卫星互联网行业专题：从发射到终端，我国低轨运力和卫星应用梳理
卫星按照功能，可 分为通信，遥感，导航卫星；按照轨道高度，则可以分为高轨，中轨，低轨卫星。
【菜科解读】
（报告出品方：西南证券）
1 在轨卫星梳理：通信卫星是主要的卫星类型人造卫星分类：通信、导航和遥感卫星分布在各类轨道
卫星是人造天体，通过太空飞行器如运载火箭、航天飞机等发射到太空中，它们在太空中绕地球或其他行星运行，类似于天然卫星。
卫星按照功能，可 分为通信，遥感，导航卫星；按照轨道高度，则可以分为高轨，中轨，低轨卫星。
按照卫星实现功能，可分为通信卫星，遥感卫星，导航卫星。
通信卫星用于提供全球通信服务,包括电话，互联网，电视广播等；遥感卫星用于观测和监 测地球的表面和大气层，收集有关地球的地理，气候，环境和资源等方面的数据，这些卫星携带各种传感器和仪器，通过感知地球表面的电磁辐射 如可 见光，红外线，微波等来获取信息；导航卫星用于提供定位和导航服务。
按照卫星运行的轨道高度，可以分为高轨（GEO）,中轨（MEO），低轨（LEO）卫星。
高轨道卫星（GEO）运行于地球静止轨道，距离地表约36000 公里高空，并且于赤道上绕行地球，又称同步轨道卫星或地球静止轨道卫星；中轨道卫星（MEO）运行于中地球轨道，距地表约2000公里至35786公里 ；低轨道卫星（LEO）运行于低地球轨道，距地高度为约200公里至2000公里。
卫星星座进入低轨卫星数量爆发期
SpaceX的星链卫星是近4年来在轨卫星的主要增量。
据卫星追踪网站orbiting now，以及UCS数据，截至2023，全球在轨运行卫 星数量为8862颗。
近4年来，全球在轨卫星数量大幅增长，2020-2023年复合增速达35.0%。
其增长的主要来源是SpaceX公司的 星链卫星的大批量发射，在2019-23年，SpaceX共发射了5420颗卫星，占总新增在轨卫星数量的82.2%。
低轨卫星是目前在轨卫星中的主要类别。
低轨卫星按照轨道分类，目前在轨卫星中，12%为高轨道卫星，3%为中轨道卫星，85% 为低轨道卫星；按照功能分类，在轨卫星中，通信卫星数量为7035颗，遥感卫星为1264颗，导航卫星为155颗，其他功能卫星为 408颗；按国别分类，在轨道卫星最多的国家依次是美国（67%）、中国（9%）、英国（8%）。
导航卫星：通过精密原子钟等载荷完成导航功能
导航卫星是为地面、海洋、空中和空间用户导航定位的人造地球卫星，是卫星导航系统的空间部分。
通过多个卫星与地面接收器交互时间信 号，以准确确定地面设备位置的经度，纬度和高度，精度通常在10米范围内。
卫星导航用于定位的有效载荷包括精密的原子钟，导航接收机和天线。
这些载荷用于接收地面用户的信号，比对星地时间，确定用户的位置 和提供导航服务。
其中，卫星数据处理单元数负责处理和管理导航数据，生成和管理时间戳，用于导航信号的时间同步；卫星天线负责将导 航信号有效地发射到地球，确保信号覆盖广泛的地理区域；卫星原子钟提供了极其精确的时间基准，确保定位计算的精确性。
全球主要经济体均建设了导航星座。
全球主要的导航卫星星座有美国的全球定位系统（GPS），欧盟的伽利略定位系统（GALILEO），印度 的印度区域导航卫星系统（IRNSS），中国的北斗卫星导航系统（BDS），日本的准天顶卫星系统（QZSS）。
通信卫星：搭载信号处理及天线载荷
通信卫星能够实现地面信号的处理和转发。
通信卫星是一种通过通信载荷来传递和放大无线电通信信号的卫星，它建立了地面上发 射站与接收站之间的信息通道，在构建全球通信网络和支持远距离通信方面发挥着重要的作用。
通信卫星有效载荷构成：通信卫星的有效载荷主要包括了转发器、天线系统、信号处理单元。
