中國空間飛行器技術與政策助力發(fā)展趨勢分析[圖]

    空間飛行器行業(yè)開始于美蘇為主的東西方冷戰(zhàn)時期，發(fā)端于人類探索宇宙奧秘的強烈需求以及對未來戰(zhàn)爭形態(tài)的探索與技術驗證，而后隨著空間飛行器領域相關技術逐漸成熟、應用領域逐漸向民用拓展，如通訊衛(wèi)星系統(tǒng)領域已經形成了較為成熟的商業(yè)運作體系，為民用客戶提供衛(wèi)星通訊服務，而在空間站、載人飛船等領域民用需求也逐步顯現(xiàn)。

    一、我國空間技術起步晚

    第二次世界大戰(zhàn)后，美蘇均投入大量人力、物力用于發(fā)展航天技術，蘇聯(lián)起步較早，美國在空間技術起步階段落后于蘇聯(lián)，隨后迅速趕上并超過蘇聯(lián)。我國空間技術起步較晚，1970年才成功發(fā)射我國第一顆衛(wèi)星“東方紅一號”。

中美蘇三國空間飛行器起步期

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    從在軌衛(wèi)星數(shù)量來看，據(jù)調查數(shù)據(jù)顯示，截至2018年4月，全球在軌活躍運行衛(wèi)星數(shù)量為1980顆，同比增長13.92%。其中，美國擁有859顆，數(shù)量占比最大，達43.38%；而中國雖位居第二，但僅擁有250顆在軌衛(wèi)星，占比為12.63%，不及美國的1/3。

2018年4月各國擁有衛(wèi)星數(shù)量

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    冷戰(zhàn)后，商業(yè)航天已替代“太空軍備競賽”成為航天產業(yè)發(fā)展的主要驅動力。隨著我國的航天體系逐漸完善、航天技術逐漸成熟、航天從業(yè)人員逐漸增多，我國也初步具備了商業(yè)航天發(fā)展的土壤，出現(xiàn)了一批商業(yè)航天領域企業(yè)。我國從事商業(yè)航天的企業(yè)可分為兩類，一類是原有國有航天軍工企業(yè)向商業(yè)航天拓展，如航天科工集團成立子公司（航天科工火箭技術有限公司）負責商業(yè)專用的運載火箭的研發(fā)、制造；另一類是源于市場需求成立的民營航天企業(yè)，如零壹空間、星際榮耀等專注于商業(yè)運載火箭的研發(fā)、制造，長沙天儀等專注于商業(yè)小衛(wèi)星的研發(fā)、制造等。但我國商業(yè)航天領域企業(yè)在產品多樣性、技術成熟度、應用領域等方面尚與國外航天企業(yè)存在一定的差距。

    經過五十余年的發(fā)展，我國走出了一條特色航天事業(yè)道路，開創(chuàng)了航天事業(yè)的新局面，成為了世界航天的一支重要力量，但在尖端前沿空間科學技術領域仍處于追趕位置。目前世界航天力量呈現(xiàn)階梯型分布，美國、俄羅斯、歐洲以絕對優(yōu)勢居于第一梯隊，中國處于第二梯隊領頭羊位置，加拿大則領銜第三梯隊。

中美前沿空間科學技術領域發(fā)展對比

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    航天事業(yè)是一項高標準、高投入的高科技產業(yè)，一國的航天實力與潛力與其經濟發(fā)展水平密不可分，隨著我國經濟實力不斷提升，航天投入不斷加大，人才體系逐漸完善，預計我國的航天實力有望進一步提升。2018年我國共完成了39次發(fā)射任務，較2017年的18次同比增長117%，歷史上首次超越美國（34次），位列全球年度發(fā)射次數(shù)第一位。

各國2018年完成發(fā)射任務次數(shù)

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    二、行業(yè)發(fā)展趨勢

    我國雖在尖端前沿空間科學技術領域仍處于追趕位置，但隨著我國經濟實力的逐漸增強，我國航天進入高密集發(fā)射期，空間飛行器發(fā)射數(shù)量爆發(fā)式增長，有望帶動空間電子系統(tǒng)需求的提升；此外，其他深空探測計劃將陸續(xù)立項并實施，我國深空探測對空間飛行器行業(yè)提出了更高的質量要求，有望提升空間電子系統(tǒng)價值量的提升。而不斷提升的技術在為上述行業(yè)的發(fā)展提供有效的支撐的同時，也有望擴寬行業(yè)應用的深度和廣度，提升行業(yè)市場規(guī)模。

