2019年全球卫星通信产业发展综述

文 ∣ 刘悦 北京空间科技信息研究所

2019年，卫星通信产业进一步经历收入结构深度调整、业务应用持续变化的新局面。以电视直播、“低速”固定通信等为代表的传统业务收入增长持续放缓、甚至出现下滑态势，数据型、网络型等业务收入则不断增长，全球卫星运营服务领域竞争持续激烈，这也倒逼运营商不断调整自身发展策略，寻求新的业务发展方向，以适应市场需求的演变，同时也将在很大程度上牵引制造商研制能力的升级、创新，最终推动行业走过转型发展的“阵痛期”。

一、产业规模与法律情况

产业规模一直以来是卫星产业界最关心的问题，但由于数据采集范围和方向的差异，目前仅有欧洲咨询公司（Euroconsult）对整个卫星通信产业进行了规模统计，其发布的结果较为权威，也得到了广泛认可。美国卫星产业协会（SIA）则进行了更大范围（如卫星产业）或更小范围（如卫星产业的各个子产业）的研究和统计，也具有一定的参考价值。

根据欧洲咨询公司数据，2018年全球卫星通信产业收入1463亿美元，较上年下降1.9%，近五年发展变化如图1所示。SIA 2019年5月发布的数据显示，在从卫星通信运营服务业发展变化来看，电视直播和固定通信等传统业务降幅最为明显，分别下降3%和4.5%，数据型、网络型业务收入不断增长，近五年发展变化如图2所示。

图1 2014-2018年全球卫星通信产业收入

图2 2014-2018年全球卫星宽带业务收入

在产业政策层面，美欧等主要航天国家针对商业航天特别是新型低轨小卫星星座的快速发展，加大了支持力度。在美国，美国商务部发布题为《通过有效的频谱政策驱动商业航天发展》的报告，就如何通过太空无线电频率政策、国内外监管，以及在多边论坛中的活动，提高美国航天全球竞争力。针对近年来商业低轨宽带通信小卫星星座快速发展、传统监管审批流程冗长而费用高昂的情况，美国联邦通信委员会（FCC）于2019年8月1日正式推出简化版的小卫星许可监管流程，为相关厂家更快地拿到频谱使用权开辟了道路。

欧洲航天局（ESA）发布“一网日出”计划（OneWeb Sunrise），由ESA电信系统高级研究部门（ARTES）负责，通过PPP的方式为一网公司提供经费支持，出资额可占到所需经费50%以上。2019年2月，英国航天局资助1800万英镑（约合2330万美元），率先成为“一网日出”计划框架下首个提供资金支持的国家。

加拿大政府继续加大对低轨通信卫星星座研制工作的资金支持。在2019年3月公布的最新政府预算中，提出为北美电信卫星公司（Telesat）的低轨宽带星座研发工作投资8500万加元（约合6470万美元），并提供6亿加元（约合4.566亿美元）来购买容量。此前，加拿大财政部长莫诺曾在2018年2月公布的2018财年政府预算中宣布提供1亿加元（8200万美元）来支持低轨卫星的发展。

在面向商业航天发展政策不断放宽的同时，国际社会对于频率轨位审批监管持续收紧。2019年10月，国际电联WRC-19探讨对大型星座运营商提出更严格的发射节点要求，以防止卫星运营商以1颗卫星来囤积供几百乃至数千颗卫星使用的无线电频谱资源。根据现行规则，运营商有7年时间用1颗新卫星或现有卫星来占据所配给的位置，且只要在那里停留至少90天就可以递交所谓的“启动”文件。新“设置节点规则”则要求星座运营商在明确给定的时间段发射多颗卫星才能保住频谱权。

二、卫星发射

截至2019年，全球共发射了179颗通信卫星，其中1颗发射失败。从轨道类型看，在全年发射的卫星当中，地球静止轨道（GEO）通信卫星仅有20颗，其余均为中低轨卫星。从用途来看，商业卫星共计166颗。

