商业航天产业研究专题：商业火箭，冉冉升起.pdf

1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 商业 航天 产业研究 专题 商业火箭 冉冉升起 发射服务的整个链条涉及单位 与 环节众多，是一个复杂的系统工程。整个发射服务链条包括上游火箭零部件制造商提供动力系统、控制系统、火箭箭体等部件给中游的火箭公司（大部分火箭公司会自研动力系统等核心系统），火箭公司为卫星制造商提供发射服务，最终实现在轨交付给卫星运营商。发射环节还涉及到使用发射场资源，火箭及卫星需要购买发射保险等。 运载能力是火箭的核心指标， 固体燃料火箭和液体燃料火箭各有优缺点，液氧甲烷发动机是商业火箭发展趋势： 固体燃料火箭可以长期储存，快速响应，发射地点灵活，在军用领域、自然灾害等紧急情况下使用意义重大，特别适用于在军事冲突满足军事现代化对快速响应和小卫 星发射的要求 。 液氧甲烷火箭发动机对比偏二甲肼 等常规推进剂燃料，无毒、环境友好；对比液氧煤油发动机，液氧甲烷比冲更高、不易结焦，使得发动机复用变得更加现实； 虽然 液氧液氢比冲最高，但 氢燃料 相对价格贵，液氧甲烷 密度 是其 6 倍、成本只有不到液氢 1/30。商业航天需要在成本和性能之间获取平衡 ，液氧甲烷发动机 将 是商业趋势。 此外，在 液氧煤油 和液氧液氢方向， 国家 已经 申报 大量 专利，涉及材料、工艺及产品， 民营企业将 面临专利壁垒 。 俄罗斯、日本、欧洲等应对美国 SpaceX 商业火箭挑战，纷纷启动 液体 商业火箭型号的研制任务，并普遍把火箭首飞时间瞄准为 20202021 年。国内商业 火箭 公司 也 迅速崛起，逐渐形成 不同阵营和 梯队。两大阵营：中国长征火箭公司和航天科工火箭公司。另外阵营则是民营火箭公司，包括蓝箭航天、星际荣耀、零壹空间等在内的十几家商业火箭公司。按照目前的 火箭 研制与发射进展 来看， 蓝箭航天的液体火箭 ， 星际荣耀、零壹空间等 的固体火箭 已初步崭露头角，在商业航天领域占有一定优势，属于商业航天的第一梯队 。 卫星发射市场增长迅速， 中大型液体火箭成为 发射缺口 亟需的必备补充 。 2018 年，全球航天运输领域的发射活动十分活跃，首次超过 100次发射纪录，共执行 114 次发射任务。中国火箭发射次数 39 次首次超过美国，位居全球第一。 2018 年，航天发射市场 增长迅速， 达到 62 亿美元， 同比 增长 34%。 低轨卫星与商业火箭发展相辅相成，当前我国卫星发射存在较大缺口，中 大 型液体 火箭 成为市场 亟需 的高效率运载器 。 首先 ， 当前航天市场，卫星应用更加多元化，以通信、遥感、导航等为代表，不局限于军用，Table_Tit le 2019 年 06 月 05 日 国防军工 Table_BaseI nfo 行业深度分析 证券研究报告 投资 评级 领先大市 -A 维持 评级 Table_Fir st St ock 首选股票 目标价 评级 Table_Char t 行业表现 资料来源： Wind 资讯 % 1M 3M 12M 相对收益 -0.17 -1.57 -6.32 绝对收益 -8.21 -7.27 -12.74 冯福章 分析师 SAC 执业证书编号： S1450517040002 fengfzessence 张傲 分析师 SAC 执业证书编号： S1450517120004 zhangaoessence 花超 报告联系人 huachao1essence 相关报告 【安信军工】 2018 年军工年报及 2019年一 季报深度综述 2019-05-08 航空发动机：国之重器，国产化势在必行 2019-03-14 军工行业债专题研究 2019-03-07 船舶板块：国资委要求 2019 年稳妥推进船舶领域战略性重组，军民船迎双拐点背景下船舶板块值得重点关注 2019-02-27 军工信息化系列报告之一： 19 年存在较大业绩、估值弹性，长期在于信息化、国产化和更新换代 2019-02-25 -23%-17%-11%-5%1%7%13%2018-06 2018-10 2019-02国防军工 沪深 300 2 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 融合行业和消费应用，相应带来更大的卫星需求。