航空航天科技：商业航天，谁能成为中国的SpaceX？.pdf

请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 证券研究报告 2020年 5月 27日 航空航天科技 商业航天：谁能成为中国的 SpaceX？ 观点聚焦 投资建议 在 SpaceX 的星链计划（Starlink）的带动下，全球掀起了低轨星座计划的建设高潮，卫星发射数量从 2017 年开始出现显著增长。2020 年 4 月 20 日，卫星互联网首次被纳入新基建范围，我们认为，中国的低轨卫星星座建设未来也有望进入快速发展阶段。这篇报告我们从分析 SpaceX 的颠覆式创新入手，看中国商业航天企业在卫星互联网时代的发展机会。 理由 什么是SpaceX的颠覆式创新：SpaceX在成立后十余年的时间内，极大降低了火箭发射成本，目前猎鹰 9火箭的发射价格只有主要竞争对手阿里安五号的 30%。SpaceX以每23周进行一次60颗卫星发射的速度，部署其星链计划，有望到2020年年底成为全球最大的卫星互联网运营公司。我们认为：1）火箭可回收技术；2）一箭多星的发射技术；3）卫星的工业化生产是其主要的技术创新。支撑其成功背后的原因“火箭研制+卫星研制+发射服务”的垂直整合商业模式，形成了较为明显的成本和速度优势。 卫星互联网的商业机会在哪里：我们认为卫星互联网的主要商业机会包括（1）卫星互联网+电动车，加速智能驾驶发展；（2）卫星互联网+传感器，加速能源、工业等行业物联网发展；（3）政府、海事、飞机等企业专网的宽带数据升级。在各国低轨星座的推动下，据 Statista 预计，全球航天经济规模到 2030年将达到约6,000亿美元；其中，基于卫星互联网的卫星宽带市场将增至 460亿美元、2020-2030年之间增长 5倍，衍生应用市场将增至 990亿美元、2020-2030年增长约100倍，为全球商业航天及应用服务企业提供广阔发展空间。我们测算，SpaceX的星链计划，如果能在 2020年完成第一批 1600颗卫星的部署并开始商业服务，有望在 2025年前后实现盈亏平衡，到 2027年成为全球服务超过 1000万用户的卫星互联网运营商。 中国商业航天企业如何把握卫星互联网的商业机会：从 2015年开始，中国诞生了，以星际荣耀、蓝箭航天、星河动力，科工火箭，长征火箭等为代表的商业火箭企业，以及以微纳星空，银河航天，天仪研究院等为代表的商业卫星企业。在火箭方面，双曲线、快舟、捷龙系列商业火箭已实现成功入轨发射。在卫星方面，已有长光卫星在遥感领域具有较稳定的服务能力，微纳星空拥有卫星整星设计和集成测试能力。在新基建的推动下，我们认为这些商业航天企业的发展有望进入快车道，同时会带动中国卫星（卫星总装），航天电子（航天测控等），航天电器（宇航连接器），海格通信（北斗地面设备），中国卫通（卫星通信）等产业链上下游企业实现快速发展。 看好北斗和遥感商业应用落地带来的发展机会。经过近 20年部署，中国的北斗三号卫星导航系统，在定位性能上已接近 GPS。未来我们看好北斗在各个垂直行业的落地，有望带动智能驾驶，精准农业、高精度测绘、智慧城市等新应用的快速发展。随着人工智能大数据的快速发展，卫星遥感数据的重要性不断上升，未来我们看好基建、环境监测等下游应用的发展带动企业快速增长。 风险 商业发射订单不及预期；下游卫星应用的商业化不及预期；商业火箭及卫星技术研发与生产制造不及预期。 黄乐平 分析员 SAC 执证编号：S0080518070001 SFC CE Ref：AUZ066 leping.huangcicc 尹会伟 分析员 SAC 执证编号：S0080519120004 huiwei.yincicc 王心一 联系人 SAC 执证编号：S0080118070051 Xinyi.Wangcicc 闫慧辰 分析员 SAC 执证编号：S0080518120002 huichen.yancicc 相关研究报告 航空航天科技 | 中金看海外主题 : 商业航天系列#1：星链（Starlink）是泡沫还是革命？ (2020.03.23) 航空航天科技 | 商业航天系列#2：卫星“工业化时代”的投资机会 航空航天科技 |商业航天系列#3：商业火箭如何把握低轨星座的商业机会(2020.05.08) 航空航天科技 | 商业航天系列#4：从遥感导航通信，到太空旅游和深空探索(2020.05.19) 中金公司研究部：2020年 5月 27日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 2 目录 投资摘要 . 3 商业航天的市场在哪里 . 3 谁有可能成为中国的 SpaceX . 7 卫星通信：星链（Starlink）是泡沫还是革命？ . 10 SpaceX到 2020年年底成为全球最大卫星运营公司 . 10 Starlink的商业机会在哪里？ . 12 低轨卫星通信未来的商业机会在哪里. 20 SpaceX的优势在哪里? . 22 主要公司：SpaceX、OneWeb、铱星、中国卫通、微纳星空、银河航天、九天微星 . 26 商业火箭：如何把握低轨星座的商业机会 . 31 商业火箭逐渐成为全球发射市场的主力军 . 32 低成本商业火箭的技术发展路径 . 36 主要公司：科工火箭（快舟）、星际荣耀、蓝箭航天、星河动力等。 . 45 商业卫星：“工业化时代”的投资机会 . 49 小卫星需求量大幅上升，或将进入“工业化”大规模生产时代 . 49 卫星大规模的需求对其生产模式带来哪些变化？ . 50 卫星制造的产业链投资机会 . 53 卫星本体各系统投资地图 . 57 主要公司：中国卫星、航天电子、航天电器、鸿远电子等 . 61 卫星导航：北斗三代性能接近 GPS，生态链培养有待提高 . 66 全球四大卫星定位系统：GPS，北斗，Galileo，GLONASS . 66 北斗的主要发展机会：精准农业、高精度测绘、智慧城市、5G基站授时 . 68 主要公司：海格通信、华测导航、华力创通、北斗星通、千寻位置等 . 73 卫星遥感：商业应用快速崛起 . 76 全球卫星遥感市场：美国在遥感卫星运营、制造、分辨率等方面遥遥领先 . 76 遥感卫星的主要用途: 目前国防安全为主，基建、环境监测等商业用途快速崛起 . 79 我国卫星遥感产业发展机会：小型卫星尚有较大发展空间 . 80 主要公司：DigitalGlobe、Planet Labs、长光卫星、天仪研究院等 . 83 太空旅行，太空采矿等新应用 . 87 太空旅行：Virgin Galactic，Blue Origin，SpaceX . 87 太空采矿：Deep Space Industries，Planetary Resources，起源太空 . 90 深空探测：空间科学探索的重点方向之一 . 91 中金公司研究部：2020年 5月 27日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 3 投资摘要 商业航天的市场在哪里 传统的航天应用以卫星为主，包括通信、导航、遥感、科研四大方向。随着商业航天的兴起，产生了新的方向，在卫星通信领域出现了卫星互联网，以及太空旅行、太空采矿、深空探测等。更长期的如建设太空基地、移民火星等，也是人类航天技术未来可能的发展方向。 图表1: 商业航天的应用方向 资料来源：各运营商官网，中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书，GSA，Euroconsult，中金公司研究部 图表2: Statista 预测全球航天经济到 2030年接近 6,000亿美元 资料来源：Statista，中金公司研究部 卫星通信：卫星互联网+无人驾驶或引领下一波科技浪潮。我们认为，卫星通信与地面通信相比，具有：1）优势：覆盖面积广；2）劣势：由于轨道位置较远、发星成本较高等原因，信号时延长、覆盖深度弱、通信速率低，因此需要新的终端支持。我们认为，通过电动车+卫星通信互联网的垂直整合，可以打破车联网建设资本开支较高和覆盖较差的问题，或将为智能出行行业带来下一波革命浪潮。 中金公司研究部：2020年 5月 27日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 4 图表3: 卫星互联网面向通信市场的四大细分领域的商业机会探析 资料来源：各运营商官网，SpaceX官网，中金公司研究部 图表4: SpaceX卫星互联网（即Starlink）测算 资料来源：各运营商官网，FAA，SIA，SpaceX官网，中金公司研究部 商业火箭：回收与复用是实现低成本、高效发射的关键因素。