整流罩回收和整流罩复 用，通过持续改进技术方案，有效提高复用次数和效率并降低回收成本。
在一级火箭和整流罩实现回收和复用后火箭制造成本大幅降低，卫星发射成本也大幅 削减(-70%，未考虑回收后检测修理等成本)。中国航天专家、航空航天工程师联合组 织“小火箭联合会”的创立者邢强博士充分考虑了各项成本，假设第一级和第二级火箭 成本比例为 4.35:1，利润为报价 10%，一级火箭回收后检测维修成本不超过 295 万美 元，得出结论：同一枚火箭的第 8 次发射报价将会是一次性火箭的一半，如果平均每一 枚火箭能够发射 3 次的话，报价可以变为原报价的 63.1%。
SpaceX 在星链卫星设计中，采用高度集成平板设计、相控阵收发天线、霍尔推进器、 星间激光通信链路等新技术用以提升单星和星链的系统性能，并且卫星总体设计使其能 很好的适应一箭多星的发射模式。目前猎鹰 9 号采用星箭一体化设计已经实现一箭 60 星，据 SpaceX 称，未来使用 STARSHIP 飞船，每次可发射 110-120 颗卫星。
Starlink 十分注重研发、制造和发射的成本控制。通过模块化设计实现大规模批量生 产降低制造成本，“一箭多星”方式和“火箭回收”技术降低发射成本，使大规模部署 成为可能。根据马斯克介绍，Starlink V1.0 型卫星制造成本约为 50 万美元，采用猎鹰 9 号火箭发射，官方报价 6700 万美元，按照一箭 60 星的方案来估算，其单颗星发射成本 约为 100 万美元左右。
中国卫星互联网起步较晚但发展较快，多个项目布局中国版“星链”。Starlink计划推出 后一年左右，中国航天科技和航天科工集团，就分别提出了“鸿雁工程”和“虹云工程” 低轨卫星通信星座计划。当马斯克的 Starlink 率先进入商业化试运营的时候，我国互联 网星座也已经完成了第一轮投入期。2016-2018 年间，航天科技、航天科工、中国电科、 中国电信等央企纷纷提出了各自的低轨互联网星座建设方案，并陆续发射了试验星。 2020 年 4 月，国家发改委首次将卫星互联网作为网络基础设施纳入“新基建”范围， 明确了建设卫星互联网的重大战略意义。同年 9 月，以“GW”公司名义向 ITU 提交星 座频谱申请，包括 GW-A59 和 GW-2 宽带星座计划，计划发射卫星总数量达到 12992 颗。 从已经发布计划的卫星星座规划来看，卫星互联网卫星规划总数量超过 1.6万颗。目前 我国已经发布计划的星座项目大部分已经发射了试验星，暂未实现卫星组网。
国际互联网星座的发展经历了由衰转盛的过程。上个世纪兴起的以 Iridium、Globalstar 等为代表的通信卫星星座大部分于 2000 年前后宣告破产，在经过破产重组、调整业务 后，才具备了较强的商业竞争力，焕发生机并提供服务至今。近年来低轨道宽带卫星网 络系统再次呈现蓬勃发展的态势。以低轨道巨型卫星星座为特征，通过数百乃至数千颗 卫星提供全球范围的低时延宽带接入，Starlink、Oneweb、Lightspeed 等低轨道巨型星 座的出现为太空网络提供全新的选项。
卫星互联网星座由衰转盛的主要原因有：终端及服务价格的降低、市场定位的调整、 数据传输能力的提高。 压低价格方面：很多企业通过破产重组剥离大量债务降低系统成本，技术进步削减卫星 制造成本和火箭发射成本，使得更多消费者能够负担起卫星互联网服务。 市场定位方面：不再与地面通信正面竞争，而是作为地面系统的补充、与地面通信融合 发展，在架设地面通信系统成本过高的区域体现竞争力。 产品性能方面：相较传统带宽有限的 L、S、C 等频段，Starlink 等新兴互联网星座采用 带宽更宽的 Ku 和 Ka 等更高频段，卫星数量也远远大于早期的星座，故其数据传输速率 也大大增加，能够接入宽带互联网，从而带来更多的潜在用户。
