航天任務(wù)設(shè)計(jì)行業(yè)前景

航天任務(wù)設(shè)計(jì)行業(yè)前景

航空航天行業(yè)市場發(fā)展前景預(yù)測現(xiàn)代碳纖維材料始于，目前航空航天為重要應(yīng)用領(lǐng)域。現(xiàn)代的碳纖維是一種含碳量在90%以上的無機(jī)高分子纖維，具有良好的柔軟性，且縱軸方向的強(qiáng)度很高，具有超強(qiáng)的抗拉力，屬于新一代增強(qiáng)纖維，且碳纖維化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對高溫耐受能力強(qiáng)，不易被腐蝕，是大型整體化結(jié)構(gòu)的理想材料。與常規(guī)材料相比，碳纖維復(fù)合材料可使飛機(jī)減重，并有能力克服金屬材料容易出現(xiàn)疲勞和被腐蝕的缺點(diǎn)。我國碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)主要有中航高科、光威復(fù)材、中簡科技等，其中中航高科偏下游，主要為航空復(fù)材產(chǎn)品;光威復(fù)材實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈布局，為碳纖維產(chǎn)業(yè)龍頭;中簡科技布局偏上游，產(chǎn)品技術(shù)含量相對更高。航天行業(yè)競爭格局隨著航天事業(yè)快速發(fā)展，航天測控管理與航天工業(yè)設(shè)計(jì)將更加激烈，率先研判未來發(fā)展趨勢并提前迭代技術(shù)適應(yīng)改變有助于企業(yè)脫穎而出，行業(yè)競爭逐漸向智能化、多任務(wù)化方向轉(zhuǎn)變，并與太空數(shù)據(jù)深度融合。（一）航天測控管理服務(wù)與太空數(shù)據(jù)深度融合傳統(tǒng)航天衛(wèi)星功能單一、軌道衛(wèi)星數(shù)量少，因此測控任務(wù)可以重點(diǎn)依靠投入資源和增加人力模式完成需求，但是隨著各類衛(wèi)星星座等項(xiàng)目的持續(xù)推進(jìn)，以及航天器的商業(yè)應(yīng)用日趨普及，以平臺(tái)載荷為核心的航天測控管理服務(wù)模式，正通過與各類太空數(shù)據(jù)深度融合的方式，進(jìn)一步提升測控管理水平。（二）航天工業(yè)設(shè)計(jì)愈加復(fù)雜、需求增多隨著我國及全球航天事業(yè)的發(fā)展，航天器在軌數(shù)量將愈來愈多、規(guī)模愈來愈大，應(yīng)用與功能模式愈加復(fù)雜，如通信、導(dǎo)航和遙感衛(wèi)星融合系統(tǒng)相互增強(qiáng)，突破單一種類衛(wèi)星性能，其仿真、測控指令與難度將大幅增加。在傳統(tǒng)單衛(wèi)星仿真與測控任務(wù)之外，多星同時(shí)仿真、測控支持、星座在軌運(yùn)行管控等需求對地面網(wǎng)絡(luò)提出極高的要求，極大增加了航天工業(yè)設(shè)計(jì)與測控系統(tǒng)的操作復(fù)雜性和負(fù)擔(dān)。（三）商業(yè)航天領(lǐng)域向虛擬現(xiàn)實(shí)與人工智能方向邁進(jìn)人工智能領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局是近些年來各國發(fā)展熱點(diǎn)，是提升國家競爭力的重要手段。我國雖起步較晚，但在政府與社會(huì)各界的支持下，取得迅速發(fā)展。我國在語音及圖像識(shí)別、中文信息處理、機(jī)器翻譯等方面已處于世界領(lǐng)先地位。未來隨著航天衛(wèi)星等數(shù)量以及功能的快速擴(kuò)張，未來架構(gòu)將會(huì)是多星、多中心、多站架構(gòu)，整個(gè)智能化測控系統(tǒng)中、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)星上各種數(shù)據(jù)的直接處理及衛(wèi)星的精準(zhǔn)仿真與自主管控。航天測控管理行業(yè)概況太空資產(chǎn)是國家或企業(yè)擁有或控制的各類太空資源，主要包括礦產(chǎn)、能源等自然類資源，通路類資源，人造衛(wèi)星、載人航天器等各類在軌航天器，以及航天產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展背景下不斷豐富完善的衛(wèi)星測控?cái)?shù)據(jù)、健康數(shù)據(jù)、載荷數(shù)據(jù)、軌道數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)資產(chǎn)。航天測控管理系通過建立涵蓋發(fā)射、在軌、離軌等航天器全生命周期各階段的管理控制系統(tǒng)，為航天器制造、航天發(fā)射、在軌運(yùn)營、離軌退役等各應(yīng)用場景提供硬件設(shè)備、軟件產(chǎn)品、信息保障、技術(shù)服務(wù)等全套解決方案。