另据不完全统计，截至2019年底，全球共签订了14颗地球静止轨道通信卫星的制造合同。其中空客防务与航天公司共获得6颗GEO卫星的制造合同，在全球卫星制造商中排名第一，泰雷兹-阿莱尼亚航天公司（TAS）作为主承包商获得3颗卫星制造合同。波音公司（Boeing）、诺斯罗普-格鲁曼公司（Northrop Grumman）各获得2颗卫星的制造合同。需要说明的是，TAS除了作为主承包商获得的3颗卫星订单，还将配合空客公司，为西班牙卫星公司（Hisdesat）2颗卫星提供有效载荷。而空客公司签约的Inmarsat-7卫星为该公司新平台“一星”（OneSat）的首发星。此外，来自美国的一家初创公司阿斯创尼斯公司（Astranis）也宣布进行该公司1颗微型GEO卫星的研制。

三、卫星制造

1.传统通信卫星制造商密集推出新平台

在传统通信卫星制造领域，为应对静止轨道通信卫星市场激烈的竞争，GEO小卫星平台成为当前传统通信卫星制造商重点发力方向，2019年国外几家卫星制造商密集推出几百公斤至2000kg不等新的GEO轨道通信卫星平台产品，例如，波音公司基于“O3b增强”研制经验，推出GEO小卫星平台，列入702X系列；空客高调宣布新“一星”（OneSat）平台获得3颗首发星研制合同；TAS公司推出全电卫星“灵感”（Inspire）。

波音公司的新平台主要有三大特点：一是质量轻，有利于节省发射成本，例如波音公司的702X平台，采用全电推进设计和3D打印技术，能够把未加注质量为3750kg的一颗卫星压缩到干质量只有1900kg；二是灵活性，通过数字载荷技术提高载荷的灵活程度，例如每个载荷模块能以数字方式产生5000个波束，并可以根据需要定制功率、位置和灵敏度的相控阵天线；三是高度模块化，实际就像搭积木一样，只需要把更多的砖瓦放到一起，加装一个更大的反射面，并更改星上软件就可以扩展成容量为1Tbit/s的大型GEO卫星。

而TAS的“灵感”平台同样强调轻和采用数字有效载荷，卫星质量约2000kg，支持一箭三星发射。与702X不同，“灵感”不能加大成1Tbit/s的大卫星，为节省费用，“灵感”要保持在100～200Gbit/s的范围。每兆比特容量成本接近于容量是其5倍的卫星。由于采用数字透明处理器，“灵感”将比公司为欧洲通信卫星公司（Eutelsat）制造的“联通VHTS”（Connect VHTS）更为灵活。该平台预计2023年首发，卫星制造周期将缩短至18个月，年产6颗。

空客公司的“一星”（OneSat）的新平台被称为是一种模块化、“按制造来设计”的通信卫星平台，研制周期从订单签署到发射有望缩短至18个月。同样高度重视灵活性，能根据用户需求快速在特定区域部署新的容量。平台首发星Inmarsat-7具备生成数千个波束的能力，并能在数秒内对这些波束做出调整。

2.全球首个小卫星流水线工厂建成投产

2019年7月22日，空客公司与一网公司合资成立卫星制造厂，工厂目前有两条生产线，每条生产线每天可制造1颗卫星。该工厂将承担大部分一网卫星的研制任务，同时也还将承接来自其他运营商或客户的卫星制造业务。

该工厂开创了利用自动生产、组装流水线进行大规模、低成本卫星生产的全球先例。同时也为产业带来“鲶鱼”效应。例如，TAS和黑天公司（BlackSky）的LeoStella卫星工厂；Telesat的LEO小卫星星座准备在TAS和空客之间选择建厂；以及柏林航天技术公司与Azista Industries公司在印度建厂。

3.劳拉空间系统公司（SSL）开展公司业务结构调整

劳拉空间系统公司（SSL）曾一度是全球顶级卫星制造商，长期占据全球商业地球静止轨道大型通信卫星市场霸主地位。然而，当前随着大卫星全球市场的萎缩，劳拉公司面临订单减少，重要部件缺陷延迟交货，高收入低利润等问题，使得劳拉公司的母公司麦克萨技术公司（MAXAR）于2018年曾考虑出售处境艰难的GEO卫星制造业务，以摆脱该业务的亏损局面。