    1、我國航天

    2015年以來，我國航天進入高密集發(fā)射期，并呈現(xiàn)明顯的一箭多星發(fā)射趨勢。2018年，我國共實施航天發(fā)射次數(shù)39次，共發(fā)射空間飛行器發(fā)射92個/顆/艘，同比增長124%。其中，一箭多星發(fā)射次數(shù)為23次，占該年航天發(fā)射次數(shù)的59%，同比增長9個百分點；共發(fā)射空間飛行器76個/顆/艘，同比增長204%。

2011-2020年我國航天發(fā)射次數(shù)、空間飛行器發(fā)射數(shù)量

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

2011-2018年我國航天發(fā)射次數(shù)中一箭雙星發(fā)射次數(shù)占比

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    2019年，中國航天將再迎高密度發(fā)射。據(jù)航天愛好者網，目前我國已披露的航天發(fā)射計劃為57次，同比增長46.15%；共發(fā)射空間飛行器96個/顆/艘，同比增長4.35%。其中我國航天發(fā)射主力航天科技集團（2018年實施37次航天發(fā)射，占我國該年發(fā)射次數(shù)的95%）計劃2019年實施“30+”次航天發(fā)射，共發(fā)射航天器“50+”顆。我國商業(yè)火箭發(fā)射也有望在2019年迎來重大突破：長征十一號將實施首次海上發(fā)射、捷龍一號商業(yè)運載火箭將實現(xiàn)首飛等。截至2019年4月30日，我國已實施7次發(fā)射，共發(fā)射空間飛行器11個/顆/艘。

    在商業(yè)資本的推動下，世界上新成立商業(yè)航天企業(yè)數(shù)量不斷增加，2000-2017年，共有約180家初創(chuàng)航天企業(yè)成立。在世界商業(yè)航天快速發(fā)展的大背景下，我國商業(yè)航天企業(yè)于2015年開始進入發(fā)展的新階段。在商業(yè)衛(wèi)星領域，近年來我國不斷有新的商業(yè)衛(wèi)星制造企業(yè)成立，如中科院長光所旗下長光衛(wèi)星（成立于2014年）、民營企業(yè)九天微星（2015年）和長沙天儀（2016年，國科環(huán)宇參股）等，且各商業(yè)衛(wèi)星公司紛紛推出不同的星座計劃，如長光衛(wèi)星的“吉林一號”、世紀空間的“北京二號”、歐比特的“珠海一號”等，為衛(wèi)星產業(yè)鏈提供了新的市場來源。

    2、探測持續(xù)

    目前我國已經實現(xiàn)了人類首次月球背面探測器登陸，未來還將繼續(xù)實施登陸器返回、載人登月等探月工程。除了探月工程外，我國尚未實施其他深空探測工程。但隨著我國經濟實力日漸上升，其他深空探測計劃將陸續(xù)立項并實施，并將重點開展小行星采樣返回探測、木星系及行星際穿越探測等一系列深空探測項目。據(jù)中國探月與深空探測網、搜狐網，我國計劃于2020年左右實施首次火星探測任務，在2021年實現(xiàn)探測器著陸火星，至2030年前后，我國還將實施小行星探測、火星取樣、木星系探測及行星穿越等深空探測任務，其中，我國已于2019年4月確定小行星探測任務，即通過一次發(fā)射實現(xiàn)一顆近地小行星取樣返回和一顆主帶彗星繞飛探測。深空探測對空間飛行器的可靠性要求更高，從總體設計思想到元器件質量均要能保障空間飛行器高可靠在軌運行，對行業(yè)內企業(yè)提出了更高的要求。

    三、技術助力

    新一代空間電子系統(tǒng)和軍工電子系統(tǒng)不僅需要引進新的思想、新的概念，而且需要新器件、新技術、新開發(fā)工具的支持。從技術角度來看，標準化、通用化模塊技術，高速數(shù)據(jù)總線技術，工程軟件化技術等將成為未來主流發(fā)展方向。而技術的提升以及新技術的發(fā)展有利于提高新一代空間、軍工等行業(yè)電子系統(tǒng)的性能，擴寬行業(yè)應用的深度和廣度，提升行業(yè)規(guī)模。

