商业航天运力篇:抢滩登陆前夕 谁将夺“甲” 打开星辰大海

类别:行业 机构:海通证券股份有限公司 研究员:张恒晅 日期:2023-11-30

  低轨卫星打开商业航天市场空间,火箭发射端作为运力保证是打开星辰大海的“钥匙”。美国卫星产业协会《卫星产业状况报告》的数据显示,全球商业采购卫星发射服务业收入自2019 年来稳步上升,在2022 年达到约70 亿美元,相比2021 年上涨约23%,发射服务业收入增长主要源于低轨互联网星座发射数量的增长。国内运载火箭发射技术在逐渐突破,但火箭运载能力相对薄弱。2021年,SpaceX 猎鹰九号运载火箭创下了单次发射卫星数量最高的世界纪录—143颗,而截止2022 年2 月27 日我国的最高纪录为 1 箭 22 星,由长征八号遥二运载火箭完成。以卫星规模 12000 颗、单星质量 200kg、轨道高度 700km、组网周期 7 年的星座为例,平均每年对火箭运力的需求将达到 343t/700km。

      西安航天信息研究院吴智慧等在《火箭运载需求空间巨大,商业航天市场前景可期》表示,2021 年间我国卫星发射火箭的总运力约 140.4t/700km,不及未来所需运力的 1/2。提升火箭发射运力势在必行。

      我国民营运载火箭发射奋起直追,多项能力实现突破。蓝箭航天首创了多项先进技术,突破了众多技术壁垒,液体推进剂等多方面技术难题。星际荣耀“双曲线”系列正在攻关中大型液氧甲烷发动机重复使用难题。星河动力在近4 年里九胜一负,做到了小型运载火箭“谷神星一号”的高密度发射。天兵科技首次采用3D 打印高压补燃发动机提高生产效率,降低生产成本。18 年双曲线一号在国家发射场首次发射,22 年我国力箭一号固体大运载能力火箭发射,捷龙三号实现海上冷发射到海上热发射的跨越,到23 年朱雀二号实现全球首枚液氧甲烷运载火箭发射,谷神星一号首次成功开展海上发射任务。

      液体火箭更具备大批量发射优势,液氧甲烷路线有望弯道超车。液体火箭具有比冲高、推力可调、可多次启动等优点,采用低温推进剂是发动机重复使用前提。目前spacex 正大力推进星舰的研发发射工作, 23 年4 月,星舰首飞使用“猛禽”发动机,该发动机采用液氧作为氧化剂、甲烷作为燃烧剂,液氧煤油积碳严重,液氧液氢条件苛刻,可重复使用运载火箭的兴起使得双低温、积碳少的液氧甲烷发动机得到极大的重视,液氧甲烷管理上也有较大发展潜力。18年至23 年,蓝箭航天从试车到发射,从“朱雀一号”到“朱雀二号”,从固体到液体,现已成功发射全球首枚液氧甲烷运载火箭。2023 年7 月12 日,“朱雀二号”遥二火箭发射成功,成为全球首款发射入轨的液氧甲烷运载火箭,标志着“朱雀二号”成为我国民商航天首款正式进入量产和商用的液体火箭。

      我国正积极申请星座抢滩登陆,降本和商业化先手企业有望收益。SpaceX 计划2024 年前在太空搭建由约1.2 万颗卫星组成的星链网终提供互联网服务,后续准备再增加3 万颗,使卫星总量达到约4.2 万颗。中国已经正式向国际电信联盟(ITU)申报了以“GW”为代号的低轨卫星星座。我国现已提出的其他互联网星座计划有:中国航天科技集团有限公司的“鸿雁星座”、中国航天科工集团有限公司的“虹云工程”、“行云工程”。商业航天公司有银河航天提出的“银河5G”星座计划,九天微星的“天基物联网”计划。根据《中国航天科技活动蓝皮书(2022 年)》和美国航天基金会的数据显示,2022 年全球总计有186 次火箭发射,相比于2021 年增加了27%;其中商业航天火箭发射81 次,增长态势强劲。2022 年美国完成火箭发射任务87 次、中国发射64 次,在近五年中,美国和中国的发射任务频繁,发射次数交替领先,引领全球航天快速发展。

      风险提示。政策支持不及预期;卫星产业基础建设及发展进程不及预期;商业运载火箭技术更新迭代不及预期;火箭研制进度不及预期;市场规模发展不及预期;产业资金配套落地不及预期;重大事故发生风险等