低軌衛(wèi)星星座背后的產業(yè)賽跑

作者：陳彬，編輯：李墨天

2月3日7:37，西昌發(fā)射場迎來了第200次發(fā)射任務。一枚搭載了11顆衛(wèi)星的長征二號丙運載火箭，在破曉之時緩緩升空。不同以往的是，這一次發(fā)射的衛(wèi)星，來自一家民營企業(yè)。

在航天領域，由民營企業(yè)構成的商業(yè)航天，正日漸成為一股不容忽視的力量。

中國商業(yè)航天的故事，最早可以追溯到2014年：彼時，國家放開了政策限制，鼓勵民間資本造火箭、放衛(wèi)星，一些企業(yè)開始了早期探索。

而在近兩年，隨著企業(yè)陸續(xù)取得突破，商業(yè)航天開始爆發(fā)。

2021年，吉利旗下的商業(yè)航天公司時空道宇，在浙江臺州建成全球首個深度融合航天制造和汽車制造能力的衛(wèi)星超級工廠，實現(xiàn)了衛(wèi)星的工業(yè)化生產。

2023年，這家企業(yè)還成為全球首家實現(xiàn)衛(wèi)星通信及星基高精定位車規(guī)級量產應用的商業(yè)公司。目前，已經完成自有星座兩個軌道面部署。2024年內完成星座第三個軌道面部署后，開啟全球化商業(yè)應用。

去年，民營火箭產業(yè)也按下了加速鍵，5家公司先后發(fā)射了13枚火箭。年底，我國首個商業(yè)航天發(fā)射場，也在海南竣工。

中國商業(yè)航天如火如荼的背后，是一場正悄悄拉開帷幕的太空競賽。

21世紀太空競賽

當下，跑馬圈地最激烈的，莫過于低軌衛(wèi)星星座建設。

北京時間5月15日02:39，一枚搭載了20顆星鏈衛(wèi)星的獵鷹9號火箭，成功進入地球軌道。截至2024年5月15日，SpaceX已經發(fā)射了足足35次星鏈衛(wèi)星[2]。同一時間，其他國家也加快了建設低軌衛(wèi)星星座的腳步。

眾所周知，現(xiàn)代社會的信息傳輸，幾乎完全依賴地面通信。

然而，出于自然環(huán)境、基站建設成本等問題，目前尚有80%以上的陸地地區(qū)、95%以上的海洋地區(qū)，沒有被地面網絡所覆蓋。

在這些“信息社會的死角”，基于低軌衛(wèi)星的衛(wèi)星通信就成了最好的選擇。借助運行在地球軌道上的衛(wèi)星星座，可以實現(xiàn)對整個地球的網絡覆蓋。

由此可見，低軌衛(wèi)星星座有著非常重大的價值：它可以給處于極端環(huán)境、基建落后、地面網絡無法覆蓋地區(qū)的人們，提供實時的網絡服務。除此之外，它還是6G網絡的重要組成部分。

當然，通信只是低軌衛(wèi)星的主流應用方向，它還能實現(xiàn)高精定位、遙感等功能。

然而，低軌衛(wèi)星星座的技術特征，決定了民營企業(yè)才會是破局的關鍵。

衛(wèi)星運行的地球軌道，按照軌道高度從低到高，分別是低軌道、中軌道以及地球同步軌道。低軌道由于距離地面更近，因此傳輸延時最低，速率更高，是目前唯一能實現(xiàn)近似地面通信效果的軌道。

然而，低軌衛(wèi)星星座如果要覆蓋全球，對衛(wèi)星星座的設計要求非常高。

由于軌道高度低，單顆低軌衛(wèi)星只能覆蓋一小片區(qū)域。因此，需要通過數(shù)十顆、數(shù)百顆乃至更多的低軌衛(wèi)星，組網成一個星座，系統(tǒng)結構復雜，且操作、控制、管理難度較高。

除此之外，低軌衛(wèi)星還存在使用壽命較短等問題。

因此，發(fā)力低軌衛(wèi)星，需要低成本、批量生產衛(wèi)星的能力。

事實上，早在上世紀末，各個國家已經意識到了低軌衛(wèi)星星座的潛力。

然而，傳統(tǒng)的衛(wèi)星生產，大多依賴實驗室定制研發(fā)，單顆成本極其昂貴，更別提組建星座了，這顯然不是傳統(tǒng)航天機構所擅長的。

因此，民營企業(yè)接棒成為了發(fā)展低軌衛(wèi)星星座的重要有生力量。在中國，民營商業(yè)航天企業(yè)時空道宇沖在了第一線。

當下，時空道宇是全球第6家，也是國內首家能夠獨立建設并運營商業(yè)衛(wèi)星星座的企業(yè)，同時也是國內唯一實現(xiàn)星座整軌部署的商業(yè)航天企業(yè)。