中国星网路线渐清晰，进入加速建设阶段。早在 2016-2018 年，航天科工、航天科技 分别推出虹云、鸿雁星座计划开启了“中国星链”的探索，陆续发射试验星开展相关技 术验证工作；随着 2020 年 4 月卫星互联网首次纳入“新基建”范畴，卫星互联网的战 略地位得到进一步加强；一年后的 2021 年 4 月，国资委发文宣布中国卫星网络集团有 限公司（中国星网）成立，中国卫星互联网发展路线日渐清晰。 中国星网将成为中国卫星互联网的“总设计师”，统筹规划推动行业全面快速发展。中 国星网公司由国资委注资 100 亿元并 100%持股，在卫星互联网发展中承担着顶层设计， 资源整合，加强科技攻关，着力提高全产业链创新能力和整体效能，确保系统安全稳定、 自主可控的任务使命。中国星网公司在国资委企业名录排序 26，位于中国电信（23 号）、 中国联通（24 号）、中国移动（25 号）之后，有望定位为第四大通信运营商。 2022 年 2 月“星网工程”正式批复立项，中国星网计划建设一个包含 12992 颗卫星的 庞大星座系统。从目前已经发布规划的星座计划数量来看，未来中国星网将成为我国卫 星互联网行业的核心力量。2022 年 10 月星网公司通信卫星 01/02 招标结果公示，中国 卫星互联开启加速建设新征程。
国资牵引，央企总抓，国有企业与民营企业协力共创，中国卫星互联网产业有望实现 跨越式发展，率先实现空天地一体大互联。回顾海外卫星互联网发展，绝大多数星座 是由单个公司独立发起独立建设，在网络建设初期没有达到一定卫星数量难以形成有效的广域服务，初期投资成本极高；同时在大规模建设阶段单一公司很难具备年产成百上 千的卫星制造能力，对星座扩张能力产生制约；各家独立建设星座，难以在通信协议、 接收终端、基带芯片等环节形成统一标准，会进一步制约卫星互联网像蜂窝通信一样进 入千家万户。如铱星、Starlink 目前仍采用的封闭运营的模式，无法形成共享协同。而 我国卫星互联网建设由星网公司统筹，骨干公司协同，国企民企协力共创的模式，短期 建设速度落后于美国，但在充分吸取海外经验，统筹做好卫星通信与地面蜂窝骨干网络 协同，提前布局空天地一体万物互联协议制定等核心环节，有望借助后发优势实现跨越 式发展。
卫星频率和轨道资源属于不可再生资源，遵循“先占永得”原则，美国加速抢占频轨 资源倒逼我国低轨卫星建设加速。卫星频率和轨道资源是有限的战略资源，由国际电信 联盟（ITU）按照“先登先占，先占永得”的原则进行协调管理。卫星系统需要经过国 际申报—国际协调—国际登记的流程，才能被写入国际频率登记总表，得到国际认可与 保护。据中国信通院估算，地球近地轨道共可容纳约 10 万颗卫星。截至 2022 年 4 月 10 日，美国已申请低轨卫星超 5 万颗，是我国申请数量(约 1.6 万颗)的 3 倍以上，且已 占用低轨卫星通信的黄金频段(Ku 频段)。 在轨道资源方面：我国在轨卫星数量与美国相比仍有较大差距。航天器之间需要保持 安全距离以避免碰撞，因此尽管太空广阔，可用的轨道却是有限的。截至 2022 年底， 全球在轨航天器数量达到 7,218 个，其中美国 4731 个(占全球总数的 65.5%)，是中国 在轨航天器数量(704 个)的 6.7 倍。美国低轨和中高轨通信卫星数量遥遥领先，尤其是 具有低时延、发射成本低等优势的近地轨道卫星，形势更加严峻。
在频率方面：经过多年发展，优质频段都已被瓜分殆尽。较低频率的L、 S、C 频段资源几乎殆尽，Ku、Ka 频段是地球静止轨道宽带卫星的主用频段正在被大量 使用，目前巨头企业已提前布局 Q/V 频段。频谱资源与空间资源是卫星互联网发展绕不 开的两个必备要素，优质频率资源的缺失也将限制通信星座的通信带宽，使得通信卫星 星座的实际效能受到严重影响。 7 年限期推动全球卫星发射进程。为了避免了只申报不发射的“纸卫星”的产生，ITU 要求各国主管部门在卫星频轨资源登记后的 7 年内，发射卫星启用所申报的资源，否则 所申报的资源自动失效。这一约定使得各方不得不加快卫星发射进程，中国星网的建设 也将在这一条款的约束下驶向快车道。