通信卫星转发器是一种用于接收和转 发卫星通信的电子设备，实现地球站之间或地球站与卫星通信站之间的通信，由接收器、放大器、变频器、混频器等器件组成；天 线系统用于接收和发送信号；信号处理单元用是对接收到的信号进行各种处理，以确保信号的质量和可靠性。
2 发射能力展望：26年我国商业火箭发射数量占比或达半数全球运载火箭概况：发射能力集中于美中俄三国
现代火箭可以用作快速远程运输工具，例如探空、发射人造卫星、运载载人飞船和空间站，以及作为其他飞行器的助推器等。
20世 纪20年代，戈达德的液体燃料火箭实验奠定了现代火箭技术的基础，20世纪中期，美苏太空竞赛推动了火箭技术的快速发展，标 志性事件包括苏联的斯普特尼克1号和美国的阿波罗11号。
#p#分页标题#e#随着技术进步，火箭逐步朝着更大运力和可回收方向发展，目 前，SpaceX等私营公司的崛起通过先进制造和火箭可回收技术创新降低了太空探索成本，推动了商业太空旅行和更多太空任务。
目前具备火箭发射能力的国家主要有美国、中国、欧洲、俄罗斯、印度等。
近年来全球航天发射进入新的高峰期，2023年，全球 运载火箭发射次数大幅跃升，首次突破200次大关，达到223次，较上年增长19.9%。
2023年全球发射能力仍集中于美中俄三国， 占发射总数80%以上，三国的主力运载火箭猎鹰系列、长征系列、联盟系列的发射次数已占全球70%以上。
全球运载火箭概况：美国
在役火箭主要有SpaceX公司的猎鹰9号和重型猎鹰火箭；美国火箭实验室的电子号运载火箭；联合发射联盟的火神；以及萤火虫航 天的萤火虫-阿尔法。
自2015年猎鹰9号获得国家安全太空发射认证，SpaceX成为能够为美国空军发射国家安全级机密荷载并被授 权进行发射任务。
猎鹰9号至今共发射352次，猎鹰重型发射10次，占美国全年发射次数83%。
未来SpaceX将发展重点放在了火箭 重复使用技术上，重点关注星际飞船的研发。
电子号运载火箭至今共发射43次，服务于商业小型卫星发射市场。
火神运载火箭于 2024年1月8日成功首飞，目标是满足美国政府国家安全太空发射计划的发射需求，供美国太空部队和美国情报机构用于国家安全 卫星发射。
萤火虫阿尔法至今共发射4次，用于发射商业小型卫星。
全球运载火箭概况：欧洲
欧洲火箭市场主要由阿丽亚娜 Ariane系列大型运载火箭和织女星 Vega系列轻型运载火箭组成。
自2023年7月阿丽亚娜5型退役 后及织女星发射失利的情况下，阿丽亚娜6型成为目前欧洲主力在役火箭。
阿丽亚娜6型火箭于7月9日成功完成首次发射，是欧洲 范围内高度最高、起飞质量最大、体积最大的运载火箭，也是欧洲地球高轨及深空运力最强的运载火箭。
阿丽亚娜6型是固体运载火箭，使用推进剂为液氢液氧，总推力达1370/180千牛顿, 近地轨道运力为21.5吨，500km高度太阳同步 轨道运载能力为15.5吨，700km高度太阳同步轨道运载能力为15.4吨。
全球运载火箭概况：俄罗斯
在役火箭主要有安加拉、质子号、联盟号系列。
安加拉火箭至今已完成7次发射，负责发射重要有效载荷、开展探火探月等深空探 测战略性任务。
安加拉-A5的定位是替换即将于2025年退役的质子号M。
质子M运载火箭承接了大量的商业发射任务，其累计发射 次数已达115次，发射成本低但存在环境污染问题，计划于2025年退役。
联盟号至今发射177次，主要任务是将联盟火箭变成全国 产版本，完成军用卫星发射、载人飞船发射、货运飞船发射、商业发射等多种任务。
安加拉A5是设计为发射重型载荷的火箭。
通过其1个URM-1核心和4个URM-1助推器提供低轨到24.5吨、同步轨道5.4吨的运载能 力。
