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海外卫星计划加速,公司业务有望受益成长

2024-04-03马天翼、周高鼎东吴证券d***
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海外卫星计划加速,公司业务有望受益成长

星舰三飞成功,第四次任务有望验证回收技术:2024年3月14日,星舰进行第三次试飞成功,但未实现回收。马斯克于21时40分在X平台发文,向星舰团队表达祝贺,称星舰“已达到环绕速度”。星舰总共经历三次试飞,四飞将成为拐点验证回收技术。在2023年4月20日的首次试飞中,星舰成功验证了火箭结构的合理性,在升空约四分钟后在39km高度爆炸解体,发射失败;2023年11月18日,第二次试飞失败,火箭升空3分钟后爆炸,飞到14.8万米高度;2024年3月14日,星链第三次试飞成功,验证星舰部署卫星的核心能力,但未实现回收。根据SpaceX总裁格温·肖特维尔,2024年5月3日,星舰预计进行第四次试飞,并验证回收复用能力。 受益于全球卫星网络覆盖,接收器渗透率提高:星链计划的卫星部署在近地轨道上提供覆盖全球网络。卫星通信对功率需求大,星链地面接收器是信号传输中必须品。星链地面接收器的发射功率可达2.44W,而手机直连卫星的最大发射功率在23~26dbm(0.2~0.4W)之间。更多的卫星进入轨道提高了全球互联网覆盖的能力和更多数据传输带宽,每颗StarlinkV2mini卫星提供80Gbps的速率。更高的带宽可容纳更多的地面接收设备,地面接收器渗透率提高。2023年12月,星链已拥有超过230万活跃用户。 星链发射降低成本,加速推进星链计划:星舰核心的快速复用能力降低载荷成本和时间成本。采用“油罐”太空补充燃料,“油罐”单次可携带最多100吨燃料。选用液氧甲烷未燃料降低燃料成本。星舰运载能力超过其他超重型运载火箭,大幅降低单位运输成本。星舰的LEO有效载荷可达150t~200t。较高的LEO有效载荷和极低的发射间隔使星舰能有效加速星链卫星数量增加,加速推进星链计划。星舰的单位运输成本比猎鹰9号降低超过9成,最短发射间隔约为1小时。 星链摒弃光纤光缆,实现更高性价比通信方案:由于星链空间-地面-用户连接的特点,星链可以省去铺设光纤光缆的成本,比5G人均成本更低。根据基站总建设成本,信号覆盖半径和人口密度等数据,可以估测三类网络服务的单位建设成本(人均成本)。星链的人均成本为48元/人、5G基站的人均成本为4063元/人、4G基站的人均成本为25元/人。 盈利预测与投资评级:由于2023年公司部分业务收到份额下降影响,我们下调公司23-24年每股收益至0.57/0.79元,预计2025年EPS为1.34元,公司为消费电子射频和结构件器件龙头厂商,未来公司连接器有望随着Starlink接收器放量,且公司估值低于可比公司24年平均30倍PE估值,维持“买入”评级。 风险提示:卫星发射不及预期、技术研发稳定性变化、市场化机制不及预期、业务拓展不及预期。 1.星舰成功完成第三次飞行,第四次任务有望验证回收技术 2024年3月14日,星舰进行第三次试飞成功,但未实现回收。测试完成大部分既定发射目标实现入轨,但未能实现一级超重助推B10回收和二级星舰SN28降落海面。 此次发射全程所有发动机正常工作,约2分40秒时一二级正常分离;后续一级超重助推B10顺利完成掉头和发动机关机,但软着陆点火减速失败,未实现回收;二级星舰SN28成功入轨,顺利完成开关载荷舱门、储箱推进剂转移测试,但二次点火测试被放弃,随后在重入大气层时失联。马斯克于21时40分在X平台发文,向星舰团队表达祝贺,称星舰“已达到环绕速度”。 星舰总共经历三次试飞,四飞将成为拐点验证回收技术。在2023年4月20日的首次试飞中,星舰成功验证了火箭结构的合理性,在升空约四分钟后在39km高度爆炸解体,发射失败;2023年11月18日,第二次试飞失败,火箭升空3分钟后爆炸,飞到14.8万米高度;2024年3月14日,星链第三次试飞成功,验证星舰部署卫星的核心能力,但未实现回收。