提前占据轨道有利于保证本国火箭发射任务的成功进行。运载火箭需要在一个合适的 时间段进行发射，称为“发射窗口”，发射窗口受地球自转、天气情况等众多因素影响。 当下我国 4 大卫星发射基地的年发射窗口次数也较为有限，若未来低轨道被外国卫星大 量占据，则未来每次航天发射都需要预先同外国卫星协调进行避让，想要寻找安全的发 射时间窗口会越来越困难；我国正常的航天活动也将受到极大影响，若在战时敌国进行 外太空层面的空域封锁将对战略导弹打击能力进行封杀，严重威胁国家安全。 目前在环地轨道上 600 公里以下的物体约为 6100 个（NASA 2022 年 2 月数据，包括卫 星和太空垃圾），而 SpaceX 的星链计划第二代将使其增加五倍。这相当于在近地轨道制 造一座屏障，迫使其他想要发射火箭的国家与 SpaceX 进行谈判协调，如果在战时，就 可以对别国实施“太空封锁”。
提前占据轨道有利于防止本国航天器与别国发生碰撞，确保航天器安全运行。随着轨 道的逐渐拥挤，航天器间发生碰撞的概率会增大，甚至引发连锁反应，导致大量空间物 被毁。Starlink 卫星就曾两度接近中国空间站，使得中国空间站实施主动规避。利用本 国卫星占据轨道，有利于防止他国航天器威胁本国航天器的安全。
2.4.3 Starlink 在俄乌战场锋芒毕露，星盾计划将低轨星座全面推向国防市场
Starlink 在俄乌战争中锋芒毕露，对战场形势产生重大影响。在俄乌冲突爆发初期， SpaceX 宣布为乌克兰提供 Starlink 卫星通信服务并取得成功，截至 2022 年 10 月，乌 克兰境内大约有 25,000 个 Starlink 终端（包括军用以及民用）。凭借星链终端易于部署、 体积小、成本低、传输速率高、通信延迟小等特点，在冲突中，Starlink 在快速恢复乌 境内网络通信、支援乌武装力量情侦监活动和打击俄军目标等均发挥了重要作用。 多方博弈侧面凸显星链对战事的重要性。针对 Starlink 在战争对战场局势的影响，各方 博弈不断，俄方曾严厉措辞声称考虑包括摧毁星链在内的举措以应对星链对俄罗斯作战 带来的不利影响；同时马斯克也对 Starlink 的应用范围做了严格的约束以防止乌军士兵 在星链帮助下做出过激行动导致战争范围扩大；美国五角大楼则多次在 SpaceX 称因无 法支撑乌军使用星链服务产生的高昂成本欲关停 Starlink 在乌服务时予以制止，要求其 继续提供服务以帮助乌克兰军队对抗俄军。
Starlink 广泛参与俄乌冲突后，外界普遍认识到 Starlink 的军事化用途。2022 年 12 月 2 日，SpaceX 正式发布了名为星盾(Starshield)的卫星互联网星座项目，专门针对国家安 全和军事部门。星盾可看作 Starlink 的军用版本，该项目的推出标志着 SpaceX 公司正 式成为美国国防承包商，显示 Starlink 向军事化迈出关键一步。根据 SpaceX 公司的介 绍，星盾将延续该公司星链卫星的技术和发射能力。
中国航天活动呈高速增长。中国航天事业起步于上世纪 60 年代，经过半个多世纪的发 展，中国已然已经跻身世界航天强国前列，中国在载人航天、探月工程、卫星导航、空 间站建设等领域都取得举世瞩目的成绩。2022 年中国空间站全面建成，中国是目前唯 一一个独立建成空间站的国家。2022 年中国航天发射 64 次，世界排名第二，发射活动 密集增加，较 2021 年 55 次增长 16%；《中国航天科技活动蓝皮书（2022 年）》显示， 我国 2023 年计划实施近 70 次宇航发射任务，继续保持近 10%的增长。 中国航天事业主要力量为中国航天科工集团、中国航天科技集团两大央企军工集团，集 团总人数加总近 30 万人，强大的科研人才储备和产业配套，为中国卫星互联事业的发 展提供充足的技术和人才储备。
适用于低轨卫星发射的低成本火箭推出，商业航天专用发射场建设推进，发射能力有 望持续改善，发射成本逐渐降低。2021 年中国航天发射次数 55 次居世界第一，2022 年美国以 87次重夺第一，仅 SpaceX就发射 61次，占美国发射总量的 70%，相比 2021 年的 31 发大幅增长 96.7%。SpaceX 的火箭回收技术趋于成熟，在发射能力、发射成本 大幅领先世界各国竞争对手。低轨卫星互联网建设需要密集高频次发射巨量卫星，发射能力不足和发射成本居高不下严重制约中国卫星互联网的发展。