目前，時空道宇正在建設并運營，全球首個服務于未來出行生態(tài)的低軌衛(wèi)星星座——吉利未來出行星座。預計在兩年內，時空道宇將完成星座一期72顆衛(wèi)星部署，實現(xiàn)全球實時數(shù)據通信服務。

然而，即便對于時空道宇這樣的民營企業(yè)來說，參與“低軌道競賽”，仍是個不小的挑戰(zhàn)。

擁抱產業(yè)思維

早些年，外界普遍并不太看好衛(wèi)星通信這個方向。畢竟，民營企業(yè)的第一次嘗試，就以一場慘敗收場。

上世紀80年代，摩托羅拉推出了全球首款商業(yè)手機，并搭載了剛剛興起的1G網絡。然而，1G網絡建設的種種缺陷，令摩托羅拉感到不滿。于是，這個風頭正盛的手機巨頭，啟動了一個非常大膽的項目：

通過發(fā)射77顆衛(wèi)星，來組建一個覆蓋全地球的網絡。摩托羅拉將這個項目命名為銥星（Iridium），因為金屬元素銥的原子序數(shù)剛好為77。

然而，銥星項目的建設成本高達50億美金，需要超100萬用戶才能攤平成本[8]。1998年底，銥星項目正式投入使用，用戶僅有約2萬人[9]。只運行了8個月，銥星項目便瀕臨破產。2000年，摩托羅拉不得不宣布所有衛(wèi)星將脫離軌道。

所幸美國政府接盤，免除了40億美金的債務，銥星才得以存續(xù)下來。當年銥星的失敗，揭示了低軌衛(wèi)星產業(yè)化的兩個關鍵性難題：

如何降低建設星座的成本？以及如何扛住龐大的研發(fā)開支，找到成功的商業(yè)模式？

針對這些問題，時空道宇在摸著前人過河的過程中，探索出了一種非常巧妙的解題思路。

制造衛(wèi)星是一項昂貴、復雜、耗時，且工程精密度極高的工作，通常多在實驗室進行。

幸運的是，時空道宇作為吉利旗下的公司，擁有豐富的汽車制造知識。

通過借鑒吉利汽車制造的自動化裝配技術，以及批量化制造管理模式，時空道宇打造了一條智能柔性脈動式生產線，實現(xiàn)了衛(wèi)星AIT（總裝、集成和測試）量產。

工業(yè)化批量生產的模式，使得時空道宇能夠大幅縮短衛(wèi)星的總裝集成測試周期，并將生產成本降低45%。

如今，從下單到衛(wèi)星出廠，時空道宇只需要28天。而在量產階段，臺州衛(wèi)星超級工廠每天可出廠1-2顆衛(wèi)星，已接近國際一流的商業(yè)航天企業(yè)[10]。

對于時空道宇而言，吉利龐大的汽車工業(yè)，既是前置產業(yè)，幫助解決了降本難題；同時也是下游產業(yè)，提供了可行的落地模式。

去年，時空道宇創(chuàng)新性地將衛(wèi)星通信落地到汽車上，和極氪共同推出了全球首款量產衛(wèi)星通信乘用車——極氪001FR。如今，極氪009光輝版、新款極氪001、極氪007、吉利銀河E8等車型，都配備了雙向衛(wèi)星通信功能。

對于衛(wèi)星通信而言，出行是個極其重要的場景。

當處于無地面網絡覆蓋的環(huán)境時，配備了衛(wèi)星通信的車輛，仍可以提供網絡服務，不必擔心失聯(lián)。

與此同時，時空道宇的吉利未來出行星座，不光具備衛(wèi)星通信功能。星座二期將拓展至168顆低軌衛(wèi)星，將提供全球高精定位服務，能夠讓車輛“永不迷路”。

“衛(wèi)星上車”，可以切實解決許多極端環(huán)境行駛的痛點。

時空道宇是國內率先實現(xiàn)車載衛(wèi)星應用產品規(guī)模化落地的商業(yè)航天企業(yè)。然而，出行只是時空道宇產業(yè)化版圖的第一步。

實際上，低軌衛(wèi)星星座的想象空間，遠不止于此。

目標，星辰大海

今年4月，曾經“死過一次”的銥星，公布了一季度的財務數(shù)據：2.039億美金的營收，以及980萬美元的凈利潤，儼然已經重獲新生。

當年，銥星能夠存續(xù)下來，離不開美國政府的幫扶。然而，政府訂單只占銥星收入的12%。相比之下，不斷增長的商業(yè)服務，構成了其收入的主要來源。銥星將衛(wèi)星通信服務，拓展到了海運、航空、物聯(lián)網等領域中。

以航空為例，目前銥星的第一代服務已經安裝在6萬多架飛機之上[13]。

去年，銥星又推出了新一代的Iridium Certus服務，通過運行在低軌道上的衛(wèi)星星座，可提供最高704 Kbps的網絡服務。5月初，加拿大飛機制造商Bombardier，宣布將使用Iridium Certus航空服務。

