我国商业航天领域军民协同发展现状与未来展望

2020-07-18中国空间技术研究院西安分院贺宇远袁晶晶

军民两用技术与产品 2020年6期

中国空间技术研究院西安分院董坚贺宇远袁晶晶

一、前言

传统航天工业分为军用航天、民用航天和商业航天。其中，军用航天主要用于执行军事任务；民用航天主要执行科学研究、经济活动和工业生产中的民用任务；商业航天主要以盈利为目的，执行商业合同任务，具有投资的社会化和市场化属性。

当前，在“太空+互联网”跨界融合的带动下，民营资本纷纷涌入，全球航天产业正处于快速发展时期，特别是商业航天呈现出蓬勃发展的新态势，涌现出了美国太空探索（SpaceX）公司、美国行星实验室（Planet）公司，以及国内的零壹空间科技集团有限公司、蓝箭航天空间科技股份有限公司、银河航天（北京）科技有限公司等一批新兴商业航天企业，他们通过颠覆性技术和服务逐步进入商业航天领域[1—4]。

2015年以来，我国对商业航天产业也进行了长期规划，并逐步推出了相关政策。例如，国务院颁布的《2016中国的航天》白皮书明确鼓励、引导民间资本和社会力量有序地参与各项航天活动[5]；国内投资商业航天的机构数目从2015年的24家增至2018年的90家。同时，民营航天企业进入军工配套研究和生产活动的门槛不断降低[6,7]，吸引了更多企业进入此领域。

本文围绕商业航天的主要应用领域，分析我国商业航天军民协同发展的现状和面临的一些主要问题，并讨论商业航天领域军民协同发展的趋势。

二、全球商业航天发展情况与主要应用

近年来，全球航天产业总收入一直保持增长态势，商业航天作为航天产业活动的主要组成部分，其重要性愈发显著。按照统计规律，商业市场收入占航天经济总值的3/4。

据美国卫星工业协会数据统计，2018年的全球航天产业总收入约为3600亿美元，其中卫星产业（含卫星发射）达到了约2774亿美元，占总收入的77%。从数据中可知，商业航天主要聚焦卫星产业相关业务。2009—2018年的全球卫星产业收入情况如图1所示。

图1 2009—2018年的全球卫星产业收入数据

（一）卫星及地面设备制造

卫星制造技术门槛不断降低，特别是使用商用器件的微小卫星成本更是减少到几十万元。2019年，全球共进行了103次火箭发射，将492颗航天器送入太空，其中包含微小卫星389颗，同比增长19%，创造了微小卫星年发射量的历史最高纪录。2020年，“北斗”导航星座完成全球组网，将带动卫星导航设备出现新一轮的增长。

（二）卫星发射

随着各国对太空开发和利用的力度不断加大，航天发射需求持续升温，年发射频度日渐密集，带动了全球航天发射市场规模的持续扩大，降低卫星发射成本已成为一种趋势。2015年，SpaceX公司的“猎鹰”9号火箭助推段成功返回发射基地，并在2017年再次将卫星送入轨道，成为了继航天飞机之后又一个可重复使用的航天器。这种快速迭代、精准高效的“互联网式”研发模式，迅速造就了SpaceX公司在商业航天发射市场的领先地位，SpaceX公司凭借低成本优势，获得了全球国际商业发射市场的大量合同。2019年3月，俄罗斯航天国家集团公司宣称，将下调质子-M火箭的发射费用，其成本将与“猎鹰”9号火箭相当，这足以证明国际商业发射市场的竞争变得愈发激烈。

（三）卫星测控

随着卫星向着小型化与专业化方向发展，卫星管理服务需求呈井喷态势。现有管理系统主要针对大型卫星的技术体制，并不适用于微小卫星与星座的多样化应用需求。随着微小卫星对新型商业卫星管理中心的需求逐渐增加，卫星管理服务迎来了巨大的商机。

（四）卫星应用

卫星应用服务是整个卫星产业最主要的驱动力，约占总收入的1/3。卫星应用主要包括通信、遥感、导航三大领域。

1.通信

截至2019年3月，全球共有在轨正常工作卫星2062 颗，其中通信卫星778颗，占总在轨工作卫星数量的37%。卫星通信运营与服务占据卫星产业价值链的核心地位，是行业利润最集聚的领域，也是发展最为活跃的领域。卫星通信服务主要包含固定通信业务、移动通信业务和大众消费业务。历年数据显示，大众消费业务贡献了最主要的业务收入，其中又以卫星电视直播业务为主，约占大众消费业务总量的90%。