2019年，麦克萨技术公司在对劳拉的未来前景进行了长达数月的综合分析后，宣布将不会出售或关闭商业地球静止轨道卫星业务，而是进行结构调整，将工作重点转向“军团”（Legion）级别卫星的研制上。“军团”这一名称源自SSL正在为数字地球公司建造的“世界观测-军团”（WorldView Legion）遥感卫星星座。与此同时，SSL将争取美国政府部门及其他国家的业务。与此同时，麦克萨还将要裁掉其现有近2000人中的大约3%，并将公司更名为麦克萨空间解决方案集团。

四、卫星运营

1.多家公司加速星座部署

（1）欧洲卫星公司的第5组4颗O3b卫星成功发射，完成星座一代组网

2019年4月5日，欧洲卫星公司（SES）的第5组4颗“另外三十亿人”（O3b）中地球轨道Ka频段宽带卫星发射，从而完成了第一代星座的组网建设。O3b卫星星座部署在中地球轨道，轨道高度7830km，采用Ka频段频率，主要用于向亚洲、非洲、拉丁美洲、太平洋和中东没有充分上网条件的新兴市场提供低成本高速上网服务。

该系统于2013-2014年采用联盟号运载火箭部署了前三组共12颗卫星，2015年底又订购了8颗，主承包商均为TAS公司。每颗卫星发射质量为700kg，配备12部可控天线和12路Ka频段转发器，设计寿命10年。

（2）欧洲卫星通信公司欲发展低轨物联网星座

2018年3月，欧洲卫星通信公司（Eutelsat）公司正式公布其低轨物联网星座计划，计划由25颗卫星组成“欧洲通信卫星公司低轨物联”（ELO）星座实现全球各类传感器和智能设备的连接。公司认为相比起地球静止轨道大卫星或是“一网”发展的低轨小卫星，低轨纳卫星更适用于交通运输、农业和油气行业，更看好在物联网热潮下为偏远地区的数以百万计设备提供低数据率连接。

2019年9月 24日，Eutelsat宣 布 从AAC克莱德航天公司（Clyde Space）订购2颗质量为12kg 6U立方星，卫星载荷由轨道阁楼公司（Loft Orbital）研制，载荷质量为8kg。这两颗卫星计划于2021年发射。

（3）一网公司首批卫星发射，新一轮战略融资和占频保轨顺利实施

2019年2月27日，低轨通信卫星一网星座首批卫星发射。卫星搭乘欧洲阿里安航天公司经营的联盟-STB/弗雷盖特-MT型运载火箭在法属圭亚那库鲁航天中心发射，前10颗卫星在法国图卢兹建造，而余下的则将改在美国佛罗里达州新建的工厂生产。此次发射的前6颗卫星，统称为“一网F6”（OneWeb F6），另外4颗用作地面备份。

在首批6颗卫星发射不到一个月后，一网公司3月18日宣布又完成了12.5亿美元的新一轮融资。本轮融资由一网公司最大投资方软银公司领投，跟投的有原已参投的墨西哥萨利纳斯集团和高通技术公司以及卢旺达政府。迄今为止，一网公司的融资总额已经达到了34亿美元。8月7日公司宣布，由于已在预定轨道上以指定的频率成功传输信号超过90天，满足了国际电联关于享有频谱优先权的规定和条例要求，确保公司成功获得Ku和Ka频段频谱的权利及优先权。

（4）铱星公司完成“铱星下一代”星座部署，成功获得美国防部7年长约

2019年1月11日，铱星公司最后一批铱星下一代卫星（Iridium-NEXT）成功发射，此次发射10颗卫星，有6颗工作星，4颗备份星，标志着耗资30亿美元的“铱星下一代”计划完成部署，该计划在近地轨道上部署了75颗卫星，其中66颗工作星和9颗备份星。“铱星下一代”星座由TAS公司研制，诺斯罗普-格鲁曼公司负责总装，部署完成后，将取代20年前摩托罗拉公司与洛马公司研制的初代铱星星座。

9月，铱星公司宣布获得美国防部就继续无限制使用星座的一份7年合同，合同总额达7.385亿美元。此前，公司曾于2013年与美国防部签署一份5年合同，合同总额达4亿美元。该合同签署后，订购铱星服务的用户数量增加了145%。新合同于2019年9月13日通过“加强型移动卫星服务”（EMSS）计划发布。

