我国商业航天测控发展现状观察报告

我国商业航天测控发展现状观察报告

2019年我国进行了34次航天发射活动,其中17次商业航天发射全部取得成功,总计发射自主研制卫星75颗,其中商用卫星48颗(占比64%),分别由航天科技(17颗)、天仪研究院(6颗)、长光卫星(5颗)、珠海欧比特(5颗)、国电高科(4颗)、微纳星空(4颗)、零重空间(2颗)、电科集团(2颗)、航天科工(1颗)、国星宇航(1颗)和千乘探索(1颗)研制。随着我国商业卫星空间部署和运营业务进入稳步发展阶段,国内商业航天测控业务纵深发展的市场前景可谓良好。

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一、发展现状

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在民营商业航天初创公司出现之前,我国的火箭和卫星测控历来由国家航天测控部门提供。国家航天测控部门的定位是保障国家战略安全和政府航天项目的安全运行,具有测控资源广泛、知识经验丰富、技术发展先进和人才储备雄厚等特点。

随着国际商业航天的快速发展,我国的航天商业化进程也进入了快车道,商业火箭和商业卫星的出现从一定程度上已经开始影响传统航天测控的格局。鉴于航天发射组织实施高效性和指挥决策安全性等方面的要求,目前我国所有非商业航天性质的发射测控保障仍由国家航天测控部门承担,而大部分商业卫星的测控需求则需要由商业化的公司来提供保障。在这样的背景下,我国的商业航天测控公司从2015年开始陆续成立,并为各类商业卫星和航天爱好者科学实验卫星任务提供测控服务,同时也开启了对航天测控商业化模式的有益探索。2018926日,国家工业与信息化部颁发了我国首个第三方卫星测控站电台执照,这标志着我国商业航天测控行业规范的正式建立与实施,表明国家对商业航天的发展开始给予支持,行业管理开始走向完善。

当前,我国各类商业航天活动日益活跃,有相当一部分技术试验卫星已逐渐向稳定运行的业务型应用系统过渡。从2019年开始,多家商业卫星运营公司的多项低轨卫星星座计划正从空间技术验证阶段逐渐转入业务型卫星密集部署阶段,提供低成本、高可靠、专业化并重的商业测控服务已成为市场对商业航天测控公司的明确要求。

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图片来源于网络

航天测控是一项系统工程,在航天活动中承担着极其关键的天地通信任务,涉及的要素多,技术难度大,对设备设施及任务经验要求相当高。首先,高质量的航天任务保障服务,需要具备尽可能广泛分布的测控网资源,以及稳定运行的软硬件系统。单个测控站的能力有限,无法有效满足未来星座用户对在轨密集测试、大容量数据接收以及应急测控等的需求。此外,开展全功能软件系统的开发,达到软硬件系统的兼容需多轮迭代,不断完善,无法一蹴而就。值得注意的是,商业航天测控企业要始终围绕降本增效的商业化运行理念来提高用户的体验感和自身的盈利能力。比较乐观的是,目前我国的商业航天测控公司通过认真学习传统、大胆创新模式、积极实践检验,已经积累了较多的测控经验,服务对象包括航天爱好者、商业航天公司、科研机构和国有企业,业务范围覆盖航天测控、数据接收、系统研发等多个领域。这些公司的服务能力在商业化航天任务执行过程中得到了磨练和提升,支持系统获得了完善升级,商业航天测控的可靠性与专业化已逐步获得广泛认可。

近年来,珠海欧比特控制工程股份有限公司、上海欧科微航天科技有限公司、长光卫星技术有限公司、长沙天仪空间科技研究院有限公司、北京九天微星科技发展有限公司等商业航天公司出于运营需求建立了卫星测运控系统和测控站点。与此同时,商业测控也已成为新的细分市场,西安运控信息科技有限公司(成立日期:2015-06-17)、北京宇航智科科技有限公司(成立日期:2015-10-22)、北京航天驭星科技有限公司(成立日期:2016-10-12)、成都天奥集团有限公司高新航天分公司(成立日期:2017-04-19)、北京天链测控技术有限公司(成立日期:2017-06-15)、陕西星邑空间技术有限公司(成立日期:2018-05-02)、西安寰宇卫星测控与数据应用有限公司(成立日期:2018-07-30)、国科华路航天科技有限公司(成立日期:2018-10-17)等专业商业航天测运控公司陆续成立,随着商业卫星和商业火箭的活跃而活跃,未来终将随着商业卫星和火箭的繁荣而繁荣。

