(文/吴子鹏)8月6日14:44,垣信卫星“千帆星座”(G60星链)首批18颗组网卫星顺利发射升空,标志着中国版“星链”正式拉开组网建设的帷幕。
根据规划,G60星链今年将发射108颗星,2025年底实现648颗卫星提供区域网络覆盖,第一个阶段是1296颗星,到2027年提供全球网络覆盖。到2030年,G60星链将致力于打造一个拥有1.4万多颗低轨宽频多媒体卫星的组网,大幅提升我国在全球卫星通信领域的竞争力,为国内用户提供更广泛、更高质量的通信服务。
目前,全球最成功的低轨通信卫星联网星座是SpaceX的StarLink。截至2024年6月12日,StarLink已经发射卫星175批共6611颗,其中手机直连卫星达到64颗,经测试传输速率已达到17Mbps。
另外,美国星链还有Kuiper、铱星二代,英国星链有OneWeb。随着中国版星链首批卫星成功入轨,全球星链竞争将进入新阶段,开启低轨资源的争夺战。
三个规划实施的中国“万星星链”
G60星链的建设运营方为垣信卫星,该项目由上海松江区牵头,联合多家资本共同打造。
据介绍,G60星链的技术特点包括采用先进的卫星通信技术和多层、多轨道星座设计,可能更加注重卫星的多媒体功能和宽带通信能力,以满足不同用户的需求。该项目于2021年启动,采用上海格思航天自主研发的可堆叠型平板卫星平台,每颗卫星重300kg。
上海格思航天总经理曹金表示,G60星链卫星制造采用智能化脉动生产线,每个工位固定完成特定的操作流程,如装配太阳板、力学振动测试等,这条流水线每年可量产300颗卫星。
除了G60星链,国内目前还规划了“GW星座”和Honghu-3(鸿鹄-3)另外两大万星级别的星链。其中,“GW星座”是由中国卫星网络集团有限公司(中国星网)牵头,计划打造一个由1.3万颗卫星组成的中国星链主体,总共包含2个子星座,轨道高度也分为两组,GW-A59子星座的卫星分布在500km以下的极低轨道,GW-2子星座的卫星分布在1145km的近地轨道。
Honghu-3(鸿鹄-3)是我国规划的第三个万星级别的星链。根据国际电信联盟(ITU)的API信息,鸿鹄-3星链将在160个轨道平面上总共发射1万颗卫星,为两期建设。第一期预计投资200亿元,在2022年建成由60颗卫星组成的通信网络;第二期预计在2025年完成,通过数百颗卫星构建“海、陆、空、天”一体的卫星移动通信与空间互联网接入系统。
低轨卫星资源严重不足
虽然各国以及各家公司都在积极布局星链,并都希望打造万星级别的大规模星链。不过,这些计划可能都会受到资源的限制。
低轨能容纳的轨道资源终究是有限的,按照国际电信联盟制定的《无线电规则》,卫星轨道和频谱资源具有排他性,这就是为什么国际电信联盟要制定“先到先得”的策略。
按照划分,卫星轨道分类共有五种,分别是低地球轨道(LEO)、中地球轨道(MEO)、地球同步轨道(GEO)、地球同步转移轨道(GTO)以及太阳同步轨道(SSO)。其中,地球同步轨道(GEO)为35786千米只有一条,各国之间需要公平协商分配;低地球轨道(LEO)、中地球轨道(MEO)全部按照“先登先占”的原则。
然而,目前Starlink卫星申报数量已达到46000颗,国际电信联盟据悉已经批准了7500颗,Starlink发射了6611颗。中国星网已经申报了12992万颗,计划再次加申5656颗;上海垣信已经申报了1296颗,计划加申2.7808万颗;另外,亚马逊的Kuiper、英国OneWeb等公司申报的数量都是千颗级别。根据赛迪数据,地球近地轨道可以容纳的卫星数量为6万颗,那么目前申报数量已经严重超出了近地轨道的容量。
另外,时效性也非常重要,因此G60星链首批卫星的发布具有非常重要的意义。按照国际电信联盟的规定,卫星运营商须在第一颗卫星投入使用的监管期结束后的2年内发射10%的卫星,5年内发射50%,7年内全部部署完成。在星链建设方面,我国起步比较晚,Starlink自2019年就开始了建设布局,目前Starlink已经服务超过80个国家和地区,全球用户超过了300万。
电子元器件面临的重大历史机遇
星河动力董事长刘百奇此前透露,低轨通信卫星目前国内平均造价为3000万元,就以目前4万颗的申报量来算,硬件价值也超过了1.2万亿,每一家入局的企业都需要在硬件方面投入数千亿元。
不过,卫星产业链不只是制造,总体包括卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务、卫星应用等多个环节。按照SIA 的估算,在卫星服务产业链中,卫星制造的产业规模只占总规模的5.62%,卫星发射占比约为2.49%,地面设备占比约为51.59%,卫星运营及服务占比约为40.30%。
在卫星制造方面,使用到了大量的电子元器件,包括星载原子钟、声表面波滤波器、锌银蓄电池组、继电器、连接器、射频同轴开关、星用大功率射频电缆组件、微波射频T/R组件、功能性传感器和数字信号处理器件等。在这些器件的设计制造方面,中国航天集团承担着主要责任,比如在此前大家热议的北斗卫星中,中国航天集团承担了星载原子钟、声表面波滤波器、锌银蓄电池组、电连接器、继电器、晶体元器件、紧固件等多项产品的研制生产任务。
当然,中国航天集团下属各个院所也有分工,比如航天二院提供原子钟,该院能够为卫星设计、验证、试验、组网各个阶段提供原子钟,最新一代的原子钟相比前代产品其体积更小、重量更轻。另外,航天二院在晶体元器件方面也很有优势。
再比如航天科工十院的电连接器、继电器、锌银蓄电池组等产品,也都在北斗卫星上得到了充分的质量验证,能够顺畅、准确地传递各种信号指令。
除了中国航天集团,目前国内参与卫星系统制造的还有:
·T/R芯片和组件企业:中国电科13所、中国电科55所、中国电科十三所、中国电科三十八所、铖昌科技、雷电微力、国博电子、和而泰、亚光科技、无锡华测、臻镭科技等;
·射频芯片和器件:臻镭科技、中瓷电子等;
·后端信号处理:创意信息、信科移动等;
·连接器:航天电器、陕西华达、富士达等;
·卫星平台部件:航天智装、国光电气、智明达、航宇微、振芯科技和天银机电等。
根据太平洋证券研报《通信行业研究报告:通信网络天地一体化,未来并不远》,在卫星系统中,相控阵T/R组件价值量占比高,因此从上述统计也能够看出,这部分参与企业的数量也是非常多的。相控阵T/R组件包括数字信号处理模块、数据转换模块、发射/接收(T/R)组件和天线单元,无论是无源相控阵雷达(PESA)和有源相控阵雷达(AESA)都需要集成大量T/R组件,因此生产成本相对高昂。根据国博电子招股说明书,T/R组件成本约占有源相控阵系统总成本的70%-80%。到2030年,国内T/R组件市场规模预计将达到1418亿元。
结语
由于低地球轨道(LEO)和中地球轨道(MEO)均按照先到先得的申报逻辑,且具有明显的时效性,因此G60星链首批18星上天有着重要意义,也对国内的卫星系统产业链提出了很高的要求。在电子元器件方面,航天集团和中电科在国内占据主导地位,但民营企业近几年发展也非常迅猛,比如臻镭科技、国博电子等。从器件类型来说,T/R组件的价值占比较高,是市场竞争的核心。