SpaceX在商业发射市场占据主导地位，我们认为其成功背后主要由于领先的可回收与重复使用技术。我们以猎鹰 9 的发射价格为基础测算，在一子级重复使用、二子级不重复使用的情况下，回收复用 10 次后的火箭成本可节省 56%。我们认为，实现低成本的关键在于：（1）合理的推力与箭体结构设计，为实现入轨发射奠定基础，（2）可重复使用且成本可控的液体燃料，（3）在大范围变推力、姿态与导航控制、着陆支撑等火箭回收复用的技术难点实现突破。中国企业未来可能的发展路径：（1）运载火箭的推力从小到大，（2）推进剂从固体到液体，最终（3）发展可回收与可复用技术，大规模降低成本。 中金公司研究部：2020年 5月 27日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 5 图表5: 低成本商业火箭的技术发展路径 资料来源：FAA，各公司官网，维基百科，中金公司研究部 商业卫星：卫星生产从“定制化”时代走向“工业化”时代。2014年之前，全球每年发射卫星数量约百颗。随着低轨星座的兴起，卫星年发射数量经历了 100 300 1000颗的迅速增长，我们测算微小卫星生产将为全球新增200亿美元/年的产值。卫星需求的增长必然带来生产模式和产业链的变化。在生产模式上，我们认为，主要有模块化设计、柔性生产线、快速 AIT、供应链优化四个主要影响要素。同时，卫星研制生产周期也将从传统的 30个月缩短到数周/天时间。 卫星导航：北斗三代性能接近 GPS，关注垂直行业发展机会。北斗三代全星座部署完成后，在中国及周边地区定位精度优于 0.30.6米，性能接近 GPS。目前在中国大陆销售的大部分安卓手机（如华为、小米、OPPO、Vivo 等）与应用已经全面支持基于北斗的定位服务，运营商的 5G基站也全部采用 5G授时服务。在国家政策的大力推动下，我们看到，北斗在智能驾驶、精准农业、高精度测绘、智慧城市等行业的落地，有望带来广阔的应用前景。北斗产业链中，拥有技术壁垒与资质壁垒的公司如中国卫星、海格通信、北斗星通等值得关注。 卫星遥感：基建、环境监测等商业应用快速崛起。1）根据 Euroconsult，2017 年全球商业遥感数据及增值服务市场规模约为 46 亿美元，2025 年预计可达 73 亿美元。2）基建、环境监测目前在数据增值服务市场中占比分别为 26%和 22%，商业应用快速崛起。3）我国卫星遥感行业在应用层次、深度和广度上均有较大发展空间。全球来看，Planet Labs与DigitalGlobe在遥感卫星的数量及分辨率上较为领先；国内市场，长光卫星的遥感数据已具有较强的服务能力。 中金公司研究部：2020年 5月 27日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 6 图表6: 在技术和需求快速增长的推动下，卫星有望从“定制化”走向“工业化”生产 资料来源：人民网，SpaceX官网，Airbus官网，卫星与网络：星座计划密集式出现，国内或可建设卫星工厂（卫星与网络， 2018年第12期），中金公司研究部 中金公司研究部：2020年 5月 27日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 7 谁有可能成为中国的 SpaceX 中国企业在商业航天上的探索，主要分为商业卫星和商业火箭。商业卫星按应用领域来分，包括通信、遥感、导航等。 图表7: 全球商业航天主要公司 资料来源：公司官网，中金公司研究部 商业航天相关上市公司投资机会：对于产业链上市公司而言，我们认为，目前国内低轨卫星星座正处于起步阶段，产业链上游的卫星制造和火箭制造细分产业会率先受益。 卫星总装上市公司中，中国卫星是我国微小卫星的龙头； 卫星及火箭配套企业有航天电子（卫星测控、姿轨控、线缆等）、航天电器（航天用连接器主要供应商）、天银机电（星敏传感器，未覆盖）、康拓红外（星载计算机等，未覆盖）、欧比特（宇航电子，未覆盖）等； 卫星运营公司国内主要是中国卫通； 地面设备及卫星应用服务包括海格通信、航天宏图（未覆盖）、四维图新、数字政通、超图软件等。 