联盟-2是专为低轨道卫星设计的三级运载火箭。
联盟-2迄今已发射177次，成功率为96%，通过该火箭发射的载荷包括 OneWeb卫星、GLONASS导航星座、伽利略卫星等，是俄罗斯主力运载火箭。
全球运载火箭概况：中国（长征系列）
长征系列火箭是我国的主力运载火箭。
各类型号包括2号至11号及各自改型，其中运力最大的火箭为长征五号，近地轨道载荷运载能力可达25吨。
长征 六号X改型/长征九号/长征八号R等改型是我国正在研制的可重复使用的各型号运载火箭，具备一子级/助推器垂直定点返回能力，将对标SpaceX成为未 来低轨卫星发射的重要运载力量。
2024年我国长征六号丙和长征十二号将实现首飞，全年计划实施100次发射任务。
据《中国航天科技活动蓝皮书 2023年》 ，2023年，中国航天实施 67次发射任务，位列世界第二，研制发射221个航天器，发射次数及航天器数量刷新中国最高纪录。
其中长征系列运载火箭47次发射全部成功，成功率 100%，累计发射突破500次，其他商业火箭发射20次。
2024年，中国航天全年预计实施100次左右发射任务，开展230余发运载火箭组批投产，完成多 项商业航天和整星出口合同履约工作。
同时，航天科工将完成长征六号丙运载火箭和长征十二号运载火箭首飞任务，该两型火箭有望成为我国商业和低 轨载荷的重要运载力量。
全球运载火箭概况：中国（商业航天火箭）
我国商业火箭领域初创企业涌现，包括蓝箭航天、天兵科技、星际荣耀、东方空间、星河动力等商业航天公司均推出了各自的火箭型号，涵盖了液体火 箭和固体火箭等各类燃料型号。
据央视网，2023年我国民营火箭共发射13次，同比2022年增加160%，预计我国商业航天产业规模将突破2.3万亿元。
#p#分页标题#e#海南商业航天二号发射工位能够满足9家火箭公司的19型火箭，目前中科宇航、蓝箭航天、天兵科技等许多国内头部商业航天企业都已经或计划落地文昌 国际航天城，为后续我国低轨卫星大规模组网做好准备，24年预计纯民营的火箭发射次数占我国总发射量比重会达到25%-30%。
多型号可回收火箭有望在近年试飞。
据统计，我国商业火箭领域至少有六款可回收火箭正在研发进程中，分别是天兵科技的天龙三号（预计24年9月首飞 ）、深蓝航天的星云一号（预计24年底首飞）、星河动力的智神星一号（预计24年首飞）、蓝箭航天的朱雀三号（预计25年首飞）、东方空间的引力二 号（计划25年首飞）、星际荣耀的双曲线三号（预计25年底首飞）。
国内发射场：3大传统发射场+3座新一代火箭发射基地
我国共有三大传统航天发射场，分别是酒泉卫星发射中心、太原卫星发射中心、西昌卫星发射中心。
同时随着新一代运载火箭发射 需要以及商业航天的发展，陆续规划和开展了海南文昌发射场，山东海阳海上发射场，和海南商业航天发射场的建设，形成了沿海 内陆相结合、高低纬度相结合，各种射向范围相结合的格局。
中国航天历年发射数量情况呈现出稳步增长的趋势，尤其是在过去十年间，中国的航天发射活动显著增加。
由 2013 年 的 15 次 到 2023年的67次。
近几年发射数量爬坡原因在于计划发射次数密集与火箭发射工位的不断升级，据中国航天科技活动蓝皮书显示， 2024年预计将实施100次左右发射任务；太原卫星发射中心通过智慧化提升发射场设施保障时效性和可靠性，而海南商业航天发射 场则通过创新的三平快速发射模式显著提升工位发射效率并缩短准备时间。
3 终端应用展望：多环节存在迭代升级需求卫星终端：传统高轨通信需借助专用卫星电话
高轨卫星通信技术已经相对成熟，广泛应用于通信、导航、遥感等领域。
高轨卫星距地面35800km，理论上，三颗高轨道卫星即可以实现全 球覆盖。
