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低轨道商业卫星的梦想与现实:中国民营商业卫星公司跟美国同行相差有多远?

时间:2019-07-15 作者:EETimes China 阅读:
欧洲全球导航卫星系统局11日发布公告称,从7月11日1点开始,用户将经历“伽利略”卫星导航系统的服务中断,信号将不可用,具体恢复时间待定。目前在运行的全球卫星导航系统有美国的GPS、中国的北斗、俄罗斯的GLONASS和欧盟的伽利略。要维护这样庞大的卫星系统,无论从技术还是资金方面对一个国家都是很大的挑战。这是以商业盈利为目的的私营公司所无法承担的,但是最近几年相继出现多家商业卫星公司成功发射卫星的案例。由亿万富翁支持的美国商业卫星公司自不必说,就连中国也开始出现诸多民营航天公司。难道航空航天领域有足够的潜力吸引商业公司和投资机构来冒险吗?

欧盟伽利略卫星导航系统

欧洲全球导航卫星系统局11日发布公告称,从世界标准时间(UTC7111点开始,用户将经历伽利略卫星导航系统的服务中断,信号将不可用,具体恢复时间待定,而欧盟的伽利略才刚刚具备全部导航功能。截止到UTC时间7128时,伽利略的服务仍旧未恢复。有监测数据显示,本次服务中断,与卫星导航信号的广播星历确实有关。导航卫星行业权威杂志“Inside GNSS”12日援引欧洲全球导航卫星系统局内部消息称,团队正在全力恢复伽利略的服务,修复工作预计将在当地时间713-14日完成。HLJEETC-电子工程专辑

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目前在运行的全球卫星导航系统有美国的GPS、中国的北斗、俄罗斯的GLONASS和欧盟的伽利略。要维护这样庞大的卫星系统,无论从技术还是资金方面对一个国家都是很大的挑战。这是以商业盈利为目的的私营公司所无法承担的,但是最近几年相继出现多家商业卫星公司成功发射卫星的案例。由亿万富翁支持的美国商业卫星公司自不必说,就连中国也开始出现诸多民营航天公司。难道航空航天领域有足够的潜力吸引商业公司和投资机构来冒险吗?HLJEETC-电子工程专辑

美国商业卫星公司的梦想:构建太空互联网、送人进入太空旅行和定居

SpaceX星链计划HLJEETC-电子工程专辑

特斯拉创始人马斯克的太空探索技术公司(SpaceX)于5月份发射猎鹰9号火箭,将60颗卫星送入太空,以打造星链Starlink)网络。StarlinkSpaceX最雄心勃勃的计划,包括两组卫星阵列,其中一组由4409颗卫星组成,将运行在550-1325公里的高空。而另外一组将包括7518颗卫星,飞行高度更低一些,介于335公里和346公里之间。等这一万多颗卫星全部升空运转,就可以组成一个覆盖地球的太空网络,为地面上百万计的终端用户提供网络连接服务。HLJEETC-电子工程专辑

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现有的很多卫星都是在高轨道(geostationary)太空飞行,距离地球3.6万公里。这些卫星发送的信号延迟时间长,SpaceXOneWeb等商业卫星公司之所以提议低轨道卫星,除了卫星研发和发射成本因素外,信号延迟也是一个重要因素。然而,低轨道卫星的覆盖范围就大为缩小,难怪这些商业卫星公司的计划都是成千上万颗卫星。HLJEETC-电子工程专辑

美国联邦通信委员会(FCC)已经给SpaceX发放许可,为其1.2万颗卫星的星群计划开了绿灯。去年2月份已经发射2颗测试卫星,今年5月份又成功发射60颗,在接下来的6年时间里要发射至少全部计划的一半以充分利用FCC的许可。HLJEETC-电子工程专辑

OneWeb太空网络HLJEETC-电子工程专辑

美国商业卫星初创公司OneWeb从多家投资机构和企业获得34亿美元投资,包括英国Virgin集团、日本软银、高通和欧洲Airbus等。今年2月份发射了6颗小卫星,虽然不能跟SpaceX60颗相比,但OneWeb计划从今年底开始,每个月发送30颗到太空,直到建成一个由648颗卫星组成的太空网络。到2021年,OneWeb有望占据全球卫星宽带容量的25%,并最终达到2000颗卫星的规模。与空客(Airbus)的合作工厂将很快在美国佛罗里达开工。 HLJEETC-电子工程专辑