其中 ， 低轨卫星系统被认为是最有应用前景的卫星移动通信技术之一， 并 逐渐成为发射市场的主力需求，其研制周期短、成本低廉、通过星座组网可实现全球覆盖 。 低轨化、小型化 、 星座规模扩大带动火箭发射需求急剧上升 ，倒逼商业化 。其次，卫星的频段、轨道等可用资源有限且有优劣之分，供需矛盾日显突出已成为不争的事实，国际规则中卫星频率和轨道资源的主要分配形式为先申报就可优先使用的抢占方式，因此各国纷纷抢占卫星频率及轨位，保频占轨意义重大 。此外 ， 商业火箭军用化也是实现快速空间响应作战的捷径。 1）在卫星需求端， 十四五是中国卫星发射爆发期， 中 大 型 液体 火箭 将是最佳选择。 当前我国体制内星座 组网行云、鸿雁等先后提上日程，仅 已 规划 的 国内 国家队 和 商业队 卫星 分别就有 560 和 2458 颗卫星， 我们按照单星质量 *星座规模测算， 总重量约 601 吨 ； 欧洲市场也需要发射 1354 颗 ， 总重量 约 237 吨 。 从中可看出， 2021-2025 年是中国卫星发射市场的爆发期；星座轨道都在 LEO 轨道面；单星质量都在 100kg 以上 。 因此 行业发展 最关键的就是要具备充足的火箭运力 供给 ， 考虑到单星质量均在百公斤级以上，而在进行百公斤级卫星的一箭多星发射任务上，中 大 型 液体 火箭 将 是最佳选择。 2） 在火箭供给层面， 当前卫星发射存在较大缺口 ， 中大型 液体 火箭 作为最高效的运载器将面临需求激增 。 剔除 国家队历年发射中政府军方发射性质 的 发射 后 ， 每年 用于商业发射的最大 运力 为 40 吨，仅完成 现阶段已经公开的国家队 +商业队卫星工程 就 需要 15 年时间 。 且 低轨卫星在轨生命周期短，一旦开始组网，卫星公司为了尽快实现服务能力，就必须尽可能在最短的折旧期内，把所有的卫星打上去。所以，最佳发射窗口周期 将集中 在 未 来 5-7 年内 。 若按照 7 年的履约周期，每年也会有 46 吨的运力缺口，则每年需要 12 发 LEO 运力在 4 吨的中型火箭来匹配 。而事实上，并不是所有国家 队 箭型都适合打低轨组网，实际的供给运力会更少； 再 考虑到 欧洲 、 中东等 国际 市场的 发射需求 以及正在规划的中国其他卫星工程 ， 中 大 型火箭的需求预计达到 25-40 发 ，民营公司火箭可以成为运力上的 必备 补充 ，中大型 火箭需求 将 大幅增长。 因此 2020 年 -2027 年是全球低轨卫星密集组网、竞争最激烈的时期，也是火箭公司的黄金窗口期。 面对 商业火箭 这样一个全球性 竞争市场，谁能在这个时间段内最早推出能满足市场 需求的中 大 型液体箭型 ，谁就能最早吃到市场和政策红利， 谁 才能真正 脱颖而出 。 多视角下看国内商业火箭公司发展： 1） 人员专业配臵来看，运载火箭研制所需的人才及专业配臵要求非常3 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 高，相关专业子条线覆盖了从设计、研发、测试到总装的全流程超 20个子 系统，人员专业配臵的背后其实火箭人才的竞争。 目前 看， 蓝箭航天各专业子条线齐备，已覆盖从设计、研发、测试到总装的全流程，专业配臵优势突出；成立早、研制进度快、技术路线坚定、内部稳定的公司，在人才配臵上将具备先发和领先优势，而人才优势一旦建立将自然 愈发巩固， 难以 被轻易赶超。 2）从产品角度看，固体小火箭未来竞争激烈，中 大 型 液体 火箭需要及早卡位 并争取身位优势 。 商业固体燃料火箭产品运载能力基本集中在近地轨道 300kg 左右 ，主要瞄准商业 微纳 卫星组网和小卫星补网市场，未来 符合 该运力的箭型将 有 十几型，面临的竞争将非常激烈。