6G时代，卫星有望登上舞台中心

[Table_Summary]“高速泛在、天地一体、算网融合”——数字经济对于网络的全天候、泛在化及足够高的运算速度提出了更高要求。除了传统的通信、导航和遥感等功能，近年来，卫星端作为新兴的网络基站节点，已展现出太空领域的巨大潜力。卫星作为太空基站、太空计算机、太空相机和太空武器，通过手机直连，正在开拓越来越多的应用场景。卫星制造已开启计算机化，迭代周期快速提升，进入快速迭代、工业化、批量化时代。6G时代，卫星有望登上舞台中心。 ►卫星是太空基站，实现卫星通信 高速泛在，天地一体——这是卫星应用的大势所趋。发射数百颗乃至上千颗小型卫星，组成卫星星座，以这些卫星作为“空中基站”，从而达到与地面移动通信类似的效果。发展卫星通信的意义在于：1）实现人口全覆盖；2）实现区域全覆盖；3）与地面通信形成优势互补；4）占领稀缺轨道资源，维护国家安全。卫星轨道资源具有稀缺性，国际原则是先到先得，若SpaceX公司“星链”计划的4.2万颗全部升空，将占据大半的近地轨道容量，这种局势倒逼其他国家占据轨道的步伐也在加快。 ►卫星是太空计算机，实现数据快速交互传输 当前，地面单位对算力的需求不断扩展：即使身处海洋、沙漠、戈壁、外太空等传统算力难以覆盖的场景，地面单位也希望能够得到实时、无缝、高效的计算服务，解决如轨迹预测、目标识别等用户任务。为此，需要利用天基卫星集群协同计算，以实现相关单位在全球任意时间、任意地点得到实时的算力支撑，实现真正的“太空计算机”，提升用户服务能力。 传统卫星只有储存能力，只能将存储的数据回传到地面，不具备星上处理能力。智能卫星可实现在轨计算处理，提高分布式应用协同能力和在轨AI推理能力，实现“业务上天、服务在轨”。卫星正成为未来太空数据的“智能平台”。根据网易科技报道，国外媒体有报道称每批“星链”卫星都携带4000台精简版Linux电脑。2020年时“星链”在太空中已有3万多个Linux节点(以及6000多个微控制器)。 ►卫星是太空相机，实现对地对空实时监测 航天相机主要装载在卫星的遥感系统上，在军民领域发挥监测、情报搜集等功能。在民用方面，它们可用于采矿、城市规划、土地利用、资源管理、农业调查、环境监测、新闻报道和地理信息服务等诸多领域；在军事上，它们可用于情报搜集、国防监测、变化检测、精确测图和目标指引等方面，以跟踪机场跑道、导弹发射井、武器试验场和防御设施等目标的施工进展情况 以及部队集结和武器部署等军事活动准备情况。 卫星是太空武器，实现对星攻击 卫星除了为战争提供通信、导航、侦查等支持功能以外，其本身也可以作为一种武器，在太空中对敌方卫星发起攻击。这种反卫星卫星有两种攻击方式，其一是携带有常规炸药的卫星，当它在轨道上接近目标卫星时，以地面遥控或自动引爆的自毁方式与目标卫星同归于尽。其二是装备有导弹或速射炮的卫星平台，当目标进入武器的射程之内时便进行发射并摧毁之。 ►投资建议 卫星具备多种功能，可以作为提供互联网通信服务的太空基站，可以作为实现数据转化、交互、传输的太空计算机，可以作为对地面或太空进行观测、摄像的太空相机，也可以作为能对其他卫星发动攻击的太空武器。如同汽车的属性已经从工业品逐步倾向消费品，卫星已经逐渐从高精尖产品进入到了工业化、批产化时代，各国近年来卫星发射的频次也随之大幅增长。北斗三号全球组网后，下游各应用领域需求也在不断扩大，我们认为作为上游的卫星产业链有望迎来蓬勃发展。 主要受益标的： 1）臻镭科技：公司各板块产品均可应用于低轨通信卫星，以电源管理芯片为例，公司已经为银河航天02批卫星提供了锂离子电池均衡芯片； 2）铖昌科技：公司主营的相控阵T/R芯片主要应用于星载、机载、舰载、车载和地面等相控阵雷达中，亦可应用至卫星互联网领域，在卫星互联网方面，公司已推出星载和地面用卫星互联网相控阵T/R芯片全套解决方案，已进入下游客户主要供应商名录，进入批量生产阶段并持续交付中； 3）奥普光电：拟控股公司长光宇航为航天碳纤维复材领域龙头企业，产品在火箭舱段（整流罩、转接舱、间段）及发动机喷管、卫星结构件、空间相机结构件等部位均有所应用，在快舟系列火箭舱段等结构件上拥有较高市占率，核心受益于火箭、卫星及导弹放量。