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大国博弈、兵家必争,这场太空之战背后有哪些机遇?|九鼎投资观察

九鼎投资   |   九鼎投资
2022-08-31 10:00:00

本期「九鼎投资观察」,我们将结合商业航天产业的发展阶段、竞争格局、竞争要素等,来探讨上下游的机会与方向。

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随着航天技术的发展,商业航天逐渐成为世界大国战略竞争与博弈的重要阵地。同时,运载火箭发射、卫星运营等各类商业航天活动不断取得新进展,成为推进全球航天产业经济发展的重要动力。

以卫星运营为例,2015年,美国太空探索技术公司(SpaceX)创始人马斯克宣布,投资100亿美元建造4425颗卫星组成的“星链”星座。此后,“星链”计划部署的卫星多达4.2万颗。 

“星链”想成为全球最大卫星星座,实现覆盖全球的自组网络,彻底摆脱光纤和基站的区域限制。但瞄准这个数字地球的,不止“星链”一家,还有美国的亚马逊Kuiper星座、Orbcomm星座,以及英国的OneWeb星座、加拿大的Kepler星座、中国的国网星座等。 

前瞻产业研究院的数据显示,截至2021年4月,全球各国家/机构卫星数量排名中,美国以2485颗卫星遥遥领先;其次为中国,达到426颗;第三名为英国,数量为237颗。 

地球卫星轨道资源有限且不可再生。根据国际电信联盟(ITU)规定,卫星频率及轨道使用权采用“先登先占”规则。如果轨道卫星寿命到期,可重新发射进行补充,造成“先占永得”的局面。 

1957年,人类第一颗卫星发射升空。根据USC卫星数据库的信息,截至2022年1月1日,地球在轨运行的人造卫星数量共计4852颗。据权威估计,地球近地轨道可容纳约6-9万颗卫星。 

这意味着巨大的市场空间。另一组数据显示,2021年,全球卫星产业收入规模已达到2794亿美元,同比增长3.3%。 

在中国的航天力量中,除了体制内的航天机构,还包括民营航天机构,后者目前已进入机遇期,正在快速发展中。 

2014年,《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》发布,首次鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设。次年,《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年)》发布,明确鼓励民营企业发展商业航天。从此,中国民营商业航天事业按下加速键。 

正是2015年前后,长光卫星、零壹空间、蓝箭航天、星际荣耀、深蓝航天、星河动力、银河航天、时空道宇等中国民营商业航天公司纷纷成立,并走向资本市场。其中,长光卫星、零壹空间和星际荣耀已对外披露了上市计划。 

目前,中国商业航天产业链的上下游企业已达600多家,形成了卫星等航天器及运载火箭的生产发射、运营管理、数据分发、信息应用的全套产业体系。 

过去十余年,九鼎投资在商业航天产业链投资了大量优秀企业,包括军工电子产品研发商天微电子(688511)、芳纶III纤维及其先进复合材料研发商辉腾科技(872505)、无线电频谱管理行业领军企业华日通讯等。 

本期「九鼎投资观察」,我们将结合商业航天产业的发展阶段、竞争格局、竞争要素等,来探讨上下游的机会与方向。 

一、产业发展:以火箭和卫星为核心,国家队与民营派互补 

在聊商业航天之前,我们先来了解下大航天。 

狭义的航天行业,指的是通过可覆盖全球各个角落的轨道卫星,实现通信、导航、遥感等功能,形成“天地互补”的互联网和物联网,大幅拓展目前地面服务的应用场景。 

从广义上讲,“大航天”不仅包括通过卫星实现的“通、导、遥”,还包括载人航天、地外探索等更远大的任务。

当前,商业航天活动主要通过卫星与火箭来展开。卫星是航天行业主要的载体,火箭则是卫星升空的必备条件。

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(不同轨道的卫星分类)

从技术发展阶段来看,各大商业航天公司已有不同程度的实践。

·      准备阶段:大量试验论证,并通过亚轨道(指距地面20~100km的空域,处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间)的试飞,不断完善自身火箭体系。 

·      第一阶段:将固体发动机火箭送入太空并入轨,而且能够实现商业运载,为后续的持续发展提供稳定的现金流支持。 

目前,中国已有多家商业航天公司成功跨过准备阶段和第一阶段,并开展小批量固体火箭常规化发射服务。 

例如,星际荣耀于2018年先后完成两次亚轨道发射,并于2019年实现双曲线一号遥一运载火箭的成功发射,按飞行时序将多颗卫星及有效载荷精确送入预定300km圆轨道,实现了中国民营运载火箭成功入轨零的突破。 

·      第二阶段:成功研发出液体火箭发动机。 

目前,中国亦有多家公司在布局该研发方向。其中星际荣耀于2019年完成15吨级液氧甲烷发动机500s长程试车; 

