在距离地球200至2000公里的低空轨道上,一场激烈的“卡位战”正在进行。截至今年4月,Space X总计规划4.2万颗的“星链”已成功发射超6000颗卫星,陆续服务了72个国家和地区,用户数突破230万。计划部署超3200颗卫星的亚马逊卫星互联网项目“柯伊伯计划”,也在发射前的准备中。
形势呼唤中国版“星链”提速建设。2021年,中国卫星网络集团有限公司成立,并规划在2035年之前进行大约12900颗卫星组网。
业内人士算过一笔账:假设发射1万颗卫星,低轨通信卫星目前国内平均造价为3000万元,卫星形成的应用市场规模通常是硬件投入的10倍以上,因此下游应用理论上可以轻松实现“万亿级市场规模”。
目前低轨卫星的商用价值除了为世界上偏远地区的居民提供连接服务,更大的价值还在于服务各行各业。中国电信卫星公司率先在全球推出手机直连卫星业务,卫星通信“上车”的脚步也已迈开。卫星应用市场起势,意味着政策和资本之外,商业航天发展的内生动力已被激活。
低轨空间容量有限,卫星互联网的商业空间无限。商业航天已不仅是一种商业行为,而是通过商业化运作来推动国家战略的实施。今年1月,工信部等七部门印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,提出布局6G、卫星互联网、手机直连卫星等关键技术研究,构建高速泛在、集成互联、智能绿色、安全高效的新型数字基础设施。
“大航天时代”火箭公司应该像快递公司一样,“接单”后把卫星精准送到指定的目的地。如何在技术有保障、价格够亲民的前提下,大规模、批量化完成运输任务,成了备受行业关注的问题。
业内人士表示,目前我国在火箭低成本回收及重复利用等方面还存在不足。以目前固体火箭的运载能力和发射频次,火箭已经不够用了。
目前,包括星际荣耀、中科宇航、蓝箭航天等在内的多家商业火箭公司均已开展可重复使用火箭的研发验证工作,致力于形成航班化发射运营能力。
火箭重复利用的实现,液体燃料是绕不过去的技术选择。其中,由于“甲烷燃料”自身成本远低于航天煤油,更符合商业航天的逻辑,可以满足未来大规模进出空间、航班化运输需求,成为竞争最激烈的赛道。
此外,“拼火箭”上天也成为必然趋势,中国正在追赶国际 “一箭多星”的最高纪录,已经实现了“一箭41星”。业内人士表示:总体来看,我国商业火箭技术落后Space X大约10年的时间,但相对进展速度一直在与Space X对齐刻度,甚至有些方面我们有自己的创新。
可重复使用火箭是近年来全球商业航天领域的热词,也是世界航天产业发展和国际商业航天竞争的前沿方向。但不能回避的是,国内商业火箭仍面临着陆缓冲、液氧甲烷发动机、海上回收平台稳定性等多个技术难题。
业内人士表示:中国商业火箭行业即将走完‘从0到1’阶段的第一个十年,2025年会是一个大分水岭,下一步是比拼硬实力的时代。
发展商业航天,“卫星制造”是首先要过的一关,研制生产需要满足大批量、低成本、短周期等特点。
近段时间以来,全国各地卫星制造基地“各显神通”,通过模块化设计、柔性生产等技术,采用流水线并行生产等方式,大幅压缩卫星设计生产周期,降低卫星制造成本。同时,汽车、钢铁等传统制造企业也纷纷踏入卫星“智造”赛道,凭借积累多年的智能制造基因,努力追赶全球领先水平。
行业数据预测,未来近地轨道将部署10万颗卫星,其中来自中国的有3万~4万颗,要实现这样的规模,意味着未来几年,我国每年都要部署上千颗卫星。
业内人士表示,目前我国微小型卫星年产能还有90%的缺口,而这部分缺口是商业卫星公司的主要市场。从这个角度而言,卫星批量生产至关重要,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。
与此同时,出行、勘探、海事、边防等行业应用的不断扩展,呼唤着我国构建“通导遥”一体化的高通量、高分辨率的卫星星座。对此,业内专家认为,未来需要从多星甚至星座的角度一体化考虑卫星和产品的设计、制造、测试、试验等工作。
卫星制造的批量化、规模化,实际上是要实现卫星的“商品化”,商品化的关键是低成本、高品质,其核心是供应链。
卫星互联网可以看作是“天上的一张网”,它基于卫星通信技术,为全球范围内的用户提供高带宽、灵活便捷的互联网接入服务。当前,我国商业航天正迎来一个卫星互联网大规模组网发射需求爆发的“黄金时代”。6G时代,卫星互联网也将成为其重要的组成部分。未来,大数据、云计算、边缘计算等都将与卫星互联网密不可分。
近年来,Space X、One Web、亚马逊、Telesat等多家欧美企业相继提出卫星组网计划。业内人士表示,相比之下,我国卫星互联网产业仍处于在轨验证阶段,尚未进入快速组网部署的阶段。
不过,我国不断加强卫星互联网顶层设计和统筹布局,利好政策频出。2020年,国家发改委首次将卫星互联网纳入“新基建”;2021年,成立中国卫星网络集团有限公司统筹国有卫星互联网建设;2023年,工业和信息化部发布《关于电信设备进网许可制度若干改革举措的通告》,将卫星互联网设备正式纳入进网许可管理范围。目前,北京、上海、深圳、安徽、河南、四川和重庆等多地均出台政策支持卫星互联网相关产业的发展。
对通信卫星运营来说,行业存在着较高的资质壁垒,大部分民营通信卫星制造企业都不具备与卫星通信业务和互联网接入服务相关的经营资质。不少专家呼吁国家能够放宽准入资质,让民营企业更多参与到大规模卫星组网工作中。
人类已经建立了较为发达的地面通信网络(光纤、微波、移动通信),但是,这些网络主要集中在居民生活区域。在广大的深山、森林、沙漠、草原、戈壁等地区,地面基站信号覆盖难度大。而卫星身处太空,凭借“站得高,看得远”的优势,能够轻松实现广域信号覆盖。
随着支持直连卫星功能的大众消费类产品和应用服务不断推出,越来越多的消费者可以随时、随地、随需享受天地一体融合通信服务。
截至目前,支持卫星通信业务的手机品牌越来越多,华为、荣耀、小米、OPPO均已推出具备双向卫星通话功能的机型。卫星通信“上车”的步伐同样迅速,从2023年9月长安汽车展示了首款搭载了“车载卫星通信”技术的原型车CD701开始,在不到一年的时间里,极氪、吉利、比亚迪等汽车品牌已经纷纷推出了搭载卫星通信技术的汽车产品。
但是,业内人士指出,卫星应用领域仍处于“大事业、小产业”的局面,原因之一是相关技术服务和产品应用的价格尚未让老百姓普遍接受。
专家指出,发展科技的最终目的就是为了服务于人,商业航天从业者不仅要重视技术突破,更要开发广泛的应用,助力美好生活。
作者丨中国电子报编辑部
编辑丨徐恒
美编丨马利亚
监制丨连晓东