碳纤维具有质轻、高强度、耐高温等优点，在航天结构上，碳纤维复材可比常规的金属结构减重30%左右，从而提升火箭的有效载荷，让单次发射承担更多任务。2021年底，公司升级产能，箭体/弹体结构件产能由100套扩为400套，卫星结构件由205套扩为300套，火箭发动机喷管由40套扩为100套，为后续业绩翻倍增长奠定基础。 ►风险提示 卫星产业发展不及预期、订单低于预期等。 1.卫星是太空基站，实现卫星通信 卫星互联网好比将地面的基站搬到了太空中，每一颗卫星就是一个移动的基站。 卫星互联网是指多次发射数百颗乃至上千颗小型卫星，组成卫星星座，以这些卫星作为“空中基站”，从而达到与地面移动通信类似的效果，实现太空互联网。从系统架构组成来看，卫星互联网可以划分为空间段、地面段和用户段三个部分。 卫星互联网的四大用途：1）实现人口全覆盖。欧美发达国家人口密度相对较低，进行固定宽带尤其是光纤的铺设成本高昂且收回时间较长，此外信息通信基础设施同样不够完善的“一带一路”沿线国家同样有需求。2）实现区域全覆盖。传统地面通信服务很难覆盖的航海、航空、岛屿等区域也有较强的网络接入需求。3）与地面通信形成优势互补。早在2020年6月发布的5G标准R16中，就有卫星互联网的技术文档纳入其中，6G研发工作已经将卫星互联网纳入其中并作为重要组成部分，未来卫星互联网将与5G和6G等地面移动通信网络平滑切换。4）占领稀缺轨道资源，维护国家安全。按照卫星轨道资源先到先得的国际原则，先发国家发射的低轨道卫星将会抢占更多轨道资源。同时卫星在轨道运行难以受到有效监控和管理，与国家安全也密切相关。 6G时代卫星通信不可或缺。6G即第六代移动通信标准，6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界，通过将卫星通信整合到6G移动通信，实现全球无缝覆盖。6G的数据传输速率可能达到5G的50倍，时延缩短到5G的十分之一，在峰值速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、频谱效率、定位能力等方面远优于5G。 2018年3月9日，工信部部长苗圩表示中国已经着手研究6G。 2020年我国发射了全球首颗6G试验卫星——“电子科技大学号”卫星，其重约70公斤，搭载了太赫兹卫星通信载荷，将在卫星平台上建立收发链路并展开太赫兹载荷试验。太赫兹通信是全球第六代移动通信（6G）的关键技术之一，具有频谱资源丰富、传输速率高、易实现通信感知一体化等优势，其在地面和空间通信领域具有重要的应用前景，该卫星也是太赫兹（THz）通信在空间应用场景下的首次技术验证。 2.卫星是太空计算机，实现数据交互传输 过去两年卫星的性能和算力都有了突飞猛进的发展。2020年1月，成功发射的中国通信能力最强的低轨宽带通信卫星的CPU主频为600MHz，内存为4GB，总线带宽为1.28Gbps，而今年3月成功发射的中国首次批量研制的低轨宽带通信卫星，单星CPU主频已提升为1.2GHz，内存提升为8GB，总线带宽提升为2.5Gbps。一些商业航天公司在星载计算机软件上选用了商业的Linux操作系统和文件系统，大幅压缩了软件开发和整星测试周期，也提高了系统运行的稳定性，以前更新软件需要20分钟以上，现在只需要1分钟，就像往U盘中拷文件一样简单。 根据钛媒体报道，银河航天公司创始人徐明介绍称：从本质上来看，卫星是一台大型计算机。原因有三：1）卫星作为软硬兼备的一体机，本身的作用在于为用户服务，它能够接收一些类似于in和out的指令集，也就是说能够快速响应用户服务。2）卫星又具备自动驾驶的功能，在太空中，卫星配备的天体敏感器通过敏感天体辐射来测定卫星相对于惯性坐标系的三轴姿态和位置，从而感知自己的运动状态，卫星就相当于是在太空中进行自动驾驶和实时控制的计算机。