商业火箭专题研究：去太空，构建浩瀚“星”海.pdf

去太空，构建浩瀚“星”海36氪研究 | 商业火箭专题研究2018年 12月22018.12要点摘要 商业航天大环境下，火箭研制与发射等上游产业最后的进入时机将集中在 2019年上半年，未来 1-2年商业航天企业会迎来第一次重新洗牌，不同战略的火箭制造商 路径差异体现在发动机燃料、推力大小、入轨轨道、是否具备试车环境以及是否可回收 。 两类战略布局： 以液体发动机为研制方向的企业，商业逻辑主要在于通过可回收火箭重复利用，提升发射频率和减少研制成本，进而提升发射价格的行业竞争力获得更多商业发射订单 ；以固体发动机为研制方向的企业， 商业逻辑在于以固体火箭的稳定性和运载能力持续增强的基础上，持续获得军贸订单和军工发射订单，加大远距离轨道运载能力。36Kr-商业火箭专题研究报告投资视角姓名：李坤阳微信： frank308邮箱： likunyang36kr主要参与调研单位固运载能力的突破小型多次发射、军贸液可回收火箭大量发射订单、均价低长期发展差异 企业 KSF（关键成功因素）： 研发团队的人员背景（研发人员是否有长期在体制内研发火箭分系统的经验）、现有火箭发射次数（是否进入轨道飞行、运力大小）、火箭产品的运载能力、可回收箭体和标准化量产排期、自建试车台、运载火箭发射资质和与发射场的协调能力。 下游载荷发射重点考虑因素按优先级，依次为火箭可靠性、发射价格以及运载能力 /发射轨道。经纬中国北京蓝箭空间科技有限公司北京星际荣耀空间科技有限公司长光卫星技术有限公司北京合众思壮科技股份有限公司北京九天微星科技发展有限公司 START-UPSPACE-THETAURIGROUP 2016.01 AIA_Space_Competitiveness-BRYCE 2017.05 运载火箭产业链 -商业航天系列二 -中信建投证券 2017.07参考报告及文章分析师 逐梦万亿太空市场：拆解中国版SpaceX们 -36Kr 2018.06 商业航天：千亿美元之蓝海，经济增长新动力 -中金公司 2017.1032018.12要点摘要 商业航天市场表现： 初创阶段的我国民营航天参与者包括蓝箭航天、星际荣耀、天仪研究院等。主要赛道包括火箭和卫星市场，其中商业火箭定价能力强，卫星市场需求大，但上天的入轨卫星等载荷还是强依靠于火箭作为入轨工具。商业火箭在今年实现了零突破，民企火箭制造商飞行过程中进行了大量验证。 商业火箭市场表现： 火箭市场规模表现完全受需求推动。分类标准不同使得火箭分类多样，其中运载火箭进轨飞行，直接将载荷带进轨道，是火箭研制主要方向。可垂直回收火箭多以运载火箭作为主体箭型进行研究。 商业火箭成长性与技术分析 ：运力大小是下游载荷选择箭型进行入轨的重要指标，推力则是决定运力的前提，蓝箭航天提出的 60-100吨推力区间 是参考中型火箭现有发射趋势后的合理结论。可回收技术也是以中型火箭为研究基础， 技术层面 ，火箭需要在飞行过程中依次完成多次点火，使飞行方向不断抵销掉巨大水平速度和垂直速度，再回到地面；液体发动机推进剂比冲高，推力在过程中可控，反复点火并控制温度来保证燃料稳定性，因此 液体发动机多作为可回收发动机研究方向 。燃料方面，液体推进剂中甲烷易于提取、无毒性且比冲较大， 液氧甲烷是发展空间较大的推进剂 ；发动机研发过程中，为了研发试验方便，自建试车台也是火箭制造商需要重点考虑的资产类型。 火箭研制与发射产业链 ：研制：火箭制造产业链上游是基础材料和元器件的生产，“国家队”多用宇航级工艺级别材料确保各分系统稳定并缩短材料验证周期，民营企业不断验证工业级别材料稳定性低价由特定供应商采购；火箭制造中游环节以分系统研制占据主导，下游环节则是火箭总体的设计与总装。发射：发射流程中，上游是发射场及发射资质的协调与资源控制，下游以商业、国家和军用卫星发射订单为主要收入。 商业火箭发射成本分析： 运载火箭的成本分为火箭研制成本、火箭发射成本、火箭测控成本以及保险。总体来看，大部分的成本都平摊在分系统的研制（主要是动力系统发动机）以及发射场费用中。