“星链”计划未来发展分析

吴超 谢伟（中国长城工业集团有限公司）

2015年1月，马斯克宣布太空探索技术公司（SpaceX）将开展卫星互联网宽带接入项目，即“星链”计划。彼时，SpaceX公司的“猎鹰”（Falcon）火箭和“龙”（Dragon）飞船已经取得了巨大的成功，见证了SpaceX在短时间内将蓝图转化为产品的高效率。截至2020年5月底，“星链”星座已经发射了422颗，并以每月1~2批的发射频率持续进行星座部署。

1 “星链”计划技术特点

概括的说，“星链”星座由分布在340km、550km和约1200km三个轨道面上的约12000颗卫星组成。星座系统的基本参数（数据来源FCC、空间新闻网站、维基百科等）如下。

Ÿ卫星质量：227～260kg。

•卫星寿命：5年。

•空间段：分为三期建设，卫星总量约12000颗。I期和II期约4400颗卫星的研制和发射是最优先发展的工作，III期7518颗卫星的部署是未来规划。

•频段：Ku、Ka、V频段和激光。初期仅支持Ku频段进行卫星与终端和关口站之间的通信，后期结合双频段芯片组支持Ka、V频段通信。激光链路用于星间通信。

•波束：I期—半径940.7km，天线仰角25°；II期—半径573.5km，天线仰角40°。

•平台技术：单太阳电池翼，4副相控阵天线，5块碳化硅激光器件，氪离子推进系统，自主碰撞规避系统等。

“星链”星座具有一些明显的技术特点：①全球无缝覆盖，接入方便；②时延小；③容量较大；④通过众多地面站和星间链路优化系统的性能和成本。另外，卫星大量采用标准化和商业化部件，单星的可靠性要求低，以便低成本大批量快速生产；星座容错备份能力强，无需商业保险。

“星链”星座建设情况

2 “星链”计划建设情况

在“星链”计划提出后，SpaceX公司曾多次发布该计划的建设情况及未来规划。

对“星链”计划建设情况进一步分析，得到以下观点：

1）若保持近期这样的高密度发射，“星链”计划应能在2020年或略晚实现I期1584颗卫星的部署目标，并在2020－2021年开始初步运营。

“星链”计划建设完成情况

2）按照FCC规定，“星链”计划到2024年需要完成I期和II期的一半—约2200颗卫星的部署。如果I期建设目标完成，只需要在接下来的4年里部署600颗卫星，这对SpaceX公司而言应该没有困难。

3）按照FCC规定，“星链”计划到2027年需要完成4485颗卫星部署。这意味着2025－2027年需发射2300颗卫星（每年约13次发射）。但需要注意的是，从2023年开始，前期卫星开始退役，2024年开始进入退役高峰。根据测算，2024年需补发替代星400颗（7次发射），2025年需补发1400颗（26次发射），若进行不停地补星和组网，SpaceX公司的年发射量需要达到40次。长期来看，维持一个4485颗卫星的星座，年均需补星约900颗。在未来几年全球经济下滑的背景下，频繁补星会对资金流形成较大压力。

另外，III期7512颗卫星的建设目标则更为蹊跷。I期和II期的卫星规模已经能很好地完成全球覆盖，可以支持商业运营，再继续部署卫星带来的边际收益并不明显。而III期的卫星数量几乎是I期和II期的两倍，边际收益和边际成本的比例很低。III期更像是马斯克“跑马圈地”，抢占频率资源的筹码。真正的星座数量应该是根据市场情况而渐进调整的，最终会稳定在一个远小于12000颗的平衡点上。

SpaceX公司曾表示要将卫星造价控制在50万美元/颗。2020年2月，马斯克表示“目前卫星成本要比将其送入轨道的成本低”。据此测算，卫星的地面交付成本为60万～80万美元，在轨交付的成本在120万美元以上，成本未来仍有一定的下降空间。但考虑到发射复用技术和卫星生产规模效应带来的成本优势已被很好发挥，未来5年的极限成本难以低于100万美元。由此判断，完成I期空间段总投资应在20亿美元以上，完成II期空间段总投资至少50亿美元，完成所有12000颗卫星的部署需要至少120亿美元。