同在2019年,蓝箭空间完成80吨级液氧甲烷发动机100s长程试车。国外方面,SpaceX已成功研发出液氧煤油发动机,液氧甲烷发动机也处于试车阶段。 

·      最后突破阶段:成功将液体发动机技术及火箭可回收技术运用于商业火箭应用中。 

2015年,SpaceX旗下的猎鹰9号首次实现火箭回收。马斯克曾表示,最新的猎鹰9号在几乎不需要翻新的条件下,可以完成10次发射任务,在可翻新的条件下能完成100次发射任务。 

2022年,深蓝航天的“星云-M”1号试验箭,完成了公里级垂直起降(VTVL)飞行试验。该公司成为继SpaceX之后,全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收复用全部低空工程试验的公司。

值得一提的是,我们所理解的商业航天,是航天产业的商业化,把前沿的航天科技落地转化到一些消费级应用场景,并通过技术或管理的革新降低成本,以探索更多的应用。而传统航天的主要目标,是完成国家科研或国防军工的任务,不以盈利为导向。

我们认为,不管是传统航天和商业航天,还是体制内航天与民营航天,均为互补关系。

以星座计划为例,中国体制内机构与民营机构均有不同的星座计划。据不完全统计,中国各星座计划中,卫星数量在30颗以上的低轨道星座项目有约20个。

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2021年,中国卫星网络集团组建,统筹国内卫星互联网建设与产业发展。2020年,中国曾向国际电信联盟递交频谱分配档案,计划建设两个名为 GW-A59 和 GW-2 的宽带星座(即国网星座),其卫星数量为12992颗。

根据国际电联的规定,申请主体在申请卫星轨道和频率后,必须在7年内完成卫星发射。超过有效时间范围,申请的轨道就会作废。 

仅靠体制内的航天力量,中国难以在限定时间内达成发射目标。据我们了解,目前国网星座计划的一部分卫星研发生产订单,已外溢到银河航天等民营航天公司。 

二、竞争关键:发射场决定次数,运载能力和一箭多星决定数量  

各个国家和机构能占据多少轨道资源,主要取决于两大因素: 

1、 单个发射场能发射多少火箭 

航天发射场,是为保障航天运载火箭的装配、发射前准备、发射、弹道测量、发送指令以及接收和处理遥测信息,而专门建造的一整套地面设备、设施和建筑。

中国在运营中的卫星发射场一共有4个:酒泉卫星发射中心、西昌卫星发射中心、太原卫星发射中心,以及文昌卫星发射中心。 

上述4个卫星发射中心均在军方管辖范围内。民营火箭公司需要在具备军工三证(武器装备科研生产单位保密资格认证、武器装备科研生产许可证、装备承制单位资格认证)的前提下,经国防科工局审查资料并召开评审会,经战略部队审批材料并批准后,最终完成发射前的组装和测试等环节,实现火箭的发射。

据我们了解,发射1次火箭,发射场的准备时间约1个月(一些小型火箭的准备周期稍短)。按1个月算,中国在运营中的4个发射场,合计一年最多可进行48次火箭发射。

要增加发射次数,需设新的发射场。2022年7月,海南商业航天发射场项目在文昌举行开工仪式,这是中国首个开工建设的商业航天发射场,由海南国际商业航天发射有限公司投建。根据2021年发布的《浙江省重大建设项目“十四五”规划(征求意见稿)》,宁波国际商业航天发射中心也将成为中国又一座航天发射场。

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2、单个火箭能运载多少卫星

这个问题又涉及多个因素:火箭的运载能力、一箭多星技术等。

§  运载能力

火箭承载重量,是判断火箭公司技术水平的核心指标。目前,各国国家队可以把数十吨、甚至上百吨的卫星等物件,送至太空入轨。但商业火箭主要还是以运载小卫星为主,且目前国内商业航天成熟的技术,亦仅能将数百公斤的小卫星发射入轨。

另一个重要指标,是火箭的推重比,即发动机推力与火箭重量的比值。如果推重比小于1,火箭就飞不起来。 

§  一箭多星技术

一箭多星发射常用两种方式,一是把卫星送入相同或相近的轨道,二是多次分批将卫星送到不同轨道。

将多颗卫星送入同一轨道,对火箭点火时序的控制、分配器的设计有很高要求;将多颗卫星送入不同轨道,则需要借助上面级飞行器,这是在火箭上增加的一级独立飞行器。被火箭运送到一定轨道后,它能自主飞行多次点火启动,将一个或多个航天器送入不同轨道空间。

2021年,SpaceX的猎鹰9号火箭曾携143颗卫星顺利发射升空,创下了单枚火箭运输卫星数量的新纪录。同年年底,星河动力发射谷神星一号(遥二)运载火箭,将5颗商业卫星精确送入500km太阳同步轨道,实现中国民营火箭的首次连续成功和首次一箭多星商业发射的新突破。 

对于火箭公司来说,除了发射场的资质、火箭运载能力和一箭多星技术,另一个重要的竞争因素是成本。

发射一次运载火箭的成本包括:火箭整体硬件的研制成本、发射成本、保险成本、测控成本。其中,研制成本是最主要的成本。

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因此,寻找性价比高的上游企业,并打造高效的研发流程,和掌握成熟的可回收技术,是降低火箭发射成本的关键。