航天測控管理是統(tǒng)籌各類太空資產(chǎn)調(diào)度使用、提升太空資產(chǎn)使用效率、發(fā)揮太空資產(chǎn)最大效能的重要保障。作為管好用好太空資產(chǎn)的核心技術(shù)之一，航天測控管理近年來在太空經(jīng)濟(jì)熱潮帶領(lǐng)下，日益成為航天產(chǎn)業(yè)的前沿學(xué)科和熱門領(lǐng)域。商業(yè)航天是推進(jìn)航天產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ苯雨P(guān)系到未來衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與航天系統(tǒng)的搭建，因此是當(dāng)下大國戰(zhàn)略競爭與博弈的主陣地、主戰(zhàn)場。國外商業(yè)航天發(fā)展較早，尤其是美國一直重視太空戰(zhàn)略競爭，始終以維護(hù)美國太空霸權(quán)為目標(biāo)。早在2010年美國在《國家航天政策》中即提出，商業(yè)航天活動(dòng)是私營企業(yè)在承擔(dān)適度的投資風(fēng)險(xiǎn)和責(zé)任的前提下，提供航天產(chǎn)品和服務(wù)的活動(dòng)。商業(yè)航天活動(dòng)與基于市場動(dòng)機(jī)的活動(dòng)都以控制成本、優(yōu)化投資回報(bào)率為目標(biāo)，均具有為現(xiàn)有或潛在非政府用戶提供產(chǎn)品和服務(wù)的法定資格。ESA（歐洲航天局）則于2021年6月啟動(dòng)歐盟太空計(jì)劃，計(jì)劃撥款148．8億歐元，深化衛(wèi)星導(dǎo)航、空間態(tài)勢感知等領(lǐng)域發(fā)展。目前已涌現(xiàn)出以SpaceX、OSC為代表的一批商業(yè)航天企業(yè)以及獵鷹、火箭、龍飛船、高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星為代表的全新商業(yè)產(chǎn)品及配套服務(wù)。我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)從2015年開始明顯提速，并陸續(xù)取得了突破性的進(jìn)展。在政策和資本等多方加持下，2015-2021年中國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)保持著22．3%的年均復(fù)合增長率。數(shù)據(jù)顯示，2020年中國商業(yè)航天市場規(guī)模已經(jīng)突破1萬億元，預(yù)計(jì)未來3年將繼續(xù)以年均超20%的增長率進(jìn)行擴(kuò)張，2022年將突破1．5萬億元，2024年有望達(dá)到2．3萬億元。當(dāng)前，我國衛(wèi)星功能更加豐富，通信、遙感、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、教育娛樂、導(dǎo)航等功能增強(qiáng)，大量的商業(yè)衛(wèi)星布局與研發(fā)增加了航天測控管理的市場需求。未來隨著我國航天事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和商業(yè)航天的進(jìn)一步開放，相關(guān)市場空間將得到充分釋放。同時(shí)，在特種領(lǐng)域，商用技術(shù)爆發(fā)式增長極大推動(dòng)了太空開發(fā)。在具體場景上，航天測控管理在進(jìn)行情報(bào)、監(jiān)視和偵察（ISR）、導(dǎo)彈防御、定位、導(dǎo)航和授時(shí)（PNT）以及其他推動(dòng)戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)方面的作用至關(guān)重要，在信息支援、戰(zhàn)場決策、空間安全等多個(gè)方面對未來戰(zhàn)場起到深遠(yuǎn)的影響。在商業(yè)航天快速發(fā)展以及太空競爭加劇的背景下，通過優(yōu)秀的航天測控管理水平提升航天器的運(yùn)行效率、航天活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)效益水平越發(fā)成為太空競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域。在太空競賽和商業(yè)航天快速發(fā)展的推動(dòng)下，航天測控管理面臨著持續(xù)增長的市場需求，市場前景良好。商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展社會(huì)驅(qū)動(dòng)：民生需求商業(yè)航天不僅帶來了經(jīng)濟(jì)效益，還產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益，解決著國家戰(zhàn)略、民生需求等領(lǐng)域?qū)νㄐ?