OneWeb的卫星计划是构建一个覆盖全球的太空互联网络,为那些无法访问互联网的国家和地区提供类似于4G的网络服务,特别是贫困国家的学校。然而,每颗卫星的成本高达1百万美元,从哪里赚钱还不清楚,OneWeb创始人似乎并不担心。随着卫星网络的逐渐扩大,他们相信可以融到足够的资金支持公司运营。HLJEETC-电子工程专辑

Blue OriginKuiper项目HLJEETC-电子工程专辑

世界首富贝索斯的Blue Origin不必为资金发愁,他每年出售价值10亿美元的亚马逊股票以支持其太空探索。Kuiper项目是其新的计划,将发射一组低轨道卫星,为世界各地还没有被互联网络覆盖的地区提供低延时、高速度宽带连接。 这一计划是建立一个由3236颗卫星组成的网络,建造、发射和运行这些卫星需要巨额资金,可能需要数十亿美元。HLJEETC-电子工程专辑

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Blue Origin
开发的第一个太空飞行器称为New Shepard,是一种次轨道(距离地面大约100公里)太空旅行船,有望今年底启航。接下来的重型火箭称为New Glenn,其使命是将人类送上月球,并最终移居到太阳系的各个角落。它将采用耗时8年开发的BE-4引擎,代表着卫星科技的最前沿,但却简单、安全低廉且可回收。 HLJEETC-电子工程专辑

中国三家民营航天公司:细分服务寻机会

由北京未来宇航空间技术研究院发布的《2018中国商业航天产业投资报告》显示,截至2018年底,国内已注册的商业航天领域公司有141家,其中民营航天企业123家,占比87.2%。去年中国商业航天领域年度投融资总额达35.71亿元,主要集中在卫星应用和发射领域。2018年中国航天共执行39次发射任务,发射航天器105个。在这39次发射任务中,与商业行为相关的发射约13次,并成功将36颗卫星送入太空。根据目前已公开的卫星星座计划,该《报告》预计到2025年我国将发射约3100颗商业卫星。我国商业卫星制造产业的年均市场规模将达到136亿元,商业卫星发射市场规模将达到170亿元。HLJEETC-电子工程专辑

在商业航天领域,国有与民营卫星公司也有很大不同:一方面国内的卫星市场庞大,包括遥感、通信、科研等多个领域可以诞生不同赛道的玩家;另一方面,面对国家队,民营卫星公司必须做好差异化市场定位,避免与国家队竞争。HLJEETC-电子工程专辑

微小卫星成为行业新趋势并非偶然。从政策层面看,军民融合的推动让民营卫星有了更多空间。从行业发展来看,近年来卫星的制造成本和发射成本大幅降低,越来越多的私营企业和科研机构涉足这一领域。目前国内较知名的民营卫星公司有天仪研究院、九天微星、千寻位置等。HLJEETC-电子工程专辑

天仪做化工科学实验服务HLJEETC-电子工程专辑

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天仪研究院这家成立仅3年的民营商业航天公司已经7次成功发射了多颗微小卫星。截至今年65日,由该公司发射的所有卫星累积在轨运行时间已经超过2155天。天仪研究院专注于研制和发射面向商业市场的航天系统与载荷,通过微小卫星为国内外的科学家、科研院所和商业公司提供短周期、低成本的空间科学实验和技术验证服务。HLJEETC-电子工程专辑

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研制、发射和运营卫星的成本不菲,天仪的市场策略是不卖产品,而是向政府和企业提供服务。天仪CEO杨峰坦承,天仪研究院不会参与政府部门的卫星招标,因为这是国家队的市场。但他强调,天仪仍有参与政府部门订单的机会,主要是科研卫星市场。由于科研卫星的价格不高,国家队在这一方面的关注度不高,天仪研究院能抢下一块市场蛋糕。“例如,政府部门希望对局部海域进行环境监测,这可能不需要每天拍,只需要半个月或者一个月拍一次就行,政府部门就没必要专门发射一颗卫星,只需要向天仪购买卫星拍照服务即可。”HLJEETC-电子工程专辑