目前民营火箭公司中研发 中 大 型火箭 的仅蓝箭航天 一家公司 ， 其 选择液氧甲烷发动机作为主攻方向 且 进展最快， 80t 液氧甲烷火箭发动机天鹊（ TQ-12）于 2019 年 5 月 17 日全系统试车成功。天鹊发动机由蓝箭航天自主研发，是世界上第三型大推力液氧甲烷发动机。 同时，专注于动力系统研制的九州云箭、宇航推进等分系统公司也在快速突进液氧甲烷发动机的开发。 国内民营火箭 公司 产业化与商业化的前提 ： 建立起火箭研制生产的核心 保障能力和优质的供应链体系。 1） 火箭研制生产保障能力，主要指自主可控的两个基础设施：试车台和总装厂。 试车台是火箭发动机必不可少的生产试验设施，从时间保障、 研发 成本和技术机密等三个因素来看，拥有自主可控的试车台是非常必要甚至是唯一选择。总装厂是运载火箭和发动机进行大规模商业化生产的基础保障，没有总装厂的企业，研制和生产将存在极大的脱节风险。 如果民营火箭公司 试车台和总装厂 二者都没有 ，意味着距离真正的技术迭代和 产业化 商业化 阶段 ，还有很长的一段路要走。 2） 商业航天和民营火箭所需的优质供应链，是一个全新的工业生态系统。 商业航天的优质供应链，需要通过创新性 地 引入原先航天领域以外的供应商，进行新产业、新技术和新工艺的深度跨界融合，（比如全三维数字化设计、 3D 打印、机器人激光焊接、数字化弯管等先进技术和工艺），最终实现产品质量和生产效率显著提升，从而打造全新的航天工业生态系统。 因此，民营火箭公司，从初创阶段走向产业化、商业化阶段的前提是：必须具备自主可控的试车台和总装厂等研制生产保障设施，以及优质和创新性的供应链体系，二者缺一不可。 风险提示： 供应链和研制生产保障能力出现瓶颈、运载火箭发射失利风险、商业卫星星座建设不达预期、商业发射服务订单不达预期 行业深度分析 /国防军工 4 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 内容目录 1. 民营火箭企业的核心投资逻辑 . 7 1.1. 行业核心发展背景：战略意义重大，进入太空的能力是世界大国刚需 . 7 1.2. 商业火箭行业的八大重要特征 . 7 1.3. 研制生产保障能力和供应链体系是国内民营火箭公司产业化与商业化前提 . 8 2. 运载火箭是进入太空唯一工具，商业火箭美国领头国内逐渐兴起 . 9 2.1. 发射服务全链条是复杂的系统工程，运载火箭是唯一进入太空工具 . 9 2.2. 运载能力是火箭的核心指标，液体燃料火箭发动机优势突出 . 10 2.3. 液体燃料火箭发动机中液氧甲烷商用优势更大 . 13 2.4. 国内外商业火箭发展现状，各国应对 SpaceX 挑战 . 15 3. 国 内商业发射服务开放向好，模式逐渐清晰 . 19 3.1. 商业航天兴于美国，军民融合加速中国航天商业化 . 19 3.2. 国内商业航天公司迅速崛起，逐渐形成不同阵营和梯队 . 21 3.3. 国内航天发射主管部门对民营航天持开放支持态度 . 24 3.4. 我 国民营火箭公司与国家队合作大于竞争，可有力填补市场需求缺口 . 25 3.5. 国内发射场资源紧张，商业发射工位政策已实质性展开 . 27 4. 卫星发射市场增长迅速，中大型液体火箭将是发射缺口亟需的必备补充 . 29 4.1. 全球卫星发射市场：商业发射占比逐年提高 . 29 4.2. 新航天 市场孕育多种应用方向，以通信、遥感、导航等为代表 . 29 4.3. 卫星低轨化、小型化趋势下，星座组网倒逼火箭商业化 . 35 4.4. 商业航天发展对保频占轨意义重大，也是 实现快速空间响应作战的捷径 . 36 4.5. 供给需求不匹配，卫星发射存较大缺口，中大型液体火箭将是市场亟需的必备补充 . 38 5. 国内商业火箭公司多视角比较及估值对标 . 43 5.1. 多视角下看国内商业火箭公司发展 . 43 5.2. 商业火箭公司做到低成本是核心竞争力 . 44 5.3. 国内民营火箭企业产业化与商业化的前提：建立火箭研制生产的核心保障能力和优质的供应链体系 . 46 5.4. 