、出行、生產(chǎn)、生活的多重需求。艾媒咨詢分析師認(rèn)為，環(huán)境、海洋、氣象等生產(chǎn)端，以及網(wǎng)約車、快遞、外賣等生活端，都極大地釋放了商業(yè)航天的市場潛力，商業(yè)航天技術(shù)在提高社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)效率的同時(shí)，還優(yōu)化著人民的生活體驗(yàn)感。航天行業(yè)壁壘（一）航天行業(yè)經(jīng)驗(yàn)壁壘商業(yè)航天是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及的專業(yè)領(lǐng)域較多、技術(shù)復(fù)雜，且下游客戶需求的定制化程度較高。因此，行業(yè)企業(yè)需要擁有較豐富的航天任務(wù)全生命周期管理、星座運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，對客戶所處行業(yè)、需求和應(yīng)用場景有較深入的了解，并對仿真、軟件和信息系統(tǒng)建設(shè)提出指導(dǎo)性建議。同時(shí)，下游客戶對系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性等方面要求很高，企業(yè)以往的項(xiàng)目業(yè)績、行業(yè)口碑、系統(tǒng)穩(wěn)定性等諸多因素將直接影響客戶的選擇，新進(jìn)企業(yè)如果沒有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累很難獲得客戶的認(rèn)可與選擇。（二）航天行業(yè)技術(shù)壁壘行業(yè)技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)，業(yè)內(nèi)企業(yè)需要具備高精尖的航天專業(yè)知識(shí)和技術(shù)積累，技術(shù)壁壘較高。在項(xiàng)目競爭中客戶往往選擇最具技術(shù)實(shí)力和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品和解決方案提供商。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)的發(fā)展，市場對航天專業(yè)算法、航天任務(wù)調(diào)度與新興技術(shù)融合要求越來越高，企業(yè)需要實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)突破、打破專業(yè)技術(shù)壁壘，才能在行業(yè)中占有一席之地。（三）航天行業(yè)人才壁壘行業(yè)業(yè)務(wù)需要根據(jù)客戶的仿真特征、開發(fā)需求、仿真模擬精度要求等細(xì)節(jié)進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)、開發(fā)與實(shí)施，專業(yè)性強(qiáng)，要求從業(yè)人員具備航天學(xué)科、力學(xué)以及軟件開發(fā)等復(fù)合背景，精通軌道動(dòng)力學(xué)、姿態(tài)動(dòng)力學(xué)、遙測數(shù)據(jù)融合方法、測控設(shè)備分析方法等基礎(chǔ)科學(xué)與方法，同時(shí)還要精通軟件開發(fā)技術(shù)，熟練掌握客戶的業(yè)務(wù)流程，人才素質(zhì)要求較高。目前，行業(yè)內(nèi)高素質(zhì)的技術(shù)人才、專家和工程師相對有限，且大多需要專業(yè)化培養(yǎng)及業(yè)務(wù)實(shí)踐，成才周期較長，新進(jìn)入企業(yè)面臨著極高的人才壁壘。（四）航天行業(yè)資質(zhì)壁壘行業(yè)服務(wù)建設(shè)航天強(qiáng)國國家戰(zhàn)略，屬于國家戰(zhàn)略性行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中擁有舉足輕重的地位。根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)，從業(yè)企業(yè)需根據(jù)任務(wù)需求，取得相應(yīng)的各類資質(zhì)等。資質(zhì)認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)包括專業(yè)技術(shù)人員、設(shè)備設(shè)施和技術(shù)文件、相關(guān)質(zhì)量體系及信息安全制度等。擁有相關(guān)資質(zhì)是企業(yè)從事、拓展業(yè)務(wù)的必要條件，形成了較高的資質(zhì)壁壘。航天行業(yè)發(fā)展歷程1971年，前蘇聯(lián)發(fā)射了世界第一座空間站禮炮一號(hào)，在軌運(yùn)行近半年后，禮炮一號(hào)空間站結(jié)束任務(wù)。