2.商业航天发展如火如荼，通信卫星创企持续活跃

低轨宽带星座和低轨物联网星座是通信卫星领域航天创业企业主要的业务发展方向。在2019年，全球新增的低轨宽带星座计划当中，以亚马逊公司提出的由3236颗卫星组网的低轨宽带互联网通信卫星星座最为引人注目，项目预计耗资10亿美元。航天创企完成新一轮融资，例如，SpaceX公司的低轨宽带卫星项目“星链”（Starlink）通过两轮融资筹得超10亿美元。多家航天创企持续推进系统部署，例如，新加坡初创企业Kacific公司准备发射Kacific-1卫星，并考虑订购Kacific-2卫星；速播国际公司的“速播媒体网络”全球基础设施得到进一步扩充；蜂群公司（Swarm Technologies）雇佣新公司作为监管机构打造由150颗微小卫星组成的物联网星座。

3.低轨互联网星座运营发展步入深水区，引发行业担忧

综合各家低轨互联网星座运营商系统进展来看，从2019年开始，行业正式迈入大规模星座密集部署阶段。2019年，一网系统首批卫星成功发射，SpaceX公司的“星链”星座成功在轨通信测试，预计2020年中旬开始为美国提供互联网服务。与此同时，另一家计划运营由78～108颗卫星组网的高速互联网星座的低轨星公司（LeoSat）已经停业，理由是找不到投资。由此看来，明后两年将是向该领域投资的最后风口期，而就历史经验和规律来看，这一轮星座建设究竟是成是败，也将很快见分晓，未来两年值得密切关注。

五、地面设备制造

1.凯米塔（Kymeta）平板天线首次应用于低轨卫星跟踪和数据传输

2019年7月，开普勒公司（Kepler）公司应用凯米塔公司（Kymeta）的u7电调天线演示了对两颗低轨卫星的跟踪和数据传输。这是凯米塔天线首次用于LEO卫星系统的演示运行。该公司成功测试了低轨卫星与商用平板卫星天线之间的兼容性，其下行数据传输速率达15Mbit/s，上行速率达5Mbit/s。目前，Kepler公司前2颗在轨卫星可提供名为“全球数据服务”（GDS）的高容量数据通信服务，服务两极在内的全球区域，支持吉比特每秒级的用户数据传输。

2.KVH工业股份有限公司推出世界最快1m Ku/C频段海事VSAT天线产品

2019年3月，KVH工业股份有限公司（KVH Industries Inc.）推出了一款名为“追踪手机V11-HTS”（TracPhone V11-HTS）的天线产品。该产品宣称为世界上最快的1m Ku/C频段海事VSAT天线，数据下行和上行的设计传输速度分别可达20Mbit/s和3Mbit/s，可应用于商业船舶的操作、物联网应用和船员通信。TracPhone V11-HTS是面向国际通信卫星公司（Intelsat）的灵活海事（Flex Maritime）VSAT Ku频段服务，并且能够连接至多颗高通量和宽波束卫星，最大限度地获取宽带服务和多重覆盖，保证通信服务质量。

六、结束语

总体来看，2019年是卫星通信产业转型发展的关键之年。运营服务市场面临产业收入不断下滑的压力，卫星容量价格2018年下降18%，从而直接引发电视直播和固定通信等传统业务收入分别下降3%和4.5%。而新卫星还在继续发射，卫星制造订单大多为高通量卫星，带动数据型、网络型业务收入不断增长。

当前，全球通信卫星制造市场格局也正在发生变化。传统GEO卫星一般都是4～7t的大卫星，但大卫星的全球订单总量都在减少，已经从以往的每年20～25颗降为2019年的14颗，同时也应看到，在GEO大卫星减少的同时，小卫星业务的市场需求量猛增，而且政府支持力度一年比一年大，反而成为比传统大卫星性价比更高的业务。

低轨小卫星的发展大大压缩了GEO大卫星的需求空间，使得传统卫星制造商面临艰难发展选择：一方面大卫星基础能力和资产规模较大，很难轻易放弃；另一方面小卫星市场风险较高，不可能直接大规模转入小卫星研制。因此，波音和TAS公司在2019年才开始布局GEO小卫星，都非常滞后于市场需求。而这一滞后是否能够扭转传统制造商的被动局面，目前看来仍待市场检验。