目前,国内火箭发射服务的报价近13万元/KG,相比SpaceX的搭载发射服务近0.55万美元(约3.6万元)/KG,贵了4倍有余。SpaceX的火箭发射成本较低的主要原因,是其掌握了成熟的可回收技术。

对于卫星公司来说,成本控制同样重要。

当前,国内外商业卫星的研制,主要依靠政府大力投入的航天产业所溢出的技术能力。例如,中国的商业卫星研制主力,仍为体制内的中国空间技术研究院(五院)、上海航天技术研究院(八院)、中科院微小卫星创新研究院等院所。其继承以往保障国家任务所创建的研发体系、研制流程、技术标准和定制化生产方式,导致在保证卫星高质量的情况下,研制成本也居高不下。

如何将航天的先进技术与商业化批产技术相结合,通过柔性生产线实现低成本、高质量的卫星生产,是现代商业航天的一个重要课题。

三、“潜景”与“钱景”:把“泡沫”做实,才能实现跨越式发展 

从产业链的角度来看,商业航天的上游涉及相关材料、燃料与电子元器件的供应,中游涉及火箭和卫星研制、发射服务提供、发射保险、发射场,下游涉及卫星的运营与应用。

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在商业航天产业链上游,较多企业源自军工产业。我们认为,现阶段这一环节整体具备较高的确定性和长期成长性,原因如下:

1.     需求增长很快,买单方明确。随着商业航天的快速发展和太空星座计划竞争加速,火箭、卫星的数量将不断增加;

2.     资质壁垒很高,同样需要军工三证;

3.     应用领域很宽,军工质量等级分为JY(宇航级)、JCT( 超特军级)、JT(特军级)、JP(普军级);而满足军工级,向车规级、工业级、民用级领域拓展应用更容易;

4.     国产替代的空间较大。

过去,我们投资的处于商业航天上游环节的天微电子、辉腾科技、华日通讯等,都是基于这一逻辑。

我们认为,商业航天上游企业的制胜关键包括:

1.      在军工行业有较深的积累,有体制内配套资源优势;

2.      通过技术创新或在生产加工方案等方面的技术进步,有成本优势;

3.      产品的质量稳定性更高,毕竟航天器的单次货值极高。

在商业航天的中游,有不同的技术和产品路径:有些公司专注于做卫星,有些公司既做火箭也做卫星,有些公司甚至称其实现了星箭一体化。

但我们看到,目前与火箭相关的商业活动,更多由体制内机构主导,民营机构通常是给体制内机构供应火箭研制相关的零件或其他辅助订单。火箭研制订单外溢的可能性,比卫星低很多。 

一方面,不管是固体火箭、液体火箭、亦或固液火箭,不管是研制还是回收,火箭涉及的技术门槛都很高。另一方面,火箭的发动机技术与导弹、亚/超音速飞机等相通,易被军用,有极高保密和资质要求。 

我们认为,民营火箭公司从实际落地到商业化(形成一定的收入和利润)还有较长的路要走。

人造卫星,目前有多种应用领域。除了传统的通信、导航、遥感、技术试验,商业航天行业的快速发展催生了新兴的应用领域,例如太空旅游、太空殡葬、太空挖矿、火箭洲际货运、太空IDC(互联网数据中心)等。 

传统的卫星应用都有明确的付费方,以政府客户与企业客户为主。以遥感卫星为例,2020年,商业卫星公司国电高科与平安银行合作发射了“平安1号”卫星,应用于电力物联网、矿山水文监测、海洋牧场、智能集装箱、生态环境监测、森林防火、绿色矿山和智慧农业等应用场景。

通信卫星也在逐步面向个人服务。2020年,SpaceX曾披露其面向个人的“星链”卫星互联网服务收费标准:每月99美元,同时用户需要花499美元购买相关上网设备,包括终端接收器、三脚架、Wi-Fi路由器。目前,“星链”卫星互联网服务的全球订阅用户已超过 50 万人。

至于新兴的卫星应用,虽有客户开始付费,但短期内市场规模有限。以太空旅游为例,SpaceX、蓝色起源、维珍银河均已有开展多次太空旅游,旅游时长从数分钟到数天不等,客单价从数十万美元到数千万美元不等。 

在我们看来,与火箭公司类似,目前商业卫星公司也存在估值虚高现象。若商业航天的发展进程或国网星座的发射进程不及预期,国内商业卫星公司的估值会随之下滑。 

而且,人造卫星的使用寿命大概5~15年,但卫星研制技术的迭代速度相对更快。如果不出于太空占位目的,卫星并不具备明显的先发优势。

整体而言,虽对比美国商业航天的发展,中国商业航天存在体制等层面的差异。但在这样一个新兴行业,如果有企业的营收能保持每年30%~50%的增长,也许很快能把“泡沫”做实,实现跨越式发展。对此,我们将长期保持关注。


网站编辑: 郭靖

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