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赛迪智库|SpaceX星链的商业化启示

赛迪智库|SpaceX星链的商业化启示 【编者按】

2019 年 5 月 23 日,美国私营企业太空探索技术公司 (SpaceX)利用自主研发的火箭“猎鹰9号”,采用“一箭六十星”方式成功部署首批星链(Starlink)卫星,引发全球关注。

SpaceX于2015年提出 Starlink卫星互联网 计划,凭借其丰富的频率和轨道资源储备、完整的商业航天产业链、大规模资本保障等优势,在航天领域获得了成功。

在分析了中美商业航天领域在起步时间、法规政策、产业基础生态、资本渠道等方面的差异后,赛迪智库无线电管理研究所提出四点建议:我国应加强卫星频率轨道资源申报和储备,完善商业航天法规政策和管理制度,优化商业航天产业链基础和生态,引导民营企业积极参与商业航天建设。

2019 年 5 月 23 日,SpaceX 成功部署首批 60 颗 Starlink 卫星。此次发射采用“猎鹰 9 号(Block5)”运载火箭,一箭多星发射载荷达 18.5 吨,发射约 9 分钟后,一级火箭成功回收。

本次发射分别刷新了猎鹰9号的载荷和回收纪录。作为一家民营企业,SpaceX的航天技术和实力甚至超过了大部分国家和地区的整体水平,其在航天领域的成功,突出反映了中美航天商业化的差距。通过对比分析,可为我国进一步谋划商业航天的发展提供借鉴。

一、SpaceX 领跑全球商业航天制定覆盖全球的卫星互联网计划。

SpaceX 于 2015 年提出Starlink 计划,构建低轨卫星星座,提供全球互联网接入。

Starlink计划历经多次修改,目前计划卫星单星容量 17-23Gbit/s,单星重量约为 0.3 吨,分为两个阶段实施:第一阶段星座包含 4409 颗卫星,2019 年开始部署,2020 年开始提供服务,2024 年前完成一期建设;第二阶段星座包含 7500 颗卫星,2027 年完成部署。目前,Starlink 是星体最多(约 12000 颗)的卫星互联网计划,除拥有特定用户——特斯拉汽车和特斯拉太阳能屋顶之外,还计划为全球偏远地区和海上等不易进行通信的地区和用户提供高速互联网接入。

积极储备卫星频率轨道资源。SpaceX 提出 Starlink 计划后,便积极向美国联邦无线电管理委员会(FCC)申请进行地面与火箭之间、卫星与地面之间等通信试验许可和频率、轨道资源使用权。2018 年 3 月,SpaceX 获得 FCC 低轨道卫星通信网运营执照,具备美国宽带网络服务市场准入资格;11 月,SpaceX 追加申请后完成卫星频率和轨道资源储备。Starlink 一期星座中的 1584 颗卫星将部署在轨道高度为 550km 的 LEO,2825 颗卫星将部署在轨道高度为 1150km 的 LEO,频率采用 Ku/Ka 波段;二期星座的7500 颗卫星将部署在轨道高度为 340km 的 LEO,频率采用 V 波段。此外,为了配合 Starlink 计划的有效实施,SpaceX 正积极向FCC 申请建设 100 万个卫星地球站。

具备自主完整的商业航天产业链。SpaceX 集卫星、火箭、地面站制造,火箭发射和回收,卫星运营和服务于一身,商业航天产业链完整,且技术实力较高,有效避免了庞大的供应链、传统的设计、叠加的外包订单厂商等高成本环节。

SpaceX 通过增加火箭有效载荷和复用次数,充分节约商业成本,给传统火箭发射产业带来了颠覆性影响。例如,2018 年,猎鹰重型火箭打破现役火箭运载能力纪录,其近地轨道运载能力达到 63.8 吨,地球同步轨道运载能力为 26.7 吨;中型可回收火箭——猎鹰 9 号的第一级可实现 3 次复用,与传统同类型火箭相比每次可以节省数千万美元。

此外,SpaceX 利用其自主优势还对外提供商业航天服务。例如,2012 年,SpaceX 成功将一艘太空飞船送向国际空间站,也向军方和科研机构出售卫星服务。 持续获得大规模商业资本投资。Starlink 计划预计需要 10 年的建设时间,预估耗资约 100 亿美元。

