中國低軌道衛(wèi)星行業(yè)運(yùn)行現(xiàn)狀及前景展望

中國低軌道衛(wèi)星行業(yè)運(yùn)行現(xiàn)狀及前景展望衛(wèi)星按照用途大致可分為：通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星（狹義指民用地球觀測衛(wèi)星，廣義還包含軍事偵查衛(wèi)星）、導(dǎo)航衛(wèi)星（提供位置服務(wù)）、技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星等。根據(jù)SIA（美國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底，全球共有在軌衛(wèi)星2092顆，其中通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星的占比分別為40%、26%、6%。2019年，全球共發(fā)射505顆衛(wèi)星，其中通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星的占比分別為33%、22%、3%。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。LEO衛(wèi)星軌道高度500km~2000km，MEO衛(wèi)星軌道高度2000km~36000km，GEO衛(wèi)星軌道高度為36000km。低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)由低軌道衛(wèi)星和主控站，關(guān)口地球站，移動(dòng)地球站（車載站、船載站、機(jī)載站等），手持機(jī)以及無線電定位終端等組成。低軌道衛(wèi)星星座是指十幾顆至幾十顆低軌道運(yùn)行的小型衛(wèi)星，繞地球在經(jīng)度上距離相等的若干個(gè)軌道面旋轉(zhuǎn)，作為移動(dòng)通信中繼站，對(duì)地面形成無線蜂窩覆蓋，把整個(gè)地球表面都覆蓋在內(nèi)，可提供電話、傳真、數(shù)據(jù)、尋呼及無線電定位等業(yè)務(wù)。低軌道衛(wèi)星一般距地面約1000km，空間傳輸損耗較小。衛(wèi)星形成的覆蓋小區(qū)在地球表面很快移動(dòng)，繞地球一周約需2小時(shí)。在低軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，距地面的高度是變化的，每顆衛(wèi)星的覆蓋面積也在改變,所以在切換和覆蓋需要進(jìn)行調(diào)整。自20世紀(jì)90年代以來，低軌寬帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)開始受到各國廣泛關(guān)注，但由于發(fā)射成本、建設(shè)成本高，推進(jìn)緩慢。近年來，隨著衛(wèi)星小型化、輕量化、低軌道發(fā)射成本的大幅下降，以及物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，低軌通信星座迎來了新的發(fā)展高潮。2018年全球低軌通信衛(wèi)星（LEO）入軌數(shù)量達(dá)53顆。目前，國外已經(jīng)公布的低軌通信衛(wèi)星方案中，衛(wèi)星總數(shù)量約為23892顆，衛(wèi)星軌道高度主要集中在1000~1500km之間，頻段主要集中在Ka、Ku和V頻段，在軌道高度十分范圍有限、頻段高度集中的情況下，衛(wèi)星軌道和頻譜的競爭將愈加激烈。由于軌道和頻譜在國際電信聯(lián)盟的有效占有時(shí)間有限，不如期發(fā)射衛(wèi)星，原有軌道和頻譜將失效，因此，預(yù)計(jì)下一階段各家公司將搶先發(fā)射衛(wèi)星，以實(shí)際占有軌道和頻譜，軌道和頻譜的爭奪將愈演愈烈。我國疆域遼闊，自然地形復(fù)雜。在面對(duì)偏遠(yuǎn)山區(qū)的自然村落時(shí)，與地面光纜相比，“從天上”解決成本更低，并且能夠同時(shí)解決海上通信問題。2016年12月的《十三五國家信息化規(guī)劃》中也明確提及“通過移動(dòng)蜂窩、光纖、低軌衛(wèi)星等多種方式，完善邊遠(yuǎn)地區(qū)及貧困地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋?！痹诖吮尘跋拢瑩?jù)新浪網(wǎng)報(bào)道，中國航天科技和中國航天科工兩大集團(tuán)都啟動(dòng)了各自的低軌通信項(xiàng)目“鴻雁”和“虹云”星座計(jì)劃，航天兩大集團(tuán)成為了我國低軌通信衛(wèi)星領(lǐng)域的“國家隊(duì)”。2018年，我國共發(fā)射衛(wèi)星91顆，其中通信衛(wèi)星4顆，占比為4.4%；2019年我國共發(fā)射衛(wèi)星54顆，其中通信衛(wèi)星12顆，占比為22.22%，比例快速提升。從發(fā)展階段來看，目前低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)處于起步階段，主要以星座等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為主，上游需求相對(duì)明確；未來隨著系統(tǒng)建設(shè)完成，產(chǎn)值占比更大的應(yīng)用服務(wù)將快速增長。從行業(yè)未來競爭格局來看，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)資源壁壘高、前期投入金額大、建設(shè)周期長，未來星座互聯(lián)網(wǎng)將成為一個(gè)寡頭壟斷的市場。隨著5G時(shí)代的即將到來，國際通信組織以及業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)開始對(duì)6G時(shí)代進(jìn)行展望，當(dāng)前得到的共識(shí)是，5G/6G時(shí)代將是衛(wèi)星通信與地面通信網(wǎng)絡(luò)相融合從而真正實(shí)現(xiàn)全球通信，包括3GPP、ITU在內(nèi)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織成立了專門工作組，我國科技部也開始著手開展衛(wèi)星通信與5G/6G相融合的問題，衛(wèi)星通信的時(shí)代即將開啟。由于低軌道衛(wèi)星一般只有幾百公斤重，研發(fā)迭代周期短，成本低廉。衛(wèi)星用小型火箭就能發(fā)射，這也為及時(shí)更換有故障的衛(wèi)星提供了便利，對(duì)保證通信系統(tǒng)的質(zhì)量和高可靠性有利。低軌道衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)在于：一方面衛(wèi)星的軌道高度低，使得傳輸延時(shí)短。路徑損耗小，衛(wèi)星數(shù)量大，覆蓋范圍廣，組成的星座可以實(shí)現(xiàn)真正的全球覆蓋，頻率復(fù)用更有效；小衛(wèi)星多采用Ka/Ku頻段，系統(tǒng)容量大，如OneWeb公司的單星容量5.8Gbps，系統(tǒng)總?cè)萘砍?1Tbps；另一方面蜂窩通信、多址、點(diǎn)波束、頻率