中国低成本运载火箭取得阶段性成果。我国在低成本运载火箭的开发上小步快跑往前走， 中科宇航依托中科院力学所和空天飞行科技中心的科研力量和资源优势，打造“力箭” 家族火箭；航天科技集团为商业航天发射推出的“捷龙”系列产品，在 2022 年都取得 重大成果。在中科宇航产业化基地落地仪式上，中科宇航与多家战略伙伴签约“数量 200 颗，总质量 40 吨，签约金额达 16 亿”的合作协议，根据协议测算平均发射成本有 望降低至 4 万/kg。与此同时，蓝箭航天、星河动力等多家民营火箭企业也同步推出自 己的产品参与低成本商业航天发射市场的竞争。
商业航天发射场建设有望大幅提高发射承载能力。我国目前主要的航天发射场有酒泉、 太原、文昌、西昌四大卫星发射中心，承载的都是国家重大航天发射任务；国家重大航 天航天发射任务具有战略地位高、研制周期长、项目价值量大、联调联试周期长、发射 安全要求高等特点，并不适用于目前高频迭代的商业航天发射需求。商业航天发射整体 处在成长期，发射失败时有发生，商业航天与重大项目共用发射场将极大影响国家航天 发射任务。
目前我国已规划东方航天港、海南商业航天发射场、宁波象山航天发射场规划及建设相 继落地，将极大提高我国商业航天发射能力，其中象山和海南商业发射场建成后将新增 130 发/年的发射能力，卫星互联网建设所需的发射配套能力得到大幅提升。
多地布局卫星产业基地，推动卫星产能提升与成本下降。随着我国星座建设工作的全 面加速开展，卫星制造的产能和成本成为了亟待突破的瓶颈。卫星批量生产不仅能使成 本大幅降低、生产效率大幅提升，而且也是构建大规模卫星星座必要的基础条件。为此 各地区政府、央企和一些民营企业，如银河航天、吉利科技、九天微星等，积极布局建 设卫星产业基地，力求实现卫星制造的供应链自动化及产业化，以实现卫星的批量生产 和低成本。
民营航天力量对于我国商业航天发展和卫星互联网建设至关重要，民营力量对于商业 航天发射所需要的低成本、大规模、快速迭代、充分竞争等要素有着天生的敏锐性与适 应能力，并且能在资本的加持下获得快速的成长。我国第一批商业航天企业起步于 2014 年，经过 8 年发展已经逐渐成长出星河动力、银河航天等优秀的民营商业航天公 司，民营力量全面渗透到运载火箭、火箭发动机、卫星总体以及上下游配套等各个环节， 对国有力量形成有力的补充。 国家多项政策大力鼓励和支持民营企业参与空间技术开发。2014 年，国务院发布《关 于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》，提出“鼓励民营企业、民营资 本参与国家空间技术基础建设”，标志着中国商业航天的萌芽。自此开始，民营的卫星 制造、运营及服务公司、运载火箭企业等商业航天公司纷纷出现，并迎来快速发展。
地方政府快速跟进，推出适合当地优势和产业定位的政策支持商业航天发展。自此， 政策对商业航天的支持导向愈发明确，从中央到地方，各级都出台了大量政策和文件， 对未来商业航天的发展提出了更多导向和支持。北京、上海、天津、湖北、湖南、海南、 安徽、浙江等地都在 2021 年至 2022 年陆续出台了针对商业航天的支持政策。
资本快速进入商业航天市场，加速产业发展。自 2014 年起商业航天得到政策支持， 2014-2021 航天领域相关企业创立数量爆发式增长，企查查大数据研究院数据显示，截 至 2021 年我国共有航天相关企业 9.5 万家；同时，商业航天领域投融资活跃，泰伯智 库研究显示 2014-2022 年商业航天领域融资总额达 457 亿元。
民营企业发展迎来拐点，逐步成为卫星互联网产业的重要力量。民营银河航天中标星 网卫星项目、星河动力连续多次成功发射入轨、蓝箭航天首台大推力液氧甲烷发动机挑 战入轨均显示出民营航天力量即将迎来产业拐点，为中国星网建设提供新的选择。