SpaceX 一方面进行成本控制,另一方面积极进行商业融资:一是进行商业贷款,向美国银行申请 2.5 亿美元贷款。二是与 Google 和投资管理公司 Fidelity密切合作,通过两轮融资分别获得了 4.862 和 5.357 亿美元资金,已超过计划约 10 亿美元的融资门槛。三是通过开展广泛的产业合作和应用回报拓展资金支持。

例如,SpaceX 2018 财年总业务收入为 20 亿美元,预计 2025 年 Starlink 用户将超过 4000 万,收入可达 300 亿美元。马斯克称,SpaceX 未来的商业发射收入将达到 30 亿美元。综合各种渠道,SpaceX 能够通过获得投资和商业回报维持 Starlink 计划的实施。

二、中美商业航天领域的差距对比

我国商业航天起步时间较晚,且资源储备相对不足。2014 年底,我国政府提出鼓励民营企业进入卫星市场;2015 年,随着卫星领域军民融合发展国家战略的提出,越来越多的民营企业参与到商业航天中,专注于火箭和微小卫星制造。此外,我国低轨通信卫星频率和轨道资源申请和储备情况也落后于美国。

表 1 中美商业航天起步时间和资源储备情况对比

我国商业航天法律法规与相关政策尚不完善。我国《“十三五”国家信息化规划》指出,要从科学规划和利用卫星频率/轨道资源、统筹推进航天领域军民融合、建设陆海空天一体化信息基础设施等方面着力。《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025 年)》为我国民用卫星通信产业发展指明方向。然而,目前我国相关法律法规和配套政策体系尚不完善,需要进一步研究细化落地。

表 2 中美商业航天法律法规和政策出台情况对比

我国商业航天产业基础和产业生态相对落后。在卫星平台制造、射频器件研发和终端设备制造等方面,我国相对于发达国家还有差距,很难在短时间内实现赶超。我国卫星互联网产业处于相对独立的状态,相关研究分散不成体系,面向开放市场的推广方式和运营模式尚不成熟,军民融合发展机制也有待完善。

表 3 中美商业航天产业基础和产业生态对比

我国商业航天各类资本渠道尚未有效发挥作用。近年来,国内快速涌现出一批商业火箭和卫星公司,由于航天领域投资强度大且资本需要较长时间才能盈利或撤出,大多数民营企业缺乏足够的资金投入研发,难以吸引高端人才参与其中。与房地产、矿产、制造业领域相比,商业航天对民营资本的吸引力尚显不足。

表 4 中美商业航天资本渠道对比

三、政策建议

加强卫星频率轨道资源申报和储备。

为占领优质资源,一是加强我国卫星网络频率和轨道资源统筹谋划、申报和协调,深入研究频率和轨道资源的申报现状,加快制定卫星网络资源储备性申报方案。

二是加强卫星频率和轨道资源储备,建立健全军民频率协调机制,鼓励民营企业利用多种手段提前进行资源申报及储备,提高外部竞争力。

完善商业航天法规政策和管理制度。

一是明确民营企业进入商业航天,尤其是航天装备科研生产和航天技术转化应用的法律保障。

二是完善企业参与商业航天建设的政策环境和配套设施,针对具备研发生产能力的企业,实行管理政策倾斜,适量提供财税补贴。

三是探索商业航天发射场和探空火箭的建设和管理模式,共享火箭发射、测控等服务及资源。

优化商业航天产业链基础和生态。

我国商业航天产业应用起步较晚,产业化发展水平不高。为促进商业航天产业实现高质量发展,一是从关键技术、研制、运营、服务、应用等多个方面推动产业链各环节协同发展,构建完善的商业航天产业生态。二是加快我国卫星互联网建设,推进商业化进程,提升网络服务能力,创新商业模式,不断丰富应用场景。

引导民营企业积极参与商业航天建设。

抓住产业链开放机遇,引导、鼓励各方加入到商业航天产业竞争。一是采用政府和社会资本合作等方式,让民营企业积极参与商业航天领域技术研发、设施建设和应用服务。二是引导民营企业有序进入商业航天应用领域,重点引导民营企业利用卫星互联网向电信增值服务、物联网链接、特殊场景通信等垂直行业深度拓展。三是鼓励民营企业进行技术研发和承担商业航天领域军民融合项目的建设与实施。

(本文作者周钰哲、彭健系赛迪研究院研究员)

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