中金公司研究部：2020年 5月 27日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 8 图表8: 卫星产业链相关上市公司 资料来源：万得资讯，中金公司研究部.。注：标*公司为中金覆盖，采用中金预测数据，预测数据采用财年加权平均；其余使用市场一致预期。数据更新于2020年 5月22日。 商业火箭： 航天科工火箭（未上市）：公司面向商业航天发射市场推出了快舟系列运载火箭。公司依托快舟一号星箭一体化运载器进行通用化改型，改进研制的通用型小型固体运载火箭入役提供商业发射服务1。 星际荣耀（未上市）：公司成立于 2016年 10月，致力于研发优秀的商业运载火箭并提供系统性的发射解决方案。公司双曲线 1号已成功实现入轨发射，可重复使用 15吨级液氧甲烷火箭发动机焦点一号已成功完成 500秒全系统试车2。 蓝箭航天（未上市）：蓝箭航天空间科技股份有限公司以市场需求为导向，致力于研制以液氧甲烷作为推进剂的新型动力火箭产品。根据官网，“天鹊”80 吨液氧甲烷发动机100%推力已完成 100秒试车，“天鹊”10吨级液氧甲烷发动机已完成整机 750秒试车3。 星河动力（未上市）：成立于 2018 年，发布“谷神星”、“智神星”两型商业运载火箭研制计划，致力于为人类低成本、高频次进入空间提供解决方案。星河动力核心研发团队目前共有 50余人，其中航天相关行业 8年以上工作经验人员占比达 90%4。 卫星制造： 中国卫星：公司专业从事微小卫星研制、卫星地面应用系统及设备制造和卫星运营服务的航天高新技术企业，形成了航天东方红、航天恒星等品牌。截至 2018 年底，共完成103颗卫星的研制发射任务，88颗卫星在轨稳定运行，占我国在轨卫星数量的约 1/35。 航天电子：公司业务包括为航天电子专用产品和电线、电缆产品两大类。航天电子产品主要应用于运载火箭、飞船、卫星等航天领域。公司的航天测控通信、机电组件、集成电路、惯性导航等在处于行业领先地位，并保持较高配套比例。 航天电器：公司主导产品用于航天、航空、电子、通信、交通、石油装备等高技术领域1 sasac.gov/n2588025/n2588124/c3832154/content.html 2 i-space/index.php?m=content&c=index&a=lists&catid=10 3 cn.landspace/news 4 galactic-energy/index.php/List/cid/10 5 spacesat/templates/content/index.aspx?nodeid=12 证券代码 公司 总市值 2020E 产业链布局环节（亿元人民币） 2 0 2 0 / 5 / 2 2 2019 年 Y o Y 2019 年 Y o Y 市盈率 市净率 市销率 E V / E BI T D A RO E （ % ）6 0 1 6 9 8 .S H 中国卫通 694 27 1% 4 7% 1 3 5 .7 6 .5 2 3 .5 n .a . 4 .1 卫星运营服务6 0 0 1 1 8 .S H 中国卫星 * 384 65 - 1 5 % 3 - 2 0 % 7 1 .6 6 .2 4 .2 4 1 .6 8 .9 卫星总装0 0 2 4 6 5 .S Z 海格通信 * 279 46 13% 5 21% 4 5 .6 3 .1 5 .1 3 4 .9 6 .6 地面设备配套6 0 0 8 7 9 .S H 航天电子 * 178 137 1% 5 0% 3 6 .9 1 .4 1 .2 1 5 .5 3 .8 卫星及火箭配套0 0 2 4 0 2 .S Z 和而泰 * 125 36 37% 3 37% 3 1 .2 5 .0 2 .7 1 9 .5 1 7 .5 卫星及火箭配套 0 0 2 0 2 5 .S Z 航天电器 * 111 35 25% 4 12% 2 2 .8 3 .2 2 .6 1 5 .5 1 5 .1 卫星及火箭配套3 0 0 1 2 3 .S Z 亚光科技 106 22 56% 3 75% 2 7 .3 1 .9 3 .9 1 7 .6 7 .1 卫星及火箭配套 3 0 0 4 5 5 .S Z 康拓红外 101 9 197% 1 89% 3 8 .3 7 .8 6 .2 n .a . 