当前,商业卫星的发射数量呈爆发式增长,空间环境监测与防护的紧迫性和重要性日益突出,商业卫星的轨道机动、离轨和碰撞预警成为了卫星运行管理的刚需。国家天文台空间碎片监测中心具有开展此项业务的基础设施,通过与商业航天测控公司合作,将为商业卫星变轨、离轨和碰撞预警等提供支持,这样既充分发挥了国家航天基础设施的支撑作用,也增强了商业航天测控服务的综合能力,丰富了航天测控的商业化服务内容。

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二、核心竞争力

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商业航天测控业务的顺利开展一方面需要严格遵守国家相关政策法规制度,打造经验丰富的专业团队,研发性能良好的测运控信息处理系统,构建设计科学、布局合理的天地一体的信息服务网络,另一方面还要兼容并蓄,积极发挥自身点多面广和在大数据汇集分发方面的独特优势,通过与多用户的协作合作,立足航天测控业务来挖掘航天应用的商业价值,同时还要借助资本的力量加快自身系统的升级与系统网络的拓展。

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适应商业市场需求,精心打造智能管控系统

目前国内的商业航天测控公司大多基于自主研发的测控系统开展业务。测控系统模块包括火箭发射主动段监控、卫星任务规划、长期在轨监控、故障诊断与应对、云端数据存储与智能处理、测控信息与载荷数据处理等。

我国商业航天测控公司的核心团队大都来自国有航天机构,具有丰富的航天发射测控和卫星在轨管理经验,凭借多年实践基础和技术积累,能够针对商业航天任务不同阶段的特点和难点,提供符合市场要求的系统解决方案。商业卫星、火箭初创公司以及航天爱好者为商业航天测控公司提供了检验信息系统、积累商业测控经验以及建立商业模式的大量机会。20161228日发射的“八一小卫星”是我国最早采用商业航天测控服务模式的任务。几年来,商业航天测控公司不断接受着用户的检验和选择,持续进行着技术迭代和服务优化,商业航天测控行业整体保持了稳步发展的态势。

随着商业卫星任务复杂度日渐提升,用户对多星测试测控管理、在轨部组件验证数据分析、测控网资源共享共用、多星任务规划调度、大数据高效储存与分析、数据解码与监视、报警诊断、高精度轨道计算与预报、卫星动力学仿真等方面提出了更多、更高的要求,智能化测运控信息处理系统的综合实力已经成为商业测控公司的核心竞争力。

20196月,在长征十一号海上发射任务中,传统体制内航天测控部门仍然负责组织和主导发射测控活动,但在火箭发射和星箭分离过程中采纳了多个商业测控公司的支持服务,这标志着我国商业航天测控从单纯卫星测控向星箭一体化测控领域进行了拓展。

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科学选址,合理布局地面站

综合信息处理系统和地面站网络是构建航天测控体系的两大基础要素。我国的商业航天测控公司充分发挥商业化运作优势,通过自建、合作建站和共用等方式建立和拓展了自己的测控站网络。目前我国新疆、黑龙江、海南等地区建设有商业测控站约20个,商业化测控服务产业集群正在形成。为进一步满足商业发射的测控需求,已有测控公司在南太平洋岛屿建立测控站点,并在首次长征十一号海上发射任务中发挥了积极作用。此外,为提高遥感卫星测控效率,多家公司积极探索通过国际合作在高纬度区域建立测控地面网络。

建设测控地面站一般需要考虑地理位置、行政监管、建设成本和运维成本等因素,涉及电磁环境检测、环境评价、市政规划、电台执照申请等诸多环节,而且建站成本不低,仅普通设备的价格也在千万元量级。另外,当前商业航天测控公司多使用UVX频段开展业务,这是因为从国家工业和信息化部申办使用相关频段资源的台站执照,受严格的申报审批程序限制,一般都需要约半年时间。

商业航天测控公司在国外建设地面站面临的不确定性更高。受建站点当地法律法规和行政管理规范制约,测控站建设初期、建设过程中甚至建设完成后,均存在着不确定、不可控、不可用的风险。要想承揽全球性星座计划的测控业务,拓展测控网覆盖范围,建设海外测控网络无可回避。出于对商业航天测控市场的乐观预期,现有多家商业航天测控公司正在积极尝试海外建站,凭借所具有的民间资质及商业化特色,发挥灵活高效的运行优势,迅速向海外布局,是未来这类公司业务服务能力不断提升的必由之路。

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发挥优势,合力开拓应用市场

航天测控是衔接卫星运营管理与数据应用开发的重要环节,能够向运营商和用户提供定制化的增值服务。卫星测控与后端应用数据处理业务紧密结合,可一步到位实现卫星运维与高质量信息产品的快速生成,具有很强的时效性优势。