在空间段建设的同时，SpaceX公司还需同步进行地面系统建设。SpaceX公司于2019年2月向FCC申报了100万个地面站和终端的建设运营许可。SpaceX公司很可能把测控站设置在美国本土，关口站选址采取先美国、后境外，边运营、边建设的方案，以化解市场风险和资金压力。

3 “星链”计划的市场和商业模式

“星链”计划一直没有公布其市场计划，但公司高层多次对目标用户和服务定价发表过看法。2019年5月，马斯克表示，“‘星链’计划不会取代传统的地面电信网络”，“将与电信公司达成良好合作，因为它覆盖到了人口稀少的地区”，“‘星链’计划的目标市场为大型电信公司服务未能覆盖的地区，如人口密度低的农村和海事、航空市场。这些用户占总人口的3%左右。”2019年10月，公司另一高层领导表示，“‘星链’的月费将定在80美元以下”。马斯克在Satellite 2020大会上表示“星链”未来的收入要达到300亿美元。

“星链”的典型目标用户和应用场景大致如下。

偏远地区的宽带接入：按照SpaceX公司的估算，这一市场用户约占总人口的3%。但这一市场并不乐观：①目前还未接入宽带的市场往往是最不发达地区。“星链”80美元/月的定价和消费能力不符，必须继续降低价格。②城市化是全球大趋势，随着经济的发展，农村边远地区的人口减少不可避免。③即便是偏远地区，其人口分布也是不均匀的，已有的GEO卫星或HTS卫星的成熟产品可按照人口密度选择覆盖，更具成本优势。

运营商市场：稀路由区域的回程线路（backhaul）业务是传统卫星与地面网络融合的典型应用。这一领域GEO运营商的模式成熟，SpaceX公司进入将会面临激烈竞争。

航空和海事宽带：航空和海事宽带是方兴未艾的蓝海市场。北方天空研究所（NSR）预计到2025年全球机载客舱宽带接入市场达 46.5 亿美元。亚太卫星通信委员会（APSCC）预计2023年全球海事卫星总带宽需求超过150Gbit/s。航空和海事市场将会成为“星链”的主要市场之一。在这一市场，低轨星座以带宽大、覆盖广的特点可望形成竞争优势。

军用及政府市场：“星链”设有星间链路，较少依赖境外关口站，测控站在美国本土。这些技术特点对美国军方和政府特别具有吸引力。2019年9月－11月，美空军已利用“星链”星座开展了通信试验。但承载美军业务将使“星链”带上特别的政治标签，这会对公司在欧洲、亚洲的政府市场开拓带来压力。

车联网：业界一直对把特斯拉汽车与“星链”星座绑定寄予厚望。“星链”和物联网、无人驾驶、智能交通等应用相结合是这一业务的希望所在。但不同于海事和航空通信，车联网业务要面对更大的地面网络的竞争。

企业宽带接入：主要面向石油开采和金融等时延要求高的企业网市场。根据欧洲咨询公司对近年GEO卫星市场的统计，企业宽带市场占全部卫星业务收入的5%～10%，可以合理推测该市场对低轨星座的最终成败不会有重要影响。

其他小众市场：科考、探险、应急救灾、重要网络备份等。在对“星链”生死存亡最重要的2021－2025年里，这些业务难当大任。

本文认为，上述前四类市场对“星链”至关重要。总体看，“星链”倾向于将自己定位为地面电信网络的补充，着眼于大型电信公司未服务到的市场，避免与之展开正面竞争。对于航空、海事、农村等新兴细分市场，“星链”意在成为主要玩家。

在商业模式上，大型电信公司大都采用“电话+宽带+增值业务”一揽子方案，以硬件免费或低价切入市场，以客户粘性固化市场，以服务费作为主要利润来源。本文判断“星链”也将采用这种模式。但是，“星链”的终端因技术和产量的原因，成本控制比较困难。如果不能有效降低，将给“星链”的运营造成困难。