九天微星铺设星座物联网HLJEETC-电子工程专辑

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北京九天微星科技发展有限公司成立于20156月,专注于微小卫星的创新应用与星座组网运营,以卫星物联网航天STEAM教育为主营业务。201822日,九天微星自主研发的首颗卫星少年星一号顺利升空,这是国内首颗教育共享卫星,面向建有卫星测控站的中小学和教育机构,开放卫星通信资源。HLJEETC-电子工程专辑

2018127日,九天微星瓢虫系列七颗卫星在酒泉卫星发射中心搭载长征二号丁运载火箭升空入轨。完成在轨测试后,该系列卫星将在野生动物保护、野外应急救援、车辆船舶监测、物流追溯等领域开展星座物联网验证业务。九天微星未来计划在全球部署72颗卫星,构建中国第一个商用低轨道物联网星座系统,用于全球数据采集及重型资产监控,服务于全球物资监控、智能物流、环境监控等多个物联网应用场景。HLJEETC-电子工程专辑

千寻位置提供精准定位服务HLJEETC-电子工程专辑

千寻位置网络有限公司于2015年在上海成立,以互联网+位置(北斗)”的理念,通过北斗地基一张网的整合与建设,基于云计算和数据技术,构建位置服务云平台,以满足国家、行业、大众市场对精准位置服务的需求。该公司定位为一家面向企业和开发者,提供精准位置服务运营的平台型公司。HLJEETC-电子工程专辑
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千寻位置注册资本20亿元,由中国兵器工业集团公司和阿里巴巴集团各占50%股权。
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全球四个卫星导航系统的发展状况

卫星导航系统产生于冷战时期,美苏是最早开始玩的,当时主要是军用。冷战结束后,美国一家独大,GPS也开始向民用开放。目前全世界只有四大卫星导航系统:中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略。目前,美国的GPS还处于领先地位,中国的北斗正在快速发展,俄罗斯和欧洲两家的进展较慢。HLJEETC-电子工程专辑

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我国成功发射第四十六颗北斗导航卫星HLJEETC-电子工程专辑

GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制,主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,1994,全球覆盖率高达98%24GPS卫星星座己布设完成。HLJEETC-电子工程专辑

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,是继美国GPS全球定位系统和俄国GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具有短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度优于20mHLJEETC-电子工程专辑

格洛纳斯”GLONASS是前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统,覆盖范围包括全部地球表面和近地空间,也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。虽然格洛纳斯系统的第一颗卫星早在1982年就已发射成功,但受苏联解体影响,整个系统发展缓慢。直到1995年,俄罗斯耗资30多亿美元,才完成了GLONASS导航卫星星座的组网工作。此卫星网络由俄罗斯国防部控制。总投资达35亿欧元的伽利略计划是欧洲自主的、独立的民用全球卫星导航系统,提供高精度,高可靠性的定位服务,实现完全非军方控制、管理,可以进行覆盖全球的导航和定位功能。HLJEETC-电子工程专辑

欧盟发展伽利略卫星定位系统可以减少欧洲对美国军事和技术的依赖,打破美国对卫星导航市场的垄断。法国总统希拉克曾表示,没有伽利略计划,欧洲将不可避免地成为附庸,首先是科学和技术,其次是工业和经济伽利略计划是一种中高度圆轨道卫星定位方案。伽利略卫星导航定位系统的建立将于2007年底之前完成,2008年投入使用,总共发射30颗卫星,其中27颗卫星为工作卫星,3颗为候补卫星。卫星高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外,还有2个地面控制中心。 HLJEETC-电子工程专辑
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欧盟伽利略计划的首颗卫星在20051228日升空,第二颗卫星预计在2015年发射。由于伽利略计划采用欧盟公共机构和联盟内私营企业合营的方式,而各国私营企业迟迟未就权利和利益分配达成妥协。欧盟相关发言人承认,由于上述问题的存在,伽利略系统实现商业运行的时间已经被推迟到了2011年甚至更晚。
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