輾轉(zhuǎn)來到1986年，和平號(hào)空間站核心艙發(fā)射升空，由此開啟了人類長時(shí)間駐留空間的歷史。和平號(hào)空間站運(yùn)行的15年間，共有31艘載人飛船、62艘貨運(yùn)飛船與其對接，28個(gè)長期考察組和16個(gè)短期考察組先后訪問過和平號(hào)空間站，共進(jìn)行了16500次科學(xué)試驗(yàn)，完成了23項(xiàng)國際科學(xué)考察計(jì)劃。直到2001年和平號(hào)空間站墜落于南太平洋預(yù)定海域。1998年，至今還在運(yùn)行的國際空間站曙光號(hào)功能倉發(fā)射升空，后續(xù)國際空間站的建成，延續(xù)了人類駐留太空繼續(xù)完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)的使命。預(yù)計(jì)2024年到2028年間，國際空間站也將退役。截至目前，尚無新的國際空間站建造計(jì)劃發(fā)布。在此期間，中國天宮空間站核心艙預(yù)計(jì)2021年發(fā)生升空，整體空間站預(yù)計(jì)2022年投入使用，曾經(jīng)將中國拒之門外的歐美排我性太空聯(lián)盟進(jìn)得以進(jìn)一步瓦解。而此舉也意味著，困擾中國多年的長時(shí)間空間環(huán)境問題得以解決，未來天宮空間站內(nèi)的科研實(shí)驗(yàn)和相關(guān)技術(shù)驗(yàn)證，都將對中國未來空間技術(shù)和自然科學(xué)的進(jìn)步提供巨大支撐。而且隨著詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在今年大概率發(fā)射升空，美國X37B空天飛機(jī)及中國可復(fù)用航天器的重大突破，未來長期駐留空間的太空應(yīng)用將成為國際航天的發(fā)展重點(diǎn)，這些都勢必讓中國航天的戰(zhàn)略重心，由空間往返，向空間駐留轉(zhuǎn)移。2020年全球共發(fā)射衛(wèi)星1281顆，其中星鏈衛(wèi)星占833顆，2021年疫情如能得到穩(wěn)定，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量將創(chuàng)下新高。如果排除星鏈衛(wèi)星數(shù)量對數(shù)據(jù)的干擾，可以發(fā)現(xiàn)自2018年開始，全球?qū)τ诳臻g應(yīng)用的探索與開發(fā)迎來新高潮，各類科學(xué)、深空探測和技術(shù)驗(yàn)證類衛(wèi)星和航天器發(fā)射占比顯著提高，2019年達(dá)到峰值45．4%，2020年驟然降低亦是疫情影響。這背后得原因是：隨著運(yùn)載能力和科技能力的提高，衛(wèi)星和航天器等載荷質(zhì)量和能力都得到了有效提升，這使人類具備了在宇宙中實(shí)踐更多新技術(shù)的能力，這些能力如果成為生產(chǎn)力，就需要大量試驗(yàn)衛(wèi)星驗(yàn)證。量子通信、空間站、引力波探測以及新型太空望遠(yuǎn)鏡等復(fù)雜應(yīng)用都將享受衛(wèi)星工業(yè)能力提升帶來的支持，廣義上看，星鏈衛(wèi)星本身也是新的空間應(yīng)用。并且，這個(gè)趨勢伴隨而來的問題是，新型材料和新技術(shù)需要在空間中得到可行性的驗(yàn)證，這亦會(huì)促進(jìn)科學(xué)驗(yàn)證類衛(wèi)星的發(fā)射規(guī)模。通常這類材料和技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星需要至少兩年的在軌時(shí)間監(jiān)測，可以預(yù)計(jì)2022到2024，科學(xué)驗(yàn)證類衛(wèi)星的成果會(huì)集中顯現(xiàn)。2016年6月25日，長征七號(hào)從海南文昌發(fā)射場順利升空并完成任務(wù)。對標(biāo)美國卡納維拉爾角空軍基地，這標(biāo)志著我國也擁有了可最大限度利用地球自轉(zhuǎn)慣性的優(yōu)質(zhì)發(fā)射場。經(jīng)過四年的發(fā)展，長征五號(hào)，長征五號(hào)B，長征七號(hào)甲，長征八號(hào)等高性能新火箭，都從文昌順利升空，并完成包括天問一號(hào)在內(nèi)的深空探測任務(wù)的發(fā)射，基建保障能力得到完美驗(yàn)證。進(jìn)入2020年，中國航天產(chǎn)業(yè)鏈上相關(guān)的民營機(jī)構(gòu)加快基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，在全球各地相繼建好測控站，并與國際機(jī)構(gòu)達(dá)成戰(zhàn)略合作，提高了中國測控能力，并以商業(yè)化的方式，在一定程度上降低了成本。