36Kr-商业火箭专题研究报告报告聚焦4目录一、商业航天：信息敏感度高，细分赛道增速周期差异大1.1 商业航天与航天商业化1.2 商业航天的梯级发展1.3 商业卫星下游应用能力强，商业火箭迎资本进入二、商业火箭：机体研制及技术分析2.1 探空火箭与运载火箭：入轨能力2.2 运行轨道决定发射价格和有效载荷重量（附示意图）2.3 火箭分类维度差异与搭建方式2.4 动力系统中液体发动机自研是优势，固体装发发展成熟三、商业火箭成长性分析：驱动力、竞争性分析、趋势分析3.1 驱动力分析3.2 竞争性分析3.3 趋势性分析四、产业链分析：火箭参与者、成本分析、发射价格对比4.1 火箭制造产业链4.2 火箭成本分析4.3 火箭发射价格： SpaceX价格优势明显五、商业火箭的不远将来5.1 商业航天发射的未来需求与我国的发展商业航天：信息敏感度高，细分赛道增速周期差异大CHAPTER11.1商业航天与航天商业化1.2商业航天的梯级发展1.3商业卫星下游应用能力强，商业火箭迎资本进入1.3.1全球商业航天投资与发展阶段呈正相关增长1.3.2中国商业航天核心技术及人才市场化进程逐步展开1.3.3卫星市场竞争激烈，火箭市场潜力大，投资回报率高62018.1236Kr-商业火箭专题研究报告一、商业航天产业：信息敏感度高，细分赛道增速周期差异大不同于传统航天完全由国家战略确定航天研制方向，并由国家资金投入开展长周期的研发运行活动。 商业航天是完全按照市场规则进行融资、技术研发、人才吸引等资源要素配置活动， 商业航天可承载的航天订单任务类型因不同国家的商业航天综合实力而不同。 商业航天产业链由上游的火箭研发、卫星研发延伸到中游的载荷发射服务、地面设备服务等，下游借助卫星组网运营及获取的对地观测数据及资料应用于林业、农业、智慧城市等行业。 根据 SIA（卫星产业协会）出具的 2018年度摘要数据显示，全球太空经济在 2017年全球收益达 3480亿美元，相比 2016年增长 10%，其中政府预算及载人航天占据 793亿美元占比 21%。商业卫星服务收益1287亿美元，发射订单占比 46亿美元。军用航天导弹、卫星间谍等民用航天 +商用航天通信、导航、遥感、对地观测、试验星发射等图表 1：商业订单范围：美国可承接军事订单，中国多为民用与商用资料来源： 36氪研究院图表 2： 2017年卫星与火箭全球商业航天市场规模（总规模 348亿美元）资料来源： BRYCE Space & Technology卫星服务 发射订单电视 970亿美元对地观测 22亿美元移动网络 40亿美元无线电 54亿美元维护 179亿美元2017年全年共进行 90次入轨发射，其中 33次为商业火箭发射。18亿美元 28亿美元其他国家 美国71.1 商业航天与航天商业化 航天商业化： 指原本只为政府、军队、国家安全需求服务的航天基础设施向商业市场开放，原本只为政府服务的航天制造企业、航天系统运营企业也向商业市场寻求合同，而政府和军队作为大客户进入市场，按商业规律进行招标和采购。 商业航天： 指按照市场化模式来组建新的航天企业，按照市场化规律来从事投融资、收购、合并、分立、招投标、议价、赔偿、研发、协作、制造、运营等活动，投资者和企业可以自由进入和退出。 尽管商业航天与航天商业化存在概念上的区别，但是由于商业载荷在发射过程中会综合考虑火箭的稳定性、发射时间以及需求满足程度等多种指标，就目前状况来看，国内卫星发射的选择更多地集中在体制内企业中。图表 3：商业航天主要领域资料来源： 36氪研究院宇航火箭 人造卫星 载人航天 地面设备商业化程度 中等全球梯队分化明显商业化程度 高全球竞争激烈商业化程度 低SpaceX展开探索商业化程度 低军方机构掌握控制权 在商业航天产业所覆盖的主要领域中， 卫星制造与运营、火箭制造及发射是商业化程度最高的两个领域 ，其下游市场存在大量需求，商业化已得到验证。反观载人航天与地面设备商业模式有待考究。 而关于导弹制造等军工类产业的商业化处于二者之间，大多由军方将订单直接派发到军工保密资质强、研发壁垒高、合作周期长的公司中。代表性的有美国的洛克希德马丁公司等。商业航天细分赛道商业化程度区别大，导弹制造由军方委托订单2018.1236Kr-商业火箭专题研究报告81.2 商业航天的梯级发展商业航天的发展从全球趋势来看分为三个时期，三个时期的代表性事件都源自美国航天产业，而中国商业航天真正的发展源自第二阶段。 第一时期： NASA预算缩减，开放商业航天吸纳社会资本代表性事件：“挑战者号”航天飞机事故 航天业初步大规模发展时期是十九世纪八十年代美国和苏联冷战末期，在经济和科技方面全面领先的美国开始启动包括航天飞机升空、弹道导弹防御系统等在内多个项目最终通过“太空竞赛”的形式拖垮了苏联。 与此同时，美国也开始转型一直以来以政府和军队主导的航天发展策略， 1984年通过了 空间商业发射法案 ， 放开火箭发射业务给商业公司。