根据SpaceX总裁格温·肖特维尔,2024年5月3日,星舰预计进行第四次试飞,并验证回收复用能力。 星舰三飞成功,商业航天迎“Sora时刻”本次试飞达成主要目标,标志着商业航天产业的“Sora时刻”已来,或将催化我国产业发展,建议关注卫星互联网空间段、地面段与用户段产业链投资机遇。 图1:星舰试飞直播图 图2:三次星舰试飞情况对比 2.卫星网络覆盖全球,接收器渗透率提高 2.1.用户、地面、空间三位一体,地面接收器不可或缺 星链计划提供覆盖全球的卫星互联网接入服务。星链计划的卫星部署在近地轨道上,借由远远超过传统卫星互联网的性能以及不受地面基础设施限制的全球网络,星链可以为网络服务不可靠、费用昂贵或未接入网络的地区提供高速互联网接入。 星链传输信号由三大部分组成:用户终端、地面网关站和空间卫星。在传输信息时,采用Ku、Ka、V频段,用户终端向卫星输入后向上行信号,经由卫星的透明转发或星间链路传输,卫星向地面站发射后向下行信号。地面站收到后向下行信号后,过程发生反转。地面站将处理过的信息通过前向上行信号发射至卫星,再由卫星通过前向下行信号回到用户终端。 在此过程中,卫星同时向网关站和用户终端发送和接收数据,为双向宽带服务提供便利;地面站通过光纤连接数据中心以接入互联网和处理信号;用户终端通过电子相控阵转向,保证与卫星的稳定连接。 图3:卫星和无线生态系统 图4:星舰信号传输原理 卫星通信对功率需求大,星链地面接收器是信号传输中必须品。设备连接路由器后必须连接地面接收器,传输进接收器进行信号放大和转换后才能够实现与卫星的灵敏接入。经过接收器内阵列信号处理后的主瓣波束的有效功率可以达到单个孔径耦合贴片天线的3500倍。星链地面接收器的发射功率可达2.44W,而手机直连卫星的最大发射功率在23~26dbm(0.2~0.4W)之间。 2.2.Starlink综合网络服务优势明显,超越传统卫星和5G 低轨道卫星网络降低信号传输延迟。受益于批量化卫星制造、火箭重复利用、一箭多星发射等领先技术,Starlink互联网星座成为新一轮低轨卫星浪潮的佼佼者。星链的近地卫星距离地面的终端收发器仅550km,相比传统卫星,星链的低轨道卫星更接近地球。因此,卫星和用户终端、地面网关的传输距离大幅降低,在光速不变的前提下,传输速率增加,信息传输的延迟降低。传统的大地测量卫星距离地面36000km,信息传输延迟240ms,而星链将信号传输延迟降低至20ms。同时,星链在全球范围内的传输中可以依靠卫星间通信,而光纤依靠地面线路受限于地形,在长距离传输中星链比传统光纤具有很强的速度优势。 动态卫星调整提供稳定的互联网连接。为了保持与地面接收器的连接,卫星会根据需要动态调整自己的位置 。 由于星链卫星处于低轨道, 它们会相对较快地移动(27000km/h)。同时,地面接收器也会自动跟踪和切换到最佳的卫星,以确保稳定的互联网连接。星链在全球的服务可用性高达99%,而传统的4G、5G通讯稳定性受制于信号强度和基站分布等因素。 Starlink的高速网络覆盖带来90%地球面积市场。截至2020年,全球超70%地理空间未实现互联网覆盖。由于土地使用限制(例如国家公园)、地形限制(例如山脉、沙漠和其他地形)以及地球的广袤,电信行业一直难以用传统的蜂窝技术覆盖这些区域。这些区域都会成为星链的潜在市场。 图5:星链与传统卫星延迟比较 图6:星链速率与4G\5G基站比较 2.3.卫星数量增加带动地面接收器和用户规模快速增长 Starlink卫星网正处于快速构建中,卫星数量边际增速将大幅增加。截至2024年3月,已有近6000颗星链卫星在轨运行,SpaceX计划星链卫星最终形态有42,000颗卫星。卫星数量边际增速将大幅增加,星舰的LEO有效运输载荷是现役猎鹰9号的7~11倍,可以承载180多颗V2mini。 卫星增加,地面接收器渗透率提升。更多的卫星进入轨道提高了全球互联网覆盖的能力和更多数据传输带宽。