一颗卫星几乎可以覆盖整个半球，形成一个区域性通信系统，该系统可以为其卫星覆盖范围内的任何地点提供服务。
但由于高轨卫 星距离地球较远，信号传输距离长，需要较大的通信天线，且信号传输时延较大。
卫星电话的原理是通过卫星与地面站之间的通讯，实现信号的传输。
通信信号从地面传到高轨卫星，卫星收到信号后可以将信号传播到地面 站上，再由地面站与运营商网络连接，将信号送到位于运营商网络中的目的终端上。
此外，两个手机终端也可以通过天线技术直接连接高轨 卫星，经过高轨卫星的中继进行通信。
卫星电话与普通手机存在明显差异。
为确保信号能够传输到远距离的卫星，卫星电话的发射功率通常较高，最大发射功率需要在2W以上；普 通手机联网时的发射功率在0.1W到1W之间，远低于卫星通话功率。
卫星电话的发射和接收频段通常在L、S、C、Ku等频段，普通手机则主 要在2G到5G的频段。
另外，由于高轨卫星距离地面较远，卫星电话系统通常使用多波束天线来覆盖不同的区域，较长的天线可以提供更高 的增益，从而提高信号的接收和发送效率，实现更精确的波束控制和覆盖。
卫星终端：现有卫星通信需借助专用模块或终端实现
改进手机直接连接模式，直连高轨卫星。
通过在普通手机中增加卫星通信芯片，实现手机与卫星及运营商基站双连接的能力，地面移动通信 和卫星通信相对独立，通过模式间的切换来实现与地面基站或卫星的通信。
如HUAWEI Mate60依托天通一号卫星系统实现语音通话，是全 球首款支持卫星通话的大众智能手机，提供语音、短信和数据服务。
iPhone14利用高通X65基带芯片及定制射频模块，通过全球星卫星通信 服务发送求救信息，实现紧急求助功能。
Starlink计划推出星链直连手机业务（Starlink Direct to Cell），通过低轨卫星提供高速互联网服务。
该业务适用于现有的LTE手机，无需 更改硬件、固件或特殊应用程序，通过卫星直接与手机建立通信，预计2024年实现短信发送，2025年实现语音通话和上网（Data），同年 分阶段实现IOT（物联网）。
#p#分页标题#e#目前，Starlink通过Dish实现与低轨卫星连接，这是由于低轨卫星在空中高速移动难以手动追踪，因此需要使 用相控阵天线等技术来实现自动跟踪，相控阵天线通过调整天线阵列中每个天线的相位和振幅，形成特定方向的波束，从而实现对卫星的精 确跟踪和锁定。
而Dish通常具有较大的天线面积，能够覆盖更广泛的信号频率，从而提高信号接收的效率，确保通信的连续性。
手机直连卫星关键组件
关键组件助力手机直连卫星发展。
天线系统、基带芯片、电源管理组件、射频模块、终端模块和热管理组件等是手机直连卫星发展的关键组件，同时， 天线的性能平衡、基带芯片的功耗、电源管理的转换与续航、射频模块的频段与散热、终端模块的集成与链路、热管理组件对热量变化的控制等，攻克 这些难题至关重要。
高带宽卫星终端逐步推出，各个场景逐步落地
随着卫星通信技术的不断发展，卫星终端逐渐在各个领域落地应用，为陆地、海洋和航空等场景带来了显著的变革。
陆地方面，实 现车顶高速通信、车载网络数据传输与车辆数据采集；海洋中，无人船和浮标用于监测并回传数据；航空里，载重和巡检侦察无人 机在救灾、巡查中回传信息辅助决策。
如中国联通在2024联通合作高效通伙伴大会上正式发布领航者相控阵卫星通信产品， 该产品具备电扫技术与抗干扰强等性能，重量轻、尺寸小，应用场景广泛且兼容性强，能满足中国内陆及部分近海区域使用，在陆 地、海洋、航空等领域都有重要应用，为各行业提供信支持。
报告节选：（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。