卫星产业是万亿赛道大产业，2021 年全球卫星产业产值达 2794 美元，低轨卫星爆发 将进一步拉动产业增长。SIA 数据显示，2021 全球卫星产业总产值 2794 亿美元 （+3.25%），其中卫星制造产业产值 137 亿美金（同比+12.23%），占全球卫星产业产 值的 4.9%，未来卫星互联网建设有望迎来加速发展。根据目前国际主流星座的规划， 超过 7.4 万颗通信卫星将被发射，是现有数量的 20.48 倍（UCS，截至 2022.5 月，全球 在轨通信卫星 3613），仅考虑卫星制造端，以 Starlink V1.0 目前卫星成本单颗约 50 万 美金（其他星座单星成本普遍高出数倍）测算，对应卫星制造产业规模至少 370 亿美金， 而由此拉动的卫星发射、卫星服务、地面设备市场分别为 158.5、3171.5、3851 亿美元。
卫星产业链分为卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大产业环节，产业 链环节众多，囊括机械、电子、材料、通信、高端制造等在内的多品类产业产品，是典 型的复杂高端制造业代表。
目前在火箭总装还未有上市公司，火箭总装力量以国有大型军工集团为主，民营创业公 司快速在该领域渗透；中国卫星（中国东方红卫星股份有限公司）是目前 A 股市场唯一 卫星总装上市公司，系航天科技集团旗下中国空间技术研究院上市平台，吉林长光有望 成为 A 股商业航天第一股；在卫星制造和卫星制造领域，绝大部分上市公司以零部件/ 分系统配套为主；北斗产业发展较为成熟，产业链公司分布在芯片、器件、终端、服务 各个领域，竞争较为充分。
以往大型卫星构成分为载荷部分与卫星平台，分体式的设计在平台载荷分离设计、分离 生产、平台复用维度上有较强优势，但存在整星重量大、发射成本高、不易于小型化的 问题。长光卫星党委书记贾红光在采访中介绍，星载一体化技术增加了载荷设计的灵活 性，重量、体积可通过设计进一步下降，空间节省后，卫星“体重”大幅降低，“吉林 一号”高分 03 星“体重”已降至 40 公斤，重量只有第一代卫星的 1/10，但降重量不 降指标，量降低，火箭运载成本随之减少，过去能发射一颗星的价格，如今可以发射 10 颗星。我们推断，Starlink 的平板卫星设计遵循了平台与载荷一体设计的模式，使其 能适合大规模生产、高密度堆叠发射。
载荷与姿轨控系统，是卫星制造的高价值量环节。根据艾瑞咨询测算，在定制卫星领 域平台与载荷价值量占比各占 50%，而在批量情况下平台占比 30%，载荷占比达到 70%。在一体化设计下，我们认为卫星平台与卫星载荷可以同等比例分担研发成本， 在规模效应下同步降本生产，预估载荷占比下降至 60%左右。
发动机是运载火箭价值量最高的产品，价值量占比高达 54.3%。朱坤等人在《从低成 本角度探讨航天运载器技术发展路线》表明，在一次性使用运载火箭成本构成中，发动 机约占总成本的 54.3%，箭体结构约占总成本的 23.6%，电气系统约占 8%，阀门管路 及执行机构约占 8.1%，点火、级间分离等火工品约占 5.3%，推进剂成本约占 0.7%。
SpaceX 在 Starlink 的设计上，不断迭代使用新技术以提升卫星的通信带宽和综合性能。 使用到了诸如相控阵天线、星间激光器、氪离子推进系统等先进技术。
3.2.1 有源相控阵天线有望成地轨卫星标配，卫星载荷端与地面终端同步发展
有源相控阵天线系统波束指向灵活，扫描速度快，保证低轨高质量通信，逐步成为低 轨卫星通信天线主流方案。低轨通信卫星具有空间传输损耗低、传输时延小、研制周期 短、卫星终端小和可批量化生产等显著优势，是近年来卫星通信领域的研发重点。相控 阵天线系统是保证低轨通信卫星高质量通信的有效方式，低轨通信卫星相对地面做高速 运动，要求所有地面站天线都必须具备类似“动中通”的跟踪指向能力，能够有效跟踪 卫星方位并将信号准确传输，避免由对星精度差、容易丢星而导致的通信中断、通信时 延等问题。目前在 L/S/X 等各频段的卫星中有源相控阵天线得到广泛应用，我们认为未 来有源相控阵天线将是低轨通信卫星主流的天线形式。
