小卫星星座专题报告：小卫星星座赋能卫星应用，多卫星星座加速组网建设

请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明1 行业研究/行业专题报告 2024年3月16日 小卫星星座赋能卫星应用，多卫星星座加速组网建设 领先大市-A(维持) 小卫星星座专题报告 国防军工 国防军工板块近一年市场表现 资料来源：最闻 首选股票 评级 002025.SZ 航天电器 增持-A 600879.SH 航天电子 增持-A 相关报告： 【山证国防军工】商业航天含苞待放，国防工业持续景气-【山证军工】国防军工2024年策略2023.12.29 【山证国防军工】商业运载火箭发展提速，打破商业航天运力瓶颈-商业运载火箭专题报告2023.11.2 分析师：骆志伟 执业登记编码：S0760522050002邮箱：luozhiwei@sxzq.com 李通 执业登记编码：S0760521110001电话：010-83496308 邮箱：litong@sxzq.com 投资要点： 随着小卫星技术在商业空间领域的发展，低轨小卫星星座的形成和商业运营服务已进入了蓬勃发展的阶段。随着微电子、微机电、集成电路和计算机技术等新技术的发展和卫星设计研制理念的创新，卫星朝着小型化发展，技术性能更高、经济成本更低、研制周期更短的现代小卫星产品加速发展。近地轨道卫星具有较高的轨道速度、较短的轨道周期以及距地球表面较低的高度，具备特殊优势，低轨卫星应用在天基全球通信、遥感、导航等一系列应用领域具有巨大价值。低轨道大规模开发利用的“轨道革命”正在发生，低轨星座是小卫星的最佳应用方式，低轨大型星座继2000年前后转入建设低潮后将卷土重来，航天将迎来一个前所未有的新的发展。由于低轨道频率和轨位资源有限，采用“先登先占”的原则，随着各航天大国和商业公司陆续提出极其庞大的小卫星星座发射部署计划，围绕低轨道频轨资源的争夺战将全面打响。 低轨小卫星星座应用主要聚焦于通信、遥感、导航三大领域。商业通信卫星的商业模式最为明确，有望最早实现较大商业利益。低轨通信星座通常包括窄带通信星座和宽带互联网星座，目前最受关注的低轨宽带互联网星座是SpaceX公司的Starlink计划，截至2024年1月上旬，星链由超过5289颗低轨小卫星组成，已覆盖全球70多个国家，截止2023年12月，订阅用户已达到230万，目前Starlink卫星通信星座能达到的速率与4G的水平基本持平，但相比5G网络，还有明显差距。总体来看目前商业遥感领域较为活跃，需求量相对较大。卫星遥感应用市场由数据和增值服务构成。美国行星公司（Planet）主要从事光学遥感业务，迄今已经建造并发射了全球规模最大的商业遥感卫星星座。商业导航方面的应用主要指天基北斗增强系统，铱星系统是全球第一个完备的低轨导航增强与通信星座，目前低轨导航卫星星座大多仍处于试验和验证阶段。 低轨宽带星座在军民应用领域前景广阔，“手机直连卫星”成为卫星通信领域新热点，StarLink已经于2023年实现了现金流的收支平衡。综合来看，低轨星座的宽带服务更适用于人口密度较低的农村地区，卫星宽带服务的潜在市场是缺乏蜂窝覆盖的地区，拥有约4亿的潜在客户。军事领域，低轨星座凭借其优良的应用特性，有望成为关键的军事基础设施。随着低轨星座的大规模部署带来的小卫星成本持续降低，低轨星座将扭转成本劣势，更好发挥低轨星座网络的性能优势，打开更广阔的应用前景。手机直连卫星业务可以使用普通的智能手机连接卫星系统，实现语音和宽带数据业务，有望 从根本上解决地面通信网络覆盖不足的问题，扩展覆盖区域，提供应急通信网络，最终构建出无缝全域覆盖、天地融合的6G网络。目前手机直连卫星业务的工作频率尚未在全球范围确定和达成一致，相关国际规则和标准制定仍处于初始阶段，多种技术路线和工作模式正在并行发展。马斯克在2023年11月表示，StarLink已经实现了现金流的收支平衡。