而在海運端，銥星今年又剛剛收獲了中遠海運這個來自中國的大客戶。

從中可以看出，銥星的商業(yè)擴張，完全建立在全球市場的基礎之上。

道理其實不難理解：衛(wèi)星企業(yè)在建設星座時，向來是以地球為“基礎單位”。不管是銥星、星鏈，還是吉利未來出行星座，都可以給全球任何一個地點提供服務。

既然已經劍指星辰大海，再將產業(yè)落地限制在少數(shù)國境線之內，格局未免小了些。

因此，早在2021年星座規(guī)劃建設初期，時空道宇便開始了海外業(yè)務的籌備工作。探索的領域，也不僅局限于出行。

目前，時空道宇已完成基于自有星座的手機直連衛(wèi)星通信芯片研發(fā)和流片，預計將于下半年實現(xiàn)規(guī)?；慨a應用。而在自動駕駛及智能網聯(lián)等領域，時空道宇也積累了不少相關經驗。

在杭州第19屆亞運會期間，時空道宇以航天科技賦能亞運，提供高精定位、衛(wèi)星通信、遙感AI技術支持，助力杭州舉辦智慧亞運，保障大型國際賽事出行安全。

時空道宇高精定位產品及服務應用于近2000輛亞運會官方指定用車，實現(xiàn)車輛精準管理與調度，累計保障里程超200萬公里。

目前，時空道宇在全球商業(yè)化落地的核心業(yè)務模式，是與海外電信運營商進行深度的綁定和合作，為行業(yè)用戶提供從數(shù)據服務到芯片的完整解決方案。同時根據各個地區(qū)的市場需求，因地制宜地開展低軌衛(wèi)星星座相關的應用服務。

去年，時空道宇成功在東南亞、中東、非洲等地取得了業(yè)務進展，完成了一系列戰(zhàn)略合作簽約。

例如在去年底，時空道宇與馬來西亞電信運營商Altel簽約，結合當?shù)刎S富的港口與農業(yè)資源，加速智慧港口、智慧農業(yè)等解決方案的落地。

在中東、非洲等地區(qū)，時空道宇已經與當?shù)仉娦胚\營商合作，開展手機直連衛(wèi)星通信等衛(wèi)星應用業(yè)務。

吉利未來出行星座第三軌衛(wèi)星，計劃于今年下半年發(fā)射，屆時，時空道宇將正式開啟星座的全球應用服務。星座第四軌衛(wèi)星將搭載手機直連衛(wèi)星通信載荷，為海量存量手機提供手機直連衛(wèi)星通信服務。

在全球商業(yè)競爭的背景上，時空道宇找到了適合自己的道路。

尾聲

時至今日，外界對于航天的認知，大多仍保留著“高精尖國家項目”的刻板印象。事實上，隨著以低軌衛(wèi)星制造及應用、商業(yè)運載火箭等為代表的商業(yè)航天產業(yè)日漸成熟，游戲規(guī)則正在改變。

不論是率先起跑的美國，還是其他追趕者，都保持著“國家隊”與“民間隊”互相搭伙過日子的形式。

可以預見的是，商業(yè)航天將在未來20年的科技產業(yè)中，將扮演非常重要的地位。但正如前文提到，這遠沒有看上去那么簡單，很多環(huán)節(jié)都尚未跑通。不論是放衛(wèi)星，還是造火箭，都存在著海量工程難題需要克服。

盡管我國開放民間資本進入已有10年，愿意投身其中的企業(yè)仍算不上多。

因此，那些敢于探索的先驅企業(yè)，值得外界更多的掌聲。因為，它們的經驗與成果，將決定太空紅利徹底爆發(fā)的時候，中國的科技從業(yè)者能分到多少蛋糕。

參考資料

[1] 到處搶人，中國民營火箭排隊上天，南風窗[2] SpaceX launches 20 Starlink satellites on 50th mission of the year，space.com[3] 低軌衛(wèi)星通信啟動，天地一體通信邁向6G，南京證券[4] 論高低軌道在我國未來衛(wèi)星通信中的應用，張更新、甘仲民、牛鑫[5] 衛(wèi)星通信發(fā)展提速，星地一體未來可期，中信證券[6] 他山之石系列——衛(wèi)星通信專題（二）銥星星座商業(yè)模式分析，西南證券[7] A Heavenly Sign - The Iridium satellite story，David Vernon’s Scribbles[8] Iridium satellite phone re-launch, BBC News[9] Iridium Fails to Find a Market : Satellite Phone Misses Its Orbit，The New Yorker Times[10] 專訪時空道宇CEO王洋：目前商業(yè)衛(wèi)星最具市場前景的是衛(wèi)星制造及應用領域，21世紀經濟報道[11] 商業(yè)航天的“引擎”還能撬動什么，中國新聞周刊[12] How Iridium stays ahead in the space race，Tech Wire Asia[13] Satcom providers stand ready as Iridium introduces Certus aviation，runwaygirl network

編輯：李墨天

視覺設計：疏睿

責任編輯：李墨天