由于市场、星座和地面系统的成本等信息难以获取，目前难以预测“星链”的经济状况。但影响“星链”经济状况的因素大致如下。

1）折旧。维持一个4485颗、寿命5年的星座，年度折旧成本高达10亿美元以上[以每年补网20%（900颗）卫星计]，远大于15年寿命、2～3颗卫星的HTS运营商。“星链”需要大量的用户才能生存下去。

2）用户数量。可以对标的企业如卫讯公司（VIASAT），历经近10年的发展，其2019年的固定宽带用户数量是58.6万。“星链”按照全球3%的人口，每个终端服务5人，2025年市场份额10%的假设去估算用户数量，估计2025年为400万。事实上，这一数字可能过于乐观—中国市场可能不会对其开放，印度的人口密度和自然条件并不适合“星链”，欧洲没有市场，美洲已被休斯通信公司（Hughes）和VIASAT公司捷足先登。其最大的市场还是10亿人口的非洲和6亿人口的东南亚地区。

3）运营成本。NSR统计2017年的GEO运营商的平均税息折旧及摊销前利润（EBITDA）是76%，即运营成本约占收入的24%。就SpaceX公司本身，研发设施建设已经完成；产品已基本定型。研发的继续投入应该有限。后续主要成本是制造、关口站建设组网、市场开发等成本。作为初创公司，“星链”的EBITDA将显著低于行业平均值。如果不能证明自己的盈利能力，“星链”在资本市场的估值和融资可能会面临困难。

4）终端设备的销售。对于“星链”系统的终端，特别是海事、航空、企业网等业务，设备会采用收费模式。这样一来，SpaceX公司将具有设备制造商的性质，创造了另外一个收入来源。除了为自己生产设备，SpaceX公司生产部门有可能将制造技术和能力外溢。对设备制造业务的贡献目前难以估计，但无疑是“星链”计划的重要组成部分。

5）现金流。2020－2025年是“星链”计划投资高峰，特别是卫星补网和组网；地面站的大规模建设；市场开发。与此同时，销售收入又不会很大，是其生死存亡的关键期。届时，“星链”将具有迫切的融资需求。

4 “星链”计划的未来和挑战

“星链”计划作为众多低轨互联网项目的佼佼者，是目前最接近成功的一家。即便如此，本文对其发展前景仍持谨慎态度。

新冠疫情很可能使全球经济未来几年陷入衰退。中美两国近期的争执使经济全球化的前景略显暗淡。一个覆盖全球的卫星星座是否能顺利融资、建设、运营、盈利，在很大程度上依赖各国的良好合作和全球经济的稳定发展。

“星链”成本负担较重，这源于庞大的星座规模、较短的在轨寿命。全球覆盖既是技术上的优势，也意味着商业上的低效和浪费。而目前HTS卫星公司已经提出了容量更大，造价更低、寿命更长的方案，二者的成本可能相差10倍以上。

偏远、欠发达国家的市场消费能力有限，长期看呈萎缩趋势。“星链”要想5年内达到30亿美元的销售目标至少需要500万用户（以5年后50美元/月定价计）。“铱”星历经20年发展，2019年的商业用户数为120万；而在美洲发展多年的Viasat公司用户不到60万，对比一下即可知道5年内达成这一目标的难度。

其他国家政府向“星链”开放市场时可能会心存疑虑。若传输的信息通过星间链路传回美国关口站，将会使他国无法控制跨政府间信息交换的风险。

“星链”计划的商业模式和盈利模式不清晰。目前为止，SpaceX公司一直无法给出清晰的商业模式来覆盖上百亿美元的成本支出，而支撑“星链”计划建设的是融资及SpaceX公司的其他业务收入。不可否认，“星链”拥有先进的技术、高效的执行力以及鼓舞人心的情怀与梦想，然而拥有这些并不一定获得商业上的成功。

近年来，众多低轨互联网星座项目纷纷出台，资本市场及舆论对其亦十分热捧。这时，或许更应该保持一颗冷静之心，仔细辨别项目风险。