2023年10月，SpaceX发布手机直连卫星服务，根据规划，2024年将实现短信发送，2025年实现语音通话和网络服务，并分阶段实现物联网业务。 中国低轨小卫星星座发展提速。2020年国家发改委首次明确了“新基建”范围，将卫星互联网纳入通信网络基础设施的范围。自此，作为“新基建”的重点领域，中国的低轨卫星互联网产业进入了国家统一统筹、规划和运营的新阶段。中国卫星网络集团承担的“GW”星座计划和垣信卫星承担的G60星链是我国最大的两个低轨宽带卫星项目。遥感星座方面，近年来国内低轨大型遥感星座建设也呈现出加速态势，长光卫星建设并运营管理的“吉林一号”遥感星座，目前已实现一百余颗“吉林一号”卫星在轨运行，在星座规模方面仅次于行星公司（Planet），并且是目前全球最大的亚米级商业遥感卫星星座。导航应用方面，国内多家企业或机构正在积极开展低轨导航卫星星座的计划与布局，大多数仍处在试验和验证阶段。 重点公司关注：2023年底，商业航天首次被写入中央经济工作会议，2023年全国民营火箭共发射13次，创下了中国商业航天发展八年来的新记录，中国商业航天产业正迈入高速发展期，2024年将是我国商业航天发展的关键一年。多个卫星星座将加速组网建设，卫星产业链有望进入集中爆发期，我们重点推荐航天连接器龙头航天电器和航天电子设备配套龙头航天电子，建议关注军用无线通信装备核心供应商七一二和小卫星制造龙头中国卫星。风险提示：在轨卫星无法正常工作的风险；运力不足制约卫星发射；星座建设进度不及预期；下游卫星应用市场拓展不及预期。 目录 1.低轨小卫星星座的技术特点7 1.1小卫星技术8 1.2低轨星座是小卫星的最佳应用方式11 2.全球现有小卫星星座的运营情况15 2.1通信星座运营情况15 2.2遥感星座运营情况17 2.3导航星座运营情况19 3.低轨小卫星星座的盈利前景21 3.1新兴低轨宽带星座市场前景21 3.2“手机直连卫星”成为卫星通信领域新热点24 3.3StarLink卫星通信星座的成本与收入状况27 4.中国低轨小卫星星座发展情况30 5.投资建议33 5.1航天电器33 5.2航天电子33 5.3七一二34 5.4中国卫星34 6.风险提示36 图表目录 图1：按质量等级划分的卫星发射统计（2013-2022）7 图2：按功能划分各类卫星发射及收入占比情况7 图3：卫星平台构成9 图4：常用纳卫星立方体卫星规格10 图5：立方体卫星的模块化组件10 图6：不同卫星轨道示意图11 图7：近地轨道卫星星座（蓝色椎体为卫星传感器覆盖范围）12 图8：对地静止卫星和近地轨道卫星星座的覆盖范围示意图13 图9：非对地静止轨道卫星星座“里程碑”规则14 图10：近地轨道空间物体密度14 图11：与5G融合的低轨星座网络架构示意15 图12：星链全球订阅者数量16 图13：星链部署卫星数量16 图14：2023Q3美国网络运营商的中位下载速度17 图15：Starlink中位下载速度（2022/11-2023/11）17 图16：在轨释放的Flock星座的3U立方体卫星18 图17：SkySat“天空卫星”在轨示意图18 图18：低轨星基导航增强系统19 图19：卫星导航增强系统的分类及典型导航增强系统20 图20：不同类型宽带网络的户均建设费用对比21 图21：2022年全球95%的人口被3G以上信号覆盖21 图22：卫星互联网市场规模（2017-2027）22 图23：按轨道划分的卫星通信流量占比（2021-2031低轨星座通信流量将以53%的年复合增长率增长）23 图24：地面网络以及不同轨道卫星宽带网络的性能（网速及延时）对比23 图25：美国太空发展署的PWSA军用星座架构24 图26：手机直连卫星应用示意图25 图27：Iridium系统手持终端25 图28：手机直连卫星三种频谱使用模式26 图29：ASTS公司BlueWalker-3试验星的64m2超大阵列天线26 图30：猎鹰9和星舰搭载星链卫星的方案对比27 图31：星链新市场人口28 