根据美国忧思科学家联盟(UCS20191217日发布的数据,截2019930日,全球在轨运行的航天器数量为2218个,其中美国1007个,中国323个,俄罗斯164个,其他国家和地区724个。按轨道高度来分类,低地轨道卫星1468个,中地轨道卫星132个,椭圆轨道卫星56个,静地轨道卫星562个。美国的1007个航天器中,民用35个、商用620个、政府163个、军用189个。根据美国忧思科学家联盟(UCS)统计的数据,我国在轨运行的323件航天器中,民用卫星21颗,商业卫星76颗。商业卫星中对地观测卫星33颗,通信卫星25颗,技术卫星18颗。当前,商业卫星和大专院校、科研团体的民用卫星项目采用商业测控服务在我国已经成为常态。同时,政府用户也开始尝试采购商业航天测控服务。201965日长征十一号运载火箭执行的商业发射任务中,两颗政府用户卫星捕风一号AB就采用了商业测控服务。未来我国采用商业测控服务的卫星数量、类型和用户将继续得到拓展。

目前我国商业遥感卫星数量位居国内各类商业卫星之首。商业遥感卫星数据开发、分析与应用能力的提升是突破遥感卫星产业化发展瓶颈的关键,是商业航天经济实现爆发式增长的核心。当前,我国在轨商业遥感卫星数量已初具规模并将持续增长,这为测运控公司积累数据资源、开发增值服务提供了良好机遇。

我国在轨商业遥感卫星(截至2019930日)

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眼下国内一些商业卫星运营与服务公司虽已具备一定的商业测控能力,如,珠海欧比特控制工程股份有限公司、上海欧科微航天科技有限公司、长光卫星技术有限公司等,能够满足自身运营的部分测控需求,但它们的理想目标是大幅缩短数据获取和分析的时间周期,从而最终提高各自的卫星服务能力。因此就提升使用效率和安全性而言,此类公司仍对商业测控服务有不同程度的需求。

此外,专业化的商业航天测控公司通过共享所测控卫星的数据、代理销售更广泛的遥感卫星数据来开展数据分析业务。目前的发展形势是有些商业测控公司已经将数据分析与服务纳入了其业务板块,还有一些公司拟定了卫星测控与数据分析融合发展的方向,再有一些公司则提出以参股的形式间接地开展卫星数据分析业务。

我国在轨商业通信卫星(截至2019930

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我国在轨商业技术卫星截至2019年9月30日

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拓展应用,提供一体化解决方案

火箭发射过程测控、星箭分离点测控和卫星在轨长期测控与陆海空无人设备设施的测控都具有无人远程操控的共同点,为此已有航天测控公司提出利用天地一体化无人操控系统协调统筹管理各类无人系统,完成指定任务,这对整合海、陆、空、天、地通信、遥感、位置服务等资源具有开创性意义,是基于多种信息资源建立一体化应用场景并提供综合性解决方案的重要途径,切合政府用户、行业用户和消费级用户的实际需求和应用习惯。这一基于航天测控延展立体空间测控对象的创新,有望打开更广阔的应用市场,使未来的测控成为空天信息系统的核心力量。

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三、机遇与挑战

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目前,我国商业航天测控行业的发展还面临着政策、资本、技术、人才等方面的诸多难题,解决和处理好这些难题,既是该行业发展中的机遇,也是行业成长期里的挑战。面对这些难题,商业航天测控公司一方面需要加强与各方的沟通合作、不断提高自身技术水平,另一方面还需深入研究航天测控商业化的特点,创新商业模式,通过行业共识构建市场秩序,共同维护发展良好的外部环境。

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缩小技术能力差距,适应商业航天纵深发展需求

航天测控是各类军、民、商航天活动的一个重要组成部分,我国的商业航天测控行业通过对传统航天测控技术与能力的继承与创新,有效地满足了我国新兴商业航天活动快速发展的需求。

近年来,国内新兴商业航天活动与国家计划支持下的航天活动的差异性逐渐清晰,商业微、小型运载火箭项目、商业低轨移动通信卫星和低轨遥感卫星星座的纷纷出现,成为商业航天测控市场的重要用户。商业技术开发类卫星寿命相对较短,但数量较多,也是商业测控公司不可忽视的收入来源。考虑到我国在轨卫星规模未来有望从300颗发展到成千上万颗,那么一家测控部门或企业同时管理的卫星数量记录也将不断被刷新。如果商业航天测控公司能够大幅提升其数传接收能力的话,那么将有望消除商业航天测控链和遥感应用产业链之间的壁垒,实现企业在技术能力和业务纵深上的有效拓展。另外,新兴商业航天项目在测控地面站分布、测控频率、测控服务敏捷性等方面的要求都与传统航天项目有所不同,需要商业航天测控公司吸收传统航天测控的技术积累并进行创新,适应商业航天纵深发展的需求。