有源相控阵天线在通信卫星端、地面接收终端的渗透率逐步提升。Starlink 卫星和地面终端均采用相控阵天线，并且为了降低天线波束偏离阵面法向角度大而带来的扫描损失， Starlink 在优化系统时增加卫星数量，使星地链路传输距离变短，提高了系统传输能力。 Starlink 地面终端采用了机械与相控阵电扫结合的波束跟踪技术，基于机械调整能力， 地面终端开机后可根据地理位置自动将阵面调整到合适的方位和仰角；基于相控阵天线 波束快速指向调整能力，在相控阵阵面电扫覆盖范围内，实现对卫星的精确指向跟踪和 跨星切换下的波束指向快速调整。
T/R 组件是相控阵系统的核心，价值量占天线%以上。有源相控阵中的每个 阵元通道均集成了功率放大器、低噪声放大器以及相应的供电和控制电路，在每个天线 单元内的 T/R 组件将无源相控阵集中式替代为分布式的功放与低噪放，从而大幅提升系 统的可靠性、响应速度与作用距离。通道单独调控带来的自由度可进一步提升系统抗干 扰能力与波束赋形能力。每个单元独自产生和接收电磁波使少量 T/R 模块失效也不会对 相控阵天线的性能产生太大影响。
传统传统卫星通信频谱资源有限，激光通信技术飞速发展。相较于需占用频谱资源的 传统通信卫星，激光通信利用激光作为信号载波，将语音和数据等信息调制到激光上进 行传输。卫星激光通信系统为光机电系统，涵盖光机电等多个领域，包括光学、跟瞄shadowrocket小火箭电脑端、 通信三个基本分系统和热控、配电等配套系统。它以激光为信息载体，首先完成两个卫 星之间高精度建链，建链成功后再进行高速数据通信。
卫星激光通信技术以激光取代传统微波作为载体，通信终端具有带宽宽、体积小、重 量轻、功耗低、保密性好、无频谱限制等特点，成为解决卫星微波通信带宽瓶颈和减 缓卫星频谱资源紧张，实现卫星高速通信的有效手段，能够满足未来航天活动日益增长 的通信需求。
Starlink 的天际激光通信链路主要作用是使庞大卫星群无需与地面站接力即可实现卫星 间的数据交互。光在太空真空中的传播速度比通过光纤电缆的速度快约 40%，天际激 光通信链路能为用户提供更快的数据传输速率。理论上，通过天际激光通信链路， Starlink 卫星之间能够实现数百 GB带宽的数据传输。通过计算数据流量，将具备“空间 激光通信系统”的 Starlink 卫星进行空间组网，5 个卫星为一组，通过等离子推进器进 入计划轨道，在需要大数据容量的地区实时进行宽带资源分配。
卫星电推进原理是一种利用电能及其特性来推动卫星的机理。卫星中安装有一种可以 给卫星所受到的电流形成反作用力的设备，这种设备被称为“电推进器”。其核心原理 是气体原子流经放电通道与高速电子发生碰撞后产生或失去电子变成离子，离子在放电 通道内部的静电场作用下高速喷出产生推力，依靠这种作用力以实现卫星的推进、升力 及姿态控制。
电推进相比传统化学推进有比冲高、省燃料、增加有效载荷等优点。传统的化学推进 方式通过推进工质的化学反应释放能量使之产生反推力，其比冲范围一般在 250～530s 之间，代表性技术有单组元推进、双组元推进等。而电推进方式利用电能加热或电离推 进工质并使之加速喷出产生推力，最高比冲可达 10000s，具备更轻的推进剂质量和更 高的比冲量。
氩工质霍尔推力器极大降低成本，未来成为电推进主流方案。SpaceX 最新发射的星链 卫星“V2mini”，采用氩工质霍尔推力器，推力是第一代推进器的 2.4 倍，比冲是其 1.5 倍，这也将是氩霍尔推进器首次在太空运行。第一代星链卫星电推力器使用氪工质替代 氙工质，第二代迷你版星链卫星电推力器使用氩工质替代氪工质，每立方米氙气价格在 2.3 万-2.5 万元，而每立方米氩气在 3800-5000 元，氩工质推进器极大降低了发射成本， 低成本卫星上氩电推进器的使用进一步推动了星链的大规模布置。