图32：SpaceX手机直连卫星方案架构29 图33：SpaceX堆叠在顶部的准备发射的6颗手机直连卫星29 表1：卫星分类方式8 表2：商业小卫星与传统大卫星研制模式特点对比8 表3：卫星子系统介绍9 表4：通信领域低轨卫星系统与高轨卫星系统技术比较11 表5：不同轨道上的卫星特性12 表6：《无线电规则》频率划分情况14 表7：全球主要低轨通信卫星星座计划15 表8：主要国家或地区遥感星座计划17 表9：国内外低轨导航增强系统规划进展20 表10：卫星宽带与5G容量密度比较21 表11：低轨星座与地球静止轨道高通量卫星（GEO-HTS）优劣比较22 表12：全球手机直连卫星业务发展情况26 表13：中国主要卫星通信星座规划30 表14：国内主要低轨遥感星座组网计划31 表15：重点覆盖公司盈利预测及估值35 1.低轨小卫星星座的技术特点 随着小卫星技术在商业空间领域的发展，低轨小卫星星座的形成和商业运营服务已进入了蓬勃发展的阶段。航天技术即将进入“一星多用、多星组网、多网融合”的星座大规模应用阶段。卫星应用主要包括通信、导航、遥感、科研四大方向，根据美国卫星产业协会（SIA）的统计数据，2022年全球发射的2325颗卫星中，商业通信卫星占84%，民商对地观测卫星占10%，技术试验卫星占2%。 图1：按质量等级划分的卫星发射统计（2013-2022） 资料来源：BryceTech、《SmallsatsbytheNumbers2023》、山西证券研究所 图2：按功能划分各类卫星发射及收入占比情况 资料来源：《2023年〈卫星产业状況报告〉发布》、山西证券研究所 1.1小卫星技术 国际上对卫星的分类主要以卫星质量为依据，一般将质量小于500kg的卫星称为小卫星。20世纪七八十年代是大卫星迅速发展的时期，现代小卫星的发展始于20世纪80年代末，随着微电子、微机电、集成电路和计算机技术等新技术的发展和卫星设计研制理念的创新，卫星朝着小型化发展，技术性能更高、经济成本更低、研制周期更短的现代小卫星产品加速发展。小卫星可以执行与以前的较大卫星相同的功能，小卫星的应用领域正在不断拓展，在传统军、民、商市场持续快速发展的同时，面向大众消费级应用市场正成为新的增长点。 类型 小卫星 中型卫星 大卫星 飞卫星 皮卫星 纳卫星 微卫星 迷你卫星 质量范围 1~100g 0.1~1kg 1~10kg 10~100kg 100~500kg 500~1000kg >1000kg 典型应用 科普 教育 技术验证 技术验证 业务应用 业务应用 业务应用 表1：卫星分类方式 资料来源：《国外甚小卫星发展研究》、山西证券研究所表2：商业小卫星与传统大卫星研制模式特点对比 研制模式 商业小卫星 传统大卫星 研制队伍 规模小 专一、庞大 设计方式 一体化、标准化、模块化 公用平台，载荷定制化 研制流程 仅包含（方案）+正样 覆盖方案、初样、正样全流程 研制周期 最长一年 30个月以上 设备配套 大量应用商业现货 商业货架产品占比小，主要是宇航产品，制定厂家配套 总装测试 状态少、高度自动化、组批模式，周期几个月 环节多、状态复杂、自动化成都低，周期是十个月 部署方式 无发射窗口限制，一箭多星或搭载或空基发射、直接入轨，星座组网运行 发射窗口限制严格，一箭一星发射、间接入轨，单星运行 资料来源：《商业航天先进小卫星研制模式和设计方法研究》、山西证券研究所 无论预期的应用是什么，一颗典型的卫星都包括了平台和载荷两部分。平台又包括了机械机构、推进子系统、热控制子系统、电源子系统、遥测与指令子系统、姿态与轨道控制子系统等。载荷是用于执行卫星预期功能的部分，载荷的性质取决于任务要求。对于通信卫星而言，有效载荷是通信天线以及作为接收机、放大器和发射机的转发器。对于遥感卫星而言，有效载荷主要有高分辨率相机、多光谱扫描仪和专题制图仪。对于导航卫星而言，有效载荷主要有星 载原子钟、导航数据存储器及数据注入接收机等。科学卫星根据其任务不同具有不同的有效载荷，包括