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捋顺同业竞合关系,共促行业可持续发展

现阶段我国的商业航天测控行业仍是一个处于成长期的新生事物,其发展潜力巨大但盈利能力尚显不足,市场需求旺盛但基础设施亟待完善。建设航天测控站网络需要投入大量资金,保持核心团队稳定和可持续发展,这些都是对企业经营管理的一个巨大考验。卫星用户对于高可靠运管的要求和信息技术的快速发展,需要商业测控不断升级完善智能化综合服务能力。目前国内商业航天测控公司普遍是人员规模较小,任一核心骨干员工的离职都可能影响公司的下一步发展。另外商业测控公司在起步初期的融资额往往是千万量级,任何一家公司独自开展数十座地面站的建设都会面临巨大的资金压力。在整个行业亟须资金注入的情况下,不同公司在邻近地区并行建站,且不能在覆盖范围上相互补充,造成了无谓的浪费,也与行业发展亟须资金投入的现实不符。因此,国内商业航天测控业界亟须解决“重复搞建设、统筹使用难”的问题,捋顺竞合关系,寻求合作机会,促进形成有利于行业整体快速有序发展的良好生态。例如,在获悉现有地面站测控数传及调制机制的基础上,合理布局站点资源,有序发展,共同推进商业航天测控服务产业的健康有序发展。

目前国内低轨小卫星星座建设涉及的卫星数量庞大,随着卫星制造能力的不断提升,各类商业卫星星座计划正从技术试验型向工程应用型转变,市场需求焦点也正逐渐从解决测控方案的有无向寻求高可靠、智能、便捷的卫星测运控专业化服务转变。各家公司在测控软件系统能力、地面站网络资源、智能化数据分析与处理、政府公关和资本运作等方面具有不同的优势和特点。在良性竞争环境下,业内企业加强沟通与合作,将有益于提升全面的系统性解决能力,更好地服务用户,营造健康可持续的发展环境,从而获得稳定而充足的商业收益。

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发挥资本优势,避免资本过渡捆绑

商业航天测控的运营和管理规模效益明显,边际成本较低。对有意进入商业航天的投资人而言,商业测控是风险较低、资金需求量相对较小、资产可回收拍卖、投资回报周期相对较短的领域。资本的进入可以为商业测控公司加大技术研发的投入力度,优化测控软件系统,以及快速建设地面测控站网具有积极的意义。

同时值得注意的是,过渡依赖资本会降低企业自主决策能力,商业航天公司小步迭代、成本至上、量入为出的优势反而难以体现,成为行业发展潜在的风险。因此,这就要求商业航天测控公司要和资本形成良好的互动关系,探讨处理好金融与经营的关系,既要用好资本的力量,也要增强核心能力,提升自身的造血能力,取得资本的理解和信任,争取双方合作的话语权,赢得企业合作发展的主动权。

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推行标准化,提升行业整体实力

当前商业航天测控通信的相关标准协议尚不规范,这就增加了卫星测控的成本,同时也增加了卫星的安全风险。所以实行商业航天测控标准化势在必行,也将对行业整体实力的提升具有积极意义。因此提倡在基础建设层面加强企业间和行业内的合作,共同研究确定底层技术规范和顶层发展路线,既可以避免技术上的瓶颈问题发生,还能克服重复建设现象出现。

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呼吁政府加大支持力度

任何一个行业的良性发展,都离不开政府的正确领导和有力指导,更何况像航天这样门槛高、风险大、资金需求多的行业。为进一步促进行业发展,呼吁政府在政策引导、土地使用、频率申请方面加大支持力度,简化申请程序,缩短审批时间,有效解决地面站建设成本高、周期长的问题。此外,建议政府加大对商业卫星数据的采购力度,实施减免税收等优惠财政政策,通过设立专项基金鼓励创新等方式,来推动商业航天的良性发展。



结语


商业航天的健康、快速发展离不开商业航天测控的有力保障。我国商业航天测控行业的外部环境良好,政策规范、资本进入逐步向好,这为该行业良性发展奠定了良好的基础。鉴于此,如果商业航天测控公司选择适合的技术、先进的管理与创新发展路线,将有利于保持竞争优势,同时也有助于提升行业整体实力,不但可以成为我国航天测控事业的重要组成部分,而且还可以为我国商业航天的健康和可持续发展做出有意义的贡献。



来源/航天十二院战略规划推进部

作者/刘洁,郝璐(航天十二院战略规划推进部

        张建华(北京利建宇航科技有限公司)

编辑/李   晗

监制/杨晓燕

感谢航天驭星、天链测控、西安运控、宇航智科对报告编写给予的支持与专业指导。





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原文始发于微信公众号(航天战略新引擎):我国商业航天测控发展现状观察报告


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