但相比于美國和俄羅斯這兩個(gè)傳統(tǒng)航天強(qiáng)國來說，我國基礎(chǔ)設(shè)施還需要繼續(xù)強(qiáng)化，美國不僅在發(fā)射場數(shù)量上有優(yōu)勢，僅卡納維拉爾角空軍基地一處發(fā)射場的發(fā)射工位，就比中國四個(gè)發(fā)射場發(fā)射工位的總和還要多。而且值得注意的有兩點(diǎn)，第一是美國很多發(fā)射場是只供近地軌道發(fā)射的，第二是藍(lán)色起源和SpaceX這兩個(gè)商業(yè)航天公司均有屬于自己的專用發(fā)射場。航天是一個(gè)需要實(shí)證和技術(shù)驗(yàn)證的系統(tǒng)工程，所以這些低軌發(fā)射場和專用發(fā)射場，對美國本土的航天技術(shù)發(fā)展大有裨益。2016年至2019年，美國探空火箭發(fā)射次數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，探空火箭以及由常規(guī)火箭送入軌的試驗(yàn)衛(wèi)星，都是為了下一代技術(shù)儲(chǔ)備進(jìn)行的必要實(shí)驗(yàn)，而中國在這方面卻略顯保守。實(shí)際上對于中國的商業(yè)航天來說，迅速積累大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是有效降低航天整體成本，提升效率，研發(fā)新材料等科研任務(wù)的重要方法，隨著中國整體航天能力的增強(qiáng)，未來實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證體系也必然隨之完善，由此會(huì)帶來新市場和新需求。除此之外，基于星鏈計(jì)劃帶來的全球低軌星座熱潮，也將為中國航天帶來新的需求。除了低軌通信星座以外，低軌導(dǎo)航增強(qiáng)星座，低軌物聯(lián)網(wǎng)星座都是基于低軌技術(shù)衍生出來的新生事物，這些星座在理論上可以對當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)公司、新能源汽車公司、智能裝備公司和智慧城市等產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)方的建設(shè)提供助力，無論哪一個(gè)星座率先組網(wǎng)，都將引爆這個(gè)市場?；鸺悄壳叭祟愅涤钪婵臻g的最主要手段，但是航天的需求、技術(shù)的難度以及空間里可做的事情三者制約著火箭的發(fā)射成本，而往往需求和成本之間又互為因果，所以產(chǎn)業(yè)內(nèi)常常陷入一個(gè)死循環(huán)。這個(gè)死循環(huán)的邏輯對于中國航天的潛在傷害非常大，因?yàn)樵谠骷a(chǎn)領(lǐng)域，規(guī)模效應(yīng)起不來就不會(huì)有更多的商業(yè)機(jī)構(gòu)涉獵其中，當(dāng)競爭者固定，訂單固定以后，所有的弊病就會(huì)逐漸爆發(fā)，隨之而來的效能問題就會(huì)成為產(chǎn)業(yè)的慢性病。這是中國航天火箭產(chǎn)業(yè)鏈的基本環(huán)境。對于航天產(chǎn)業(yè)自身來說，其無法控制航天需求的多寡，只能從產(chǎn)業(yè)自身著手，破開上述死循環(huán)，所以降低火箭的發(fā)射成本就是制約全球航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展最核心的問題。對于外界來說，火箭運(yùn)輸工具的屬性與地表運(yùn)輸工具之間的近似性太大，以至于大家都會(huì)以制造業(yè)的思路去審視火箭，這樣一來，制造工藝，原材成本等與物料息息相關(guān)的問題免不了成為最核心關(guān)注的問題。但實(shí)際上，火箭作為發(fā)射服務(wù)的一環(huán)，從立項(xiàng)設(shè)計(jì)到最終發(fā)射是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，每一個(gè)分系統(tǒng)的制造環(huán)節(jié)，其問題源頭都可以追溯到設(shè)計(jì)和系統(tǒng)工程理念方面的問題?；鸺裏o論是哪一個(gè)分系統(tǒng)，其邏輯都是要從設(shè)計(jì)線，生產(chǎn)線，測試線依次思考，而顯然在生產(chǎn)和測試端能解決的問題有限。一系列測試和生產(chǎn)制造的問題，其根源都是設(shè)計(jì)之初的自身實(shí)用主義，導(dǎo)致系統(tǒng)整合在一起的時(shí)候，多了過多的冗余對接流程。這種對接流程不但使各系統(tǒng)更加繁瑣，電氣元件越來越多，管線電纜越來越復(fù)雜。還為發(fā)射前的總裝和檢測帶來了隱患。歷史上有一些發(fā)射任務(wù)出現(xiàn)問題，就與接口過多有關(guān)。如今模塊化生產(chǎn)已經(jīng)成為工業(yè)口的趨勢共識(shí)，理想狀態(tài)下，每個(gè)系統(tǒng)之