2 1 .3 卫星配套3 0 0 3 4 2 .S Z 天银机电 85 9 27% 1 45% 4 1 .7 5 .5 6 .8 n .a . 1 3 .4 卫星配套6 0 3 2 6 7 .S H 鸿远电子 85 11 14% 3 28% 2 2 .1 3 .3 6 .6 1 7 .1 1 4 .3 卫星及火箭配套6 8 8 0 6 6 .S H 航天宏图 83 6 42% 1 31% 4 5 .8 7 .3 8 .1 n .a . 1 6 .6 卫星服务3 0 0 0 5 3 .S Z 欧比特 80 9 - 6 % -2 - 3 4 6 % 4 9 .4 n .a . 6 .1 n .a . n .a . 卫星及火箭配套 3 0 0 0 4 5 .S Z 华力创通 74 6 - 6 % -1 - 2 2 5 % 4 3 .2 3 .8 7 .9 n .a . 8 .9 地面设备配套6 0 3 1 3 1 .S H 上海沪工 51 9 5% 1 28% 3 7 .9 3 .6 4 .3 3 4 .8 9 .2 卫星配套3 0 0 4 4 7 .S Z 全信股份 28 6 - 3 % 1 - 1 5 4 % 1 8 .1 1 .9 3 .3 n .a . 1 0 .7 卫星及火箭配套S P C E .N V I RG I N G A L A C T I C 235 0 .2 7 33% - 1 5 n .a . n .a . 1 2 .3 8 5 .7 n .a . ( 5 7 .3 ) 太空旅行IR D M .O 铱星通讯 206 39 9% - 1 2 n .a . n .a . n .a . 5 .1 1 2 .9 n .a . 卫星服务总收入 净利润中金公司研究部：2020年 5月 27日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 9 配套。根据公司年报，公司研制生产的产品参与国家载人航天工程、探月工程等重点项目，并圆满完成重大工程项目配套任务。 卫星通信： 中国卫通：具有国家基础电信业务经营许可证和增值电信业务经营许可证，是我国拥有通信卫星资源的卫星通信运营企业。根据官网，公司运营管理了 15颗在轨民商用通信广播卫星，可覆盖中国、澳大利亚、东南亚、南亚、中东以及欧洲、非洲等地区。 微纳星空（未上市）：公司成立于 2017 年，主要从事微纳卫星系统的研发制造服务，自主研发微纳卫星平台和核心部组件，拥有卫星整星设计和集成测试能力，具有电子通讯和光学载荷等卫星系统研制经验，具备牵头抓总、统筹协调、统揽全局的能力6。 银河航天（未上市）：公司成立于 2018 年，致力于打造全球领先的低轨宽带通信卫星星座“银河 Galaxy”，建立覆盖全球的 5G天地融合通信网络。该卫星星座采用 5G标准，由千百颗自主研发的 5G卫星，在 500km-1200km的近地轨道组成网络星座7。 九天微星（未上市）：国内首家实现低轨小卫星设计、研制与运营并形成商业闭环的公司。公司主营业务分为三大板块：卫星整星研制及在轨交付服务；以卫星应用为牵引的行业一站式解决方案；航天 STEAM教育。公司累计发射 8颗卫星并全部成功运行8。 Iridium Communications（IRDM.O）： 2000年铱星被 Dan Colussy 以 2500万美元收购，开始面向特定应用服务。2007年铱星通讯（IRDM.O）上市，2019 年 2月铱星二代（Iridium Next 完成部署，从 2010年到 2019年共耗资 30亿美元建设。 卫星遥感： 长光卫星（未上市）：公司成立于 2014 年，由中科院长春光机所、吉林省政府及社会资本组建而成，是我国第一家商业遥感卫星公司。根据官网，公司依托“星载一体化”、“机载一体化”等关键核心技术，已成功通过 9次发射将 16 颗“吉林一号”卫星送入太空9。 天仪研究院（未上市）：公司成立于 2016 年，专注于研制面向商业市场的航天系统与载荷，旨在提供短周期、低成本、一站式的空间科学实验和技术验证服务。