随着互联网时代数据流量的爆发，卫星宽带业务的需求不断增长，特别是近年来提供宽带互联网接入服务的低轨星座成为市场追逐的热点，国内外多家商业航天公司先后宣布了自己的星座计划。例如，2019年5月，SpaceX公司先后发射了数百颗低轨移动通信卫星，构建了“星链”通信星座，并成功开展部分业务运营。

2.遥感

卫星遥感主要指航天器通过光学、微波等传感器手段探测和接收来自目标物体的信息数据，并由此得到物体属性与特征的技术。近年来，卫星遥感在防灾减灾、环境监测、城乡规划、资源勘探、精准农业等领域的应用不断深入。据美国北方天空研究公司的数据显示，2024年全球商业遥感数据服务和增值产品的市场规模预计将达到51亿美元。

随着各国相继出台了有关遥感图像的政策，放宽了可供商业出售的图像分辨率限制，不断推出商业遥感微小卫星、星座计划，卫星遥感应用市场的竞争将急速加剧，高空间分辨率、高实时性遥感图像将成为市场遥感卫星图像的主体。

3.导航

卫星导航是指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。近年来，我国卫星导航产业发展迅速，尤其在2018年，卫星导航相关产业总产值达到了2118亿元。其中，“北斗”导航对产业核心产值的贡献率占总产值的70%。

2020年，“北斗”导航星座顺利完成组网，将逐步取代GPS导航的地位。预计到2020年后，“北斗”导航相关产业规模将超过4000亿元，复合增长率将大于40%，“北斗”产品在我国的市场占有率有望提升至60%以上。

三、我国商业航天领域军民协同发展现状

（一）军民协同发展生态环境不断优化

首先，相关政策规划不断出台。国家先后出台了《关于经济建设和国防建设融合发展的意见》《关于推动国防科技工业深度发展的意见》等多个指导性文件，提出了军民深度协同发展的实施细则。

其次，针对航天产业军民协同发展理论性问题的研究不断深入。例如，中国航天标准化与产品保证研究院开展了标准化工作方面的研究，中国航天科工集团有限公司等单位进行了协同发展中知识产权转化和科技成果推广等工作的探索与实践工作，相关法律法规建设问题和融合机制也得到了广泛研究[8—11]。

最后，在国家政策牵引下，地方政府联合科研院所、高校、社会资本共同参与“产学研”一体化平台的建设，积极投身军民协同发展浪潮。以上海国家民用航天产业基地、西安民用航天产业基地、重庆两江新区航空航天产业园区为代表的军民协同型基地、示范园区蓬勃发展，特别是武汉市建立了全国首个国家级商业航天产业基地，并有多个重大项目在此落地实施。

（二）军民协同发展深度不断拓展

随着航天产业军民协同发展的不断深入，民营资本已经从向传统军品研制单位提供技术或产品的单位逐步成长为部分军品任务联合研制单位。特别是近年来，在火箭制造及发射服务，卫星制造、运营及服务等领域，涌现出蓝箭科技、零壹空间、银河航天等一批新兴商业航天企业，并完成了相关技术产品的研制工作，成为我国商业航天领域的重要补充力量。

（三）军民协同发展要求不断提高

2020年，受新冠疫情的影响，商业航天领域也受到了较大的冲击。受经济下滑引起的融资困难影响，美国等国家已经出现商业航天公司“破产潮”的迹象，特别是一些尚需要依靠外部融资的商业航天公司，均陷入了不同程度的困境。2020年3月，美国One Web公司宣告破产；美国国际通信卫星公司（Intelsat）正在寻求贷款支持。

随着经济形势的变化，商业航天产业的市场准入门槛将不断提高，最终只能留下少数几家龙头企业。我国的民营商业航天公司同样面临巨大的挑战，一方面需要具备充足的资本投入，以支撑其领先的技术创新优势；另一方面需要充分与传统的军工研制单位进行深度合作，谋求差异化发展，以获得政府和军方的各项支持。

