中國低軌寬帶通信衛(wèi)星行業(yè)發(fā)展背景、發(fā)射計劃及行業(yè)優(yōu)點(diǎn)分析

中國低軌寬帶通信衛(wèi)星行業(yè)發(fā)展背景、發(fā)射計劃及行業(yè)優(yōu)點(diǎn)分析

一、低軌通信衛(wèi)星行業(yè)發(fā)展背景

衛(wèi)星按用途可分為通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、技術(shù)試驗衛(wèi)星等。截至2019年1月，全球在軌正常運(yùn)行衛(wèi)星數(shù)量為2062顆，其中通信衛(wèi)星占比最大。2019年全球共發(fā)射衛(wèi)星523顆，占比最大的為技術(shù)試驗衛(wèi)星，通信衛(wèi)星次之。

《2020-2026年中國低軌寬帶道通信衛(wèi)星系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展動態(tài)及發(fā)展規(guī)模預(yù)測報告》數(shù)據(jù)顯示：2018年，我國共發(fā)射衛(wèi)星91顆，其中通信衛(wèi)星4顆，占比4.4%。2019年我國共發(fā)射衛(wèi)星54顆，其中通信衛(wèi)星12顆，占比22.22%，比例快速提升。

按照通信衛(wèi)星運(yùn)行的軌道不同，衛(wèi)星通信（系統(tǒng)）可分為低軌道（LEO）衛(wèi)星通信、中軌道（MEO）衛(wèi)星通信和高軌道（GEO）同步衛(wèi)星通信。

低軌寬帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)由大量（通常為數(shù)百或數(shù)千顆）低軌道小型通信衛(wèi)星組成衛(wèi)星系統(tǒng)/星座，通常使用Ku、Ka、Q/V等高頻頻段進(jìn)行寬帶通信。低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間段、用戶段、地面段、公用及專用網(wǎng)絡(luò)四部分等組成。在若干個軌道平面上布置多顆衛(wèi)星，由通信鏈路將多個軌道平面上的衛(wèi)星聯(lián)結(jié)起來。整個星座如同結(jié)構(gòu)上連成一體的大型平臺，在地球表面形成蜂窩狀服務(wù)小區(qū)，服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶至少被一顆衛(wèi)星覆蓋，用戶可以隨時接入系統(tǒng)。低軌衛(wèi)星通信可以在用戶段直接與單一地面終端連接，也可以通過地面關(guān)口站與地面公共網(wǎng)絡(luò)連接。

國內(nèi)航天科技和航天科工集團(tuán)分別提出了“鴻雁”和“虹云”低軌衛(wèi)星通信星座計劃，“鴻雁”和“虹云”系統(tǒng)首期組網(wǎng)建設(shè)投資估計約為300億元，衛(wèi)星組網(wǎng)費(fèi)用占整個衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值的7.5%左右，根據(jù)組網(wǎng)費(fèi)用300億元÷占比7.5%=總體產(chǎn)業(yè)規(guī)模4000億元，估計低軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到約4000億元，我國亦將進(jìn)入低軌衛(wèi)星通信時代。

二、低軌通信衛(wèi)星發(fā)射計劃

由于低軌衛(wèi)星在軍事、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用價值，加之地球近空領(lǐng)域頻率和軌道資源有限，而根據(jù)國際電聯(lián)的規(guī)定，頻譜與軌道歸屬采用“先發(fā)先得”原則。近年來，各國在全球低軌衛(wèi)星星座領(lǐng)域展開了激烈的競爭。當(dāng)前國際主要制造商大多位于美國，包括SpaceX、OneWeb、泰雷斯等，主要星座計劃包含Starlink（星鏈）、OneWeb、銥星等。

面對國外發(fā)展迅猛的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)，國內(nèi)航天科技和航天科工集團(tuán)分別提出了“鴻雁”和“虹云”低軌衛(wèi)星通信星座計劃，將分別發(fā)射300顆和156顆低軌通信衛(wèi)星組建太空通信網(wǎng)，兩個系統(tǒng)計劃將于2023年建設(shè)完成，目前兩個系統(tǒng)的首顆實驗星都已于2018年底試射成功。雖然我國星座計劃起步和建設(shè)進(jìn)度落后于發(fā)達(dá)國家，但諸如“天象”等計劃所使用的衛(wèi)星數(shù)和成本都大幅優(yōu)于國內(nèi)其它方案，未來有望引領(lǐng)天基互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)運(yùn)營。

地軌軌道和頻率資源是有限的，包括美國、中國在內(nèi)的國家在全球低軌衛(wèi)星星座領(lǐng)域已全面展開競爭。與美國相比，我國低軌衛(wèi)星星座計劃分散，規(guī)模小，中國未來有望進(jìn)一步整合資源，加大投入，建設(shè)比當(dāng)前更大規(guī)模的低軌衛(wèi)星工程。

三、低軌通信衛(wèi)星行業(yè)優(yōu)勢

1.制造成本低

傳統(tǒng)大衛(wèi)星的研制周期一般為3-10年，項目周期長、投資高且項目風(fēng)險大。小衛(wèi)星的研制周期一般為2年左右，研制成本大大降低。

2.發(fā)射成本低

衛(wèi)星體積小、重量輕，利用現(xiàn)代發(fā)射技術(shù)可以一箭雙星/多星同時發(fā)射入軌，小衛(wèi)星可以作為大衛(wèi)星的附屬物一起發(fā)射，也可以是幾十甚至上百個微小衛(wèi)星搭載同一個火箭一齊發(fā)射。

3.接收效率高

中軌、高軌衛(wèi)星離地面較遠(yuǎn)，時延較長，中軌衛(wèi)星雙向通信時延為300ms量級，高軌衛(wèi)星雙向通信時延為500ms量級，而低軌衛(wèi)星雙向通信時延為50ms左右，傳輸時延短，路徑損耗小，數(shù)據(jù)傳輸率提高。

低軌小衛(wèi)星一般指運(yùn)行于距地面500-2000km的軌道上，重量在1000kg以下的現(xiàn)代衛(wèi)星。雖然小衛(wèi)星在工作功率、有效載荷、在軌功能等方面弱于大型衛(wèi)星，但在低軌通