3）卫星作为一个通信计算机，能够在太空中完成数据的转化和交换。 2021年11月，全球首颗工程研制的软件定义卫星“天智一号”在酒泉卫星发射中心搭载并成功发射。“天智一号”是一颗以软件为主的卫星，可以不断更新软件，人们可以通过手机访问它，给它下达命令；公众可以通过APP查看卫星状态，甚至可以和卫星互动。传统卫星在轨道上采集到数据之后，需要把数据下载到地面站，经过地面站的计算之后，才能分析给出可以使用的结果。这些数据在轨道和地面之间不断的上行和下行，是非常消耗时间的。“天智一号”则搭载了一个云计算平台、一台超分相机和4部大视场相机。其中，云计算机使得“天智一号”可以在天上进行大数据计算，省去了大量的数据传输时间。 根据央广网报道，中国科学院软件研究所研究员、软件定义卫星技术联盟秘书长赵军锁称，“天智一号”是一颗以软件为主的卫星，主要载荷为能耗低、计算能力强的小型云计算平台，来执行空中应用程序，其载荷还包括搭载有经过加固的4部国产智能手机。该卫星有三大特色：一是智能程度高，卫星所获大部分数据处理均可在轨完成，根据需要下传地面;二是卫星为开放型系统，所有人都可以为卫星开发软件，并可根据一定流程将开发的软件上注卫星，开展在轨试验;三是卫星的实时状态，所有人都可以通过手机利用“追星APP”访问查询，并指挥卫星在轨实时执行“太空自拍”等空间任务。 每批“星链”卫星都携带4000台精简版Linux电脑。根据网易科技报道，国外有媒体称SpaceX软件工程师曾透露SpaceX每月向太空发射60颗“星链”互联网卫星，每批卫星都携带有4000台精简版Linux电脑。2020年时“星链”软件主管马特·蒙森也表示：“‘星链’目前在太空中有3万多个Linux节点(以及6000多个微控制器)。” 3.卫星是太空相机，实现对地对空实时监测 航天相机装载在卫星等太空飞行器上，在军民领域发挥监测、情报搜集等功能。 航天相机主要是装载在以人造卫星为主的各种太空飞行器的遥感系统上，在民用方面，它们可用于采矿、城市规划、土地利用、资源管理、农业调查、环境监测、新闻报道和地理信息服务等诸多领域；在军事上，它们可用于情报搜集、国防监测、变化检测、精确测图和目标指引等方面，以跟踪机场跑道、导弹发射井、武器试验场和防御设施等目标的施工进展情况以及部队集结和武器部署等军事活动准备情况。 以商业农用卫星“吉林一号”为例，其主要用途是国土资源监测、交通设施监测等民用领域，不过在2016年“吉林一号”拍摄到过美国费城海军造船厂的清晰图片，2017年也拍到过美国内利斯空军基地，照片中清晰可见军用机场的跑道以及机场停放的B-52、 F- 16等各式战机。 航天相机按成像方式分为画幅式、全景式和航线式。通常航天摄影采用多台不同功能的相机组成的相机系统，例如由画幅式航天相机进行地物影像定位，用全景式航天相机进行地物影像识别。 北京三号B卫星搭载天舒相机达到0.5米高分辨率，可画幅或视频成像。2022年8月24日，北京三号B卫星在太原卫星发射中心顺利升空并成功入轨。卫星装载着由航天科技集团五院508所研制的0.5米级高分辨率天舒相机，相机采用超长焦距的光学镜头，分辨率已达到目前国内商业遥感的高水平。相机焦面采用国产高性能多谱段TDICMOS线阵，可以像扫描仪一样推扫成像，还配备了低噪声的CMOS面阵焦面，可以像单反相机一样实现画幅成像，也可以流畅地视频成像。应用领域主要是为国土资源管理、农业资源调查、生态环境监测和城市综合应用等领域提供遥测数据服务，同时创新拓展实景三维、城市数字底座、智慧农业等新兴市场。 相比北京三号A卫星天瞐相机，航天科技集团五院508所相机主任设计师胡永力将B卫星天舒相机特点概括为：一是“站得高，离得远，看得广，看得清”，二是“谱段宽，细节多”，三是“眼睛大，视力好”，四是“看东西，不变形”。该相机利用卫星姿态控制能力，可以对目标“屏息凝视、目不转睛”，实现高机位“太空直播”，动态监视地面活动物体、海上和空