四、商业航天领域军民深度协同发展的难题

我国军民协同发展尽管取得了显著的成绩，但目前仍处于发展初期阶段，存在动力不足、顶层设计不够、体制机制建设不健全等阻碍军民协同深度发展的现实问题。目前，商业航天领域军民协同深度发展面临的制约因素主要有以下3个方面。

（一）竞争机制不够健全

对具体实施规划研究不足，创新“双轨制”现象突出，导致创新项目重复建设现象严重，资源出现了极大的浪费。以我国低轨移动互联网卫星星座建设为例，中国航天科技集团有限公司提出了“鸿雁星座”计划，中国航天科工集团有限公司提出了“虹云工程”计划，以银河航天为代表的民营航天企业也纷纷提出了各自的星座计划。虽然多家企业相互竞争有利于降低用户单位的采购成本，但也导致了资源的重复配置与浪费。为此，我国需要统筹考虑重大项目建设计划，引导技术创新主体深刻认识到“部门利益”和“本位主义”所带来的封闭性与狭隘性，引导各创新主体单位有序开展业务，营造良性竞争环境。

（二）市场形势变化迅速

可以预见，2020年，在新冠疫情的持续影响下，无论军工企业还是民营企业都将面临严峻的市场形势，商业航天产业也将受到巨大冲击，特别是过去几年中，依赖资本投入纷纷成立的民营企业，大部分尚无明确盈利能力。随着国家“新基建”政策的实施，“卫星互联网”等新一代信息基础设施建设作为重要投资方向之一，将带动部分航天项目获得市场支持和关注。

（三）发展质量不高

近年来，商业航天军民协同发展热度持续升温，但是发展的程度参差不齐。一些企业存在盲目投资、重复建设、低水平运行的情况，部分协同发展项目既不符合市场引领，也不符合技术创新要求，不能在实质上提高军民协同深度。同时，一些参与军民协同创新的企业，仅仅停留在提供产品或技术服务的层面，没有给行业的技术改革创新发展带来实质性的改变。我国需要在此方面提高军民协同发展要求，支持融合创新发展项目，鼓励从产品协同、技术协同向机制互补、体制创新发展。

五、商业航天领域军民协同发展展望

（一）微小卫星应用领域是重点方向

商业航天投资的重点仍将是卫星应用服务领域，主要包括通信广播卫星、互联网星座、资源遥感卫星、气象遥感卫星、导航卫星等。特别是微小卫星及星座的不断发展，将为商业航天领域带来深刻的变革。

微小卫星在降低系统成本、增强抗毁能力、应急补充增强和快速组网服役等方面优势突出，能够将传统大型卫星系统功能分解到由许多颗小卫星组网形成的体系中，将推动卫星体系的巨大变革。世界各航天大国已在互联网通信、成像侦察、环境监视、数据中继等领域开展微小卫星技术验证。

相对传统大型卫星研制及应用开发的高门槛，微小卫星开发及应用的资金投入小、技术要求低、可靠性要求相对不高，是新兴民营公司进军商业航天的首选方式，也是军民协同发展的重点方向。

（二）扩大卫星发射领域市场份额

目前，美国在全球商业发射市场所占份额已达30%以上，以美国SpaceX公司为代表的高科技公司通过技术创新，大幅降低了火箭发射服务费用。而我国“长征”系列运载火箭主要服务于国内的发射市场，在国际市场并不具备优势；在火箭运载效率、发动机性能、结构系数等性能指标方面，与国外同类运载火箭相比，优势也不明显。

因此，运载火箭作为航天领域的重要运输工具，可通过军民协同创新对其开展技术改革，进一步降低发射服务价格，以增加我国在全球发射市场的份额。

（三）卫星配套领域提供创新支撑

我国已发射的在轨工作卫星覆盖了通信、导航、海洋、气象、遥感等种类，但与国外卫星技术相比，差距仍然较大。例如，卫星寿命短、供电能力弱、同等性能的成本较高、制造集成度较低等。卫星性能的差距表面上看是性能参数不同，实际上反映了系统设计能力、芯片、材料及工业基础等水平。因此，民营公司可以发挥其投资灵活、技术更新周期短、市场竞争力强和创新活力高等优势，在卫星制造领域技术创新、工艺改进、材料开发等方面提供支撑。