地球连续35年收到神奇规律性信号？莫非真有外星人？
不过今日的一项研究成果登上了热搜，或暗示着可能存在地外生命的可能性。
7月19日，一篇题为《三十年的长周期无线电瞬变活动》的研究文章在《自然》杂志上刊发。
研究人员发现，至少从1988年起，一个神奇的外宇宙来源不断以22分钟的频率定期向地球发射无线电波。
目前，多国科学家纷纷开始观测这一神奇源头，试图努力解决围绕这个天体的神奇，它究竟是脉冲星、磁星，还是外星生命试图联系地球上的人类？未知外宇宙物体35年来不断发出神奇电波图源红星新闻在长达数月的时间里，国际射电天文学研究中心ICRAR的科学家们每三个晚上就会使用位于澳大利亚的默奇森广域阵列射电望远镜扫描一次银河系。
很快，他们就有了令人振奋的发现：“几乎在我们刚开始观察的时候，就在天空发现了一个新的光源，每22分钟重复一次。
”通过对长达35年的观测数据进行计算，研究人员得到了精确的脉冲时间，“源头就像时钟一样，每1318.1957秒产生一次，误差为十分之一毫秒。
”然而，这一信号波与此前在地球上看到的都不同，也不符合目前存在的任何理论。
脉冲星发出的无线电信号图源红星新闻研究人员刚开始怀疑这是一颗脉冲星。
但如果它是一颗脉冲星，那么其运行方式似乎并不符合现有的科学理论定义。
如果引力波强到足以在地球上被探测到，那么这个代号为GPMJ1839-10的天体的旋转速度一定非常快。
然而，“目标看起来很像脉冲星，但旋转速度要慢上1000倍。
”与预期相悖。
该研究一经发布就引起了人们的广泛关注，还登上了微博等平台的热搜。
不少网友表示，这或许是其它地外文明发往地球的信号。
虽然目前还没有证据能够证明，但是在茫茫宇宙中，有巨大概率存在与人类相似的其他生物和文明。
外星人的联络请求？地球连续35年收到神奇规律性信号，到底是什么
研究人员发现，至少从1988年起，一个神奇的外宇宙来源不断以22分钟的频率定期向地球发射无线电波。
然而，研究人员并不知道这些神奇信号的源头是什么，因为其电波的性质并不符合世界上任何已知的理论和模型。
而目前我们所观测到的这种脉冲信号，统称为：快速射电暴。
快速射电暴从1987年开始，地球上的一些射电望远镜就开始探测到一些来自遥远宇宙的短暂而强烈的无线电波脉冲，这些脉冲被称为快速射电暴Fast Radio Bursts，FRB。
快速射电暴持续时间极短，通常只有几毫秒，但能够释放出相当于太阳在一整天内释放的能量。
快速射电暴的起源和物理机制目前还不清楚，有多种可能的理论模型来解释它们，如中子星合并、磁星爆发、超新星遗迹、黑洞碰撞等。
快速射电暴有两种类型：单次爆发和重复爆发。
单次爆发只出现一次，而重复爆发则在同一位置多次出现。
目前已经探测到的快速射电暴中，大部分是单次爆发，只有不到10例是重复爆发。
重复爆发的快速射电暴中，有一例特别引人注目，这个射电源被命名为GPM J1839−10，它位于距离地球约1.5万光年的银河系内。
GPM J1839−10的脉冲周期为1320秒22分钟，期间有一个400秒的窗口，爆发会持续30到300秒。
GPM J1839−10的脉冲亮度约为0.1焦耳/赫兹，相当于太阳在射电波段的亮度。
GPM J1839−10的脉冲信号最早可上溯到1988年，至今已经持续了30多年，是目前已知最长寿命的射电瞬变源。
三十年的长周期无线电瞬变活动与快速射电暴有什么关系？高能物理现象相似之处在于，它们都是一种高能天体物理现象，呈现瞬态电波脉冲，来自河外或宇宙学起源。
快速射电暴是一种高能天体物理现象，呈现瞬态电波脉冲，仅维持数毫秒的爆发。