每颗StarlinkV2mini卫星提供80Gbps的速率,星舰单次发射使星链带宽增加约14Tbps。更高的带宽可容纳更多的地面接收设备。 图7:卫星数量和单颗卫星带宽共同决定最终网络质量 截至2023年9月,Starlink的服务已经覆盖全球七大洲六十多个国家可用。用户数方面,Starlink于2022年12月宣布其用户数量超过100万,并在不到一年的时间实现翻倍增长,于2023年12月宣布拥有超过230万活跃用户。 图8:星链全球可用范围 图9:Starlink用户增长情况 3.星链发射降低成本,加速推进星链计划 3.1.回收复用、燃料补给等技术降低成本 星舰的核心在于快速复用能力,同时降低载荷成本和时间成本。星链的快速复用能力旨在实现飞船和超重型助推器的完全可重复利用。星舰可重复使用降低了时间成本,发射频率的硬件限制减少。通过使用“筷子”机械臂抓取星舰,就可以去除“着陆腿”,省去运回火箭整修厂检查、整修、翻新的过程,缩短周转时间。从星舰开始返回地球计算,超重助推器能在6分钟内完成返回,30分钟内重新加注,并在第一次发射后约1小时准备好再次发射。而2020~2024年2月,猎鹰9号的重复飞行最短间隔时间为27天。 星舰的燃料成本降低。去往火星前,近地轨道上的星链可以利用“油罐”(星际飞船)补充多达100吨的燃料。实现“油罐”的再利用能力后,运输燃料的费用几乎可忽略不计。 星舰的燃料采用液氧甲烷,单次发射消耗5000吨推进剂。对可重复使用火箭而言,液氧甲烷推进剂具备天然优势,它在燃烧过程中几乎不会产生发动机积碳,且成本更低。星舰采用全程燃烧循环技术,燃料成本降低至50万美元。 3.2.运力提升成本降低,助推星链计划快速实现 旨在实现完全可复用运输系统,运载能力超群。根据SpaceX官网,星舰 (Starship)是一种完全可重复使用的重型运载火箭系统,运载能力远超于其他体量相近的超重型运载火箭。星舰运输到近地轨道的有效载荷可达150t~200t,是新格伦LEO有效载荷的3倍多,是SpaceLaunchSystem的1.15倍。SpaceLaunchSystem没有回收功能,新格伦的回收功能逊于星舰。 图10:星舰与超重型运载火箭参数对比 图11:星舰与现役小型火箭参数对比 所 星舰单位运输成本将大幅降低。据马斯克,未来星舰每千克的有效载荷的发射成本可能降至10美元。星舰采取各方面降本使单次发射成本降低。星舰的有效载荷又受益于其体量达到150t(完全回收,LEO)。星舰的成本比现役的猎鹰9号3000美元每千克的单位运输成本降低超过9成。 星舰的研发能有效加速卫星数量增加。星舰能够实现大规模、高频率、低成本地发射星链卫星,从几个方面加速卫星数量增加:1:LEO有效运输载荷高,2:星舰的最短发射间隔极低。星舰最短发射间隔为1小时,而现役猎鹰9号的历史最短发射间隔是27天(2020~2024年2月)。 4.星链摒弃光纤光缆,实现更高性价比通信方案 图12:4G、5G和星链接收器的人均成本计算过程 根据基站总建设成本,信号覆盖半径和人口密度等数据,可以估测三类网络服务的单位建设成本(人均成本)。 4G基站的单位建设成本为25.48元/人。4G信号的传播受地面建筑物遮挡影响较小,因此通过信号覆盖半径估测得单站的信号覆盖面积后,可以直接估测4G基站的建设密度为0.32站/平方千米,无需考虑因基站信号受遮挡而实际信号覆盖面积小于理论值的情况。 星链接收器的人均成本为48元/人,估测思路与4G基站相似。 5G基站的人均成本为4063元/人。5G的成本估算方式略有不同,采用了全国5G基站建设密度和占比第一的城市的5G基站建设密度。5G使用实际建设密度代替理论估算是因为5G信号采用的Sub-6GHz和毫米波频段都会再经历遮挡物时出现衰减,5G基站实际应用中的有效覆盖面积远小于理论值。 图13:4G、5G基站和星链接收器的成本对比 图14:4G、5G基站和星链接收器的建设密度对比 5.盈利预测和投资评级 盈利预测: 我们预计公司收入在2024年的大幅度增长来自于消费电子端