并要求 NASA尽最大可能寻找和鼓励最大化太空商用 。图表 4：商业航天宏观产业链资料来源：中信建投、 36氪研究院火箭发射卫星制造 卫星运营 卫星服务火箭制造搭载 进入轨道提供数据配套 地面设备 本文研究的主题为“商业火箭行业”，在此需要提醒，虽然前文概念中区分商业航天化与商业航天是以完全市场化为前提， 而火箭箭型大小与载荷承重是火箭是否满足发射需求的关键因素之一 。但由于我国商业火箭市场发展处于成长期的初级阶段，资金水平与核心技术无法与“国家队”相比，商业航天起步时间相较于美国、俄罗斯等国家又较晚。 因此，后文提到的“商业火箭”是指结合国家和民营的综合商业发射市场。2018.1236Kr-商业火箭专题研究报告9图表 5：挑战者号航天飞机 1986年 1月 28日空中解体资料来源： 36氪研究院根据网络资料整理 第二时期：美国民营企业高速发展，全球卫星发射需求激增代表性事件： NASA2.8亿美元订单委派 SpaceX公司各国卫星导航、通信进入高增长阶段 为了削减预算， NASA推出了“技术转移计划”，拿出了每年预算的20%用来支持商业合作伙伴协助研发新技术， 其中包括可重复使用的航天器方案，降低进入太空的成本 。 2006年， SpaceX公司猎鹰 1号火箭三次试射全部爆炸濒临破产，NASA在此时投资 2.8亿美元到墨林发动机升级和研发猎鹰 9号。终于在 2008年实现了民营火箭公司的首次商业发射。 美国的民营商业航天企业包括 BlueOrigin、 DigitalGlobe等先后进入自研时期开展火箭研制与卫星应用开发。这其中由于火箭的研发周期较长且风险系数高，卫星应用开发与研制率先成为了爆发点。 美国航天实力的上升在二十世纪初迎来了事故冲击，挑战者号航天飞机横空 73秒后爆炸解体，给美国航天市场带来巨震。美国的德尔塔、泰坦、宇宙神三大系列火箭集体出现重大发射事故，与此同时，法国阿丽亚娜火箭迅速抢占了国际航天发射市场一半以上业务。2018.1236Kr-商业火箭专题研究报告10领域 年份 计划名称 金额（亿美元） 公司商业运输计划2006-2008 COTS 8.91 SpaceX、 Kistler*、 Orbital2008 CRS1 35 SpaceX、 Orbital2010 CCDev 0.498 SierraNevadaCorp.、 Boeing、 BlueOrigin、 etc2011 CCDev2* 22.82 Boeing、 SierraNevadaCorp.、 SpaceX、 etc2012 CCiCAP 30.55 Boeing、 SpaceX、 SierraNevadaCorp.2014 CCtCap 68 Boeing、 SpaceX2015 CRS1E 16.75 SpaceX、 OrbitalATK2016 CRS2* 23 SpaceX、 OrbitalATK、 SpaceX、 OrbitalATK商业遥感计划2001 ClearView、NextView 9.35 DigitalGlobe和 Geoeye2010 EnhancedView 73 SpaceX、 OrbitalATK图表 6： NASANGA等美国国家部门推出多项商业航天计划，并由商业航天公司承接订单资料来源： NASA、 NGA、中金公司图表 7：全球四大卫星导航系统概况资料来源： 36氪研究院根据公开资料整理 在卫星三大领域遥感、导航、通信中，导航系统是中国卫星产业中市场化程度最高、国际商业化成就最大的领域。中国除了在 2008年前发射的由长征三号乙运载火箭先后搭载的 4颗导航试验卫星外，在2007年 2012年的时间内，先后发射了 16颗北斗导航卫星。系统 GPS GLONASS GALILEO 北斗国家 美国 俄罗斯 欧盟 中国应用时间 1984 2009 2008 2012（亚太覆盖）计划卫星构成 24颗 +4颗备用 24颗 +4颗备用 27颗 +3颗备用 35颗服务对象 军民两用 军民两用 民用 军民两用民用定位精度 47米 28米 4米 6米民用测速精度 0.1米 /秒 0.1米 /秒 0.1米 /秒 0.2米 /秒 卫星市场的发射需求激增自然带来了火箭发射订单的提升，受火箭箭型大小、承重体量、是否可运载升空的因素影响，卫星发射价格是除稳定性外卫星制造商最关注的因素，这就为第三时期的商业航天带来了机会。2018.1236Kr-商业火箭专题研究报告