    1、標準化、通用化模塊技術

    空間、軍工裝備需要在有限的體積尺寸、重量、功耗等條件的約束下完成系統(tǒng)特定的功能，對設備的功能、性能、可靠性有較高的要求。標準化、通用化模塊技術是系統(tǒng)綜合及更高程度綜合的基礎，適用于空間、軍工等行業(yè)電子系統(tǒng)的各種應用，且系統(tǒng)發(fā)生故障時便于檢測和重構。通用模塊采用OpenVPX、SpaceVPX等國際通用標準，研制各種功能模塊，包括完成接口控制和健康診斷等功能，組合后可構成不同功能的電子系統(tǒng)。采用通用模塊后，不僅能極大地壓縮產品的備品備件種類，大大降低維修成本，且平均故障間隔時間可提高數(shù)倍。

    2、高速數(shù)據(jù)總線技術

    高速數(shù)據(jù)總線技術是新一代空間、軍工等行業(yè)電子系統(tǒng)的關鍵技術之一。電子系統(tǒng)的實現(xiàn)主要取決于更通用的數(shù)據(jù)傳輸機制，并要求數(shù)據(jù)總線具有高度的分布式處理能力和高吞吐率。此外，數(shù)據(jù)總線本身還應具有抗各種干擾的能力，從而提高其在惡劣環(huán)境中的生存能力和安全性。

    3、工程軟件化技術

    在我國空間、軍工電子產品研制過程中，隨著信息化技術的發(fā)展和應用，工程各系統(tǒng)不斷網絡化、智能化，現(xiàn)代空間、軍工等電子系統(tǒng)已從電子機械密集型向軟件密集型過渡，軟件廣泛應用于各系統(tǒng)的重要部位，工程構成從以硬件為主逐步向以軟件為主轉變，對軟件的需求量也越來越大。在這個過程中，為了滿足工程項目需求復雜多變、研制周期緊張、研制經費不斷壓縮的要求，工程軟件化成為科研生產發(fā)展的一個重要方向。通過將豐富成熟的硬件產品和高度模塊化、可定制的軟件產品相結合，可以有效地將研發(fā)生產的主要資源投入到應用服務、軟件工程管理中，充分保證工程任務的質量和效率。

    4、政策力

    在我國相關政府部門一系列產業(yè)政策的大力支持下，我國航天產業(yè)有望繼續(xù)保持健康快速發(fā)展趨勢。

2017-2019年我國航天產業(yè)相關政策

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    據(jù)《中國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)發(fā)展白皮書2018》，我國衛(wèi)星導航產業(yè)鏈上游（基礎器件、基礎軟件、基礎數(shù)據(jù)）產值占比為11.27％，其中基礎器件、基礎軟件和基礎數(shù)據(jù)等環(huán)節(jié)產值分別占比為4.17％、2％和5.1％。由于國科環(huán)宇提供的空間電子系統(tǒng)由一系列軟件和硬件構成，因此我們假設導航衛(wèi)星空間電子系統(tǒng)產值由基礎器件及基礎軟件構成，即為6.17%；而我國2013年出臺的《國家衛(wèi)星導航產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》提出，要大力推動中國衛(wèi)星導航產業(yè)快速發(fā)展，力爭到2020年產業(yè)規(guī)模超過4000億元，北斗產業(yè)規(guī)模要達到2400億元，則北斗產業(yè)規(guī)模占衛(wèi)星導航產業(yè)規(guī)模的60%。按空間電子系統(tǒng)產值占北斗產業(yè)鏈比值為6.17%測算，則空間電子系統(tǒng)2020年市場規(guī)模為148億元。據(jù)《2018中國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)發(fā)展白皮書》，2017年我國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)總體產值已達到2550億元，則北斗產業(yè)鏈產值為1530億元，空間電子系統(tǒng)市場規(guī)模為94億元。若要實現(xiàn)空間電子系統(tǒng)市場規(guī)模從2017年的94億元增長至2020年的148億元，則市場規(guī)模的年均復合增速需達到16.35%。

空間電子系統(tǒng)導航衛(wèi)星市場規(guī)模測算（億元）

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國臨近空間飛行器行業(yè)市場深度評估及市場前景預測報告》