快速射电暴的特征主要包括以下几个方面：持续时间：快速射电暴的持续时间通常在几毫秒到几十毫秒之间，最短的只有0.3毫秒，最长的也不超过30毫秒。
色散量：快速射电暴的色散量是指不同频率的无线电波到达地球的时间延迟，它反映了无线电波在传播过程中经过了多少自由电子。
快速射电暴的色散量通常在几百到几千之间，远远超过银河系星际介质的贡献，表明它们是河外或宇宙学起源。
亮度：快速射电暴的亮度是指其在某一频率下的辐射强度，它反映了其释放能量的大小。
快速射电暴的亮度通常在几百到几千之间，是目前已知最亮的射电天体现象之一。
偏振：快速射电暴的偏振是指其无线电波振动方向的规律性，它反映了其辐射机制和传播环境。
快速射电暴的偏振可以分为线偏振和圆偏振，其中线偏振表明无线电波振动方向固定或变化缓慢，圆偏振表明无线电波振动方向以螺旋形变化。
快速射电暴中有些具有较高的线偏振或圆偏振，有些则没有明显的偏振。
频谱：快速射电暴的频谱是指其在不同频率下的辐射强度分布，它反映了其辐射范围和特征。
快速射电暴的频谱可以分为平滑和结构化两种，其中平滑表明其辐射强度随频率变化平缓或无规律，结构化表明其辐射强度随频率变化出现峰谷或周期性。
快速射电暴中有些具有平滑或结构化的频谱，有些则没有明确的频谱形状。
单次爆发和重复爆发单次爆发：单次爆发是指只出现一次，没有重复观测到的快速射电暴。
单次爆发占据了大多数已探测到的快速射电暴样本，它们可能是由一次性或不可逆转的事件产生，如中子星合并、黑洞碰撞等。
单次爆发通常具有较低的色散量、较高的亮度、较弱或无偏振、较平滑或无规律的频谱等特征。
重复爆发：重复爆发是指在同一位置多次出现，有重复观测到的快速射电暴。
重复爆发占据了少数已探测到的快速射电暴样本，它们可能是由可重复或可逆转的事件产生，如磁星爆发、脉冲星风暴等。
重复爆发通常具有较高的色散量、较低的亮度、较强或有规律的偏振、较结构化或有周期性的频谱等特征。
外星人的信号？从科学的角度来看，规律性射电暴更可能是由自然的物理过程产生，而不是由智能生命设计 。
一方面，规律性射电暴的周期性并不完全稳定，而是存在一定的变化和不确定性 。
如果它们是由外星人发送的信号，那么应该具有更精确和固定的时间模式。
另一方面，规律性射电暴的频谱和偏振也并不完全平滑和规则，而是存在一定的结构和变化 。
如果它们是由外星人发送的信号，那么应该具有更简单和明确的信息编码方式。
此外，规律性射电暴所在的位置和环境也并不适合智能生命存在和发展 。
FRB 121102位于一个矮星系内，该星系可能经历了近期的太阳形成活动和超新星爆发 。
FRB 180916.J0158+65位于一个螺旋星系内，该星系可能存在一个中等质量黑洞或一个致密太阳团。
FRB 180916.J0158+65位于一个螺旋星系内，该星系可能存在一个中等质量黑洞或一个致密太阳团 。
这些环境都具有极端的温度、密度、磁场和辐射，对智能生命的生存和通信都不利。
本文总结因此，规律性射电暴更可能是由某种天体物理机制产生，而不是由外星人发送的信号。
一种可能的解释是，规律性射电暴源体是一种高速自转的高磁场中子星，即磁星 。
磁星会不定期地发生强烈的磁场重构，导致其表面和外层发生剧烈的震动和裂变，从而产生快速射电暴 。
磁星的自转周期和轨道周期可能会影响其磁场重构的频率和强度，从而导致其快速射电暴呈现出一定的周期性 。
虽然GPM J1839−10可能不是外星人发送的信号，但是毫无疑问的是，宇宙的浩瀚，存在着无数的文明和星球，只不过目前人类还没有发现为止，我们更加研发更加先进的技术，去寻找外星文明，而不是让他们发现地球的存在。
#所见所得，都很科学##地球连续35年收到神奇规律性信号#