根据长沙晚报，目前天仪研究院已实现年产10颗的水平10。 卫星导航： 海格通信：公司主要业务覆盖“无线通信、北斗导航、航空航天、软件与信息服务”。在北斗方面，海格通信是建国以来最早从事导航设备开发、生产的厂家之一，五十多年来一直致力于我国导航定位事业，积累了丰富的导航定位产品研制经验11。 华测导航：公司自 2003年成立以来，始终聚焦高精度卫星导航定位（GNSS）应用相关的核心技术，是国内高精度卫星导航定位产业的领先企业之一。主要产品包括高精度 GNSS接收机、GIS数据采集器、海洋测绘产品等数据采集设备。 千寻位置（未上市）：公司成立于 2015 年 8 月，是由阿里巴巴与中国兵器工业集团共同发起成立。公司基于北斗（兼容了 GPS、Galileo、GLONASS）的定位数据，利用超过 2400个地基增强站（遍及全国）及自研的定位算法，为全国用户提供精准定位及延展服12务。 6 minospace/aboutus.html 7 yinhe.ht/news.html 8 commsat/about.html 9 charmingglobe/about_tw.aspx?id=9 10 icswb/h/100046/20181211/573660.html 11 121.32.31.108/dhdw/index.html 12 qxwz/about-us 中金公司研究部：2020年 5月 27日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 10 卫星通信：星链（Starlink）是泡沫还是革命？ SpaceX到 2020年年底成为全球最大卫星运营公司 SpaceX将成为全球最大卫星运营公司之一 Elon Musk 于 2015年首次提出“星链计划”。该计划共分两期三阶段，计划发射总共 1.2万颗卫星到 550-1325公里之间的多条绕地轨道，形成一个可以覆盖全球的宽带卫星通信网络，并在 2019年将卫星总规模扩大至 4.2万颗。SpaceX从 2019 年 5月开始卫星发射，截止 2020年 5月 18日，已经成功发射 7次合计 422颗卫星入轨（含试验星），从拥有卫星数量上来看，已经成为全球最大卫星运营商之一。按照目前每隔 23 周进行一次“一箭60星”发射的速度，我们预计SpaceX到2020年底将拥有约1600颗卫星，比截至2019Q3的任何国家的卫星数量都要多。 星链第一阶段：发射约 1600颗卫星，为美国北部和加拿大的客户提供“星链”服务 SpaceX 计划发射总共 4425 颗通信卫星到离地面 550 公里的 LEO 轨道，形成“星链”卫星网络（其中第一阶段 1600 颗）13，提供能够覆盖全球的卫星宽带数据接入服务，其使用频率为 Ka/ku波段（约 1030GHz）。 2018年 3月，美国联邦通信委员会（FCC）批准了这个计划，并要求 SpaceX必须在 2024年前至少发射一半卫星（2213颗）。2018年2月，SpaceX成功发射 2颗实验卫星；2019年 5月，SpaceX实现了第一批 Starlink 卫星发射（一箭 60 星），开启商业发射加速组网，并在2020年晚些时候开始为美国北部和加拿大的客户提供“星链”服务，2021年开始覆盖全球14。从 2020年开始，我们预计公司每隔 23周就会发射 60颗卫星，年底或将发射 1600颗。 图表9: 全球拥有卫星数量 TOP6国家和SpaceX卫星发射计划（我们假设每月发射 2次） 资料来源：UCS，FCC，ITU，人民网，SpaceX公司低轨宽带星座发展研判与启示（国际太空，李博，2018年第 8期），中金公司研究部 注：我们假设SpaceX每月发射 2次；SpaceX现有卫星数量截至 2020/5/18数据、未来规划来源于FCC及ITU；中国数据来源于人民网，截至 2019年11月底；其余数据来源于UCS，截至 2019/9/30 13 fcc.gov/document/international-bureau-grants-spacex-second-modification-application 14 starlink/