3D 打印（增材制造）技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传 统的材料去除－切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。金属 3D 打印技术共 有四类、共六种技术，SLM（选择性激光熔融）是金属 3D 打印的主流技术。SLM 技术 通过激光扫描，快速熔化预置金属粉末，直接获得任意形状的零件，光束从激光器中发 出，通过振镜系统将光束反射至平台上进行层层熔融，每完成一层熔融后，打印的零件 逐层下降，直至整个零件全部被打印出来。
3D 打印技术独特的优势使其在航天领域被广泛应用。3D打印具有超出传统铸造、锻造 制备工艺的成形制造能力，非常适合制备内含复杂内流道、多孔点阵结构等极难加工的 结构构件，如火箭推进器耐高温部件、助推器等。Sintavia 公司首席执行官 Brian Neff 提到，目前市场上几乎所有的推力室组件都是使用 3D 打印制造的。 3D 打印可以满足火箭研制的低成本、短周期需求。传统锻造再机械加工的制造方法， 需要高昂的模具费用和较长的制造周期，而且一些具有复杂形状或特殊规格的大型结构， 难以用锻造方法制造；而 3D 打印通过大量使用基于金属粉末和丝材的高能束流增材制 造技术进行生产，从而实现结构的整体化，降低成本和周期。
3D 打印可以提高火箭发动机和箭体的性能。可以实现“设计-制造”的融合，一些过去 无法实现的功能结构可以通过 3D 打印技术制造出来，如通过优化结构实现最理想的温 度控制、振动频率调控等，可以提高设备可靠性。另外，在保证性能的前提下显著减轻 金属结构件的质量，可以实现轻量化，并显著提高原材料利用率。
3D 打印技术在国内外航天领域应用取得了重大进展。早在 2014 年，SpaceX 就首次在 Dragon 3 上使用 3D 打印主氧化剂阀；SpaceX 于 2016 年试车的“缩比猛禽”发动机中 有至少 40%的部件是 3D 打印制造的，甚至还包括涡轮泵的一些组件；新西兰 Rocket Lab 于 2017 年成功发射装载 3D 打印发动机的火箭；Relativity Space 宣布将于 2023 年 3 月 8 日发射世界上第一枚 3D 打印火箭 Terran 1。
3D 打印技术在中国商业航天领域的亦得到广泛应用，主管路 3D 打印机重量占比高达 90%。星河动力在其可重复使用中大型液体运载火箭“智神星一号”的主动力装置 “苍穹”发动机中大量使用 3D 打印技术，这是实现低成本和快速研制的重要因素。
根据泰伯智库测算，我国 2021 年商业航天市场规模为 12626 亿元，并持续保持高增长， 到 2030 年预计达到 7.8 万亿，复合增速为 22.4%，卫星互联网作为商业航天的重要构 成部分，也将迎来快速发展。
2023 年是中国星网公司统筹招标后的发射元年，中国卫星互联网建设也将开启全新的 篇章。我们测算，2023-2033 年中国卫星互联网卫星制造+发射端市场空间预计高达 8313 亿元，其中相控阵 T/R 组件、射频芯片、激光链路器、姿轨控系统、火箭发动机 等高价值量产品将在此带动下迎来快速发展；根据 SIA 卫星产业价值分布测算，这将带 动 4.99 万亿卫星服务市场和 6.06 万亿地面设备市场。
重点布局基建早期上游卫星制造、卫星发射以及相应的核心配套服务环节，以及即将 开启的应用终端链条上的相关企业。考虑到中国卫星互联网产业处于建设初期，卫星制 造、卫星发射产能稀缺，亟待解决低成本卫星发射和大规模卫星制造问题，从一级市场 投融资维度看，卫星制造和火箭发射也是最景气的投资赛道。我们预估 2023 中国星网 进入发射元年后，对应的地面站、核心网建设也将同步启动，随之而来的将是地面接收 终端等设备也将同步打开数倍于卫星制造与发射的市场。
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