国内商业航天估值对标，参考 SpaceX 的里程碑式估值 . 47 6. 风险提示 . 50 图表目录 图 1：发射服务产业链条 . 9 图 2：卫星运行轨道示意图 . 10 图 3：固体燃料火箭发动机组成示意图 . 12 图 4：液体燃料火箭发动机组成示意图 . 12 图 5： SpaceX“猛禽 ”发动机 . 14 图 6： “猛禽 ”发动机点火试车 . 14 图 7：蓝色起源公司的 BE-4 液氧甲烷发动机 . 14 图 8： 2017 年 10 月 19 日， BE-4 首次热点火成功 . 14 图 9：蓝箭航天 “天鹊 ”80 吨液氧甲烷发动机 . 15 图 10： “天鹊 ”80 吨液氧甲烷发动机 20s 全系统试车 . 15 图 11：目前火箭回收主流的方式有三种，分别为伞降回收、垂直返回、带翼飞回 . 18 图 12：蓝箭航天运载火箭朱雀一号、朱雀二号 . 22 图 13：蓝箭航天发动机：凤凰 10 吨级、天鹊 80 吨 . 22 行业深度分析 /国防军工 5 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 14：星际荣耀运载火箭产品及飞行器 . 22 图 15：星际荣耀发动机：焦点 1 号、焦点 2 号 . 22 图 16：零壹空间系列运载火箭产品 . 23 图 17：零壹空间固体发动机 . 23 图 18：科工火箭主要火箭产品 . 23 图 19：长征火箭主要火箭产品 . 23 图 20：国内航天发射主管部门 . 24 图 21：商业航天需要资质及发射许可、发射场审批流程 . 25 图 22： CZ-7 号塔架发射 . 27 图 23： CZ-11 号车载发射 . 27 图 24：美国、俄罗斯发射工位是我国的 6-10 倍 . 27 图 25：我国四大发射中心：酒泉、太原、西昌、文昌 . 27 图 26： 2014-2018 年全球火箭发射次数（单位：次） . 29 图 27： 2018 年全球各地区火箭发射次数占比 . 29 图 28： 2018 年发射服务收入占全球航天产业收入的 2% . 29 图 29： 2012-2018 年全球发射市场收入（亿美元， %） . 29 图 30：我国卫星通信发展进程 . 31 图 31： 2012-2017 全球商业微型卫星应用分布 . 33 图 32：各国在轨卫星或飞行器数量排名：各国激烈竞争，美国遥遥领先 . 37 图 33：不同型号火箭适用的卫星 . 39 图 34：发射一次运载火箭的成本构成 . 45 图 35：猎鹰 9 运载火箭发射成本结构 . 45 图 36： SpaceX 试车台（已建成 3 个试车台，计划共建 7 个） . 47 图 37： SpaceX 研发总部和总装基地 . 47 图 38：蓝箭航天试车台 . 47 图 39：蓝箭航天总装厂（智能制造基地） . 47 图 40： Space X 历次融资后估值情况 . 49 表 1：发射服务上中下游概况，运载火箭是核心 . 9 表 2：卫星运行轨道描述 . 10 表 3：全球及国内运载能力排名前十火箭 .11 表 4：固体燃料火箭与液体燃料火箭各有优缺点 .11 表 5：小型固体火箭和中型液体火箭的经济性对比 . 12 表 6：常规推进剂均具有毒性面临退役，低温发动机逐渐成为主力 . 13 表 7：液氧甲烷发动机综合优势突出，更适合商业航天需求 . 13 表 8：商业火箭液氧甲烷发动机性能参数对比 . 14 表 9：全球主要商业火箭汇总 . 15 表 10：美国商业航天活动的政策 . 19 表 11： NASA/NGA 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制订单 . 20 表 12：军民融合及航天领域相关政策 . 20 表 13： SpaceX、蓝色起源等高效现代运营模式 . 21 表 14：国内商业航天活动的文件和规定 . 24 表 15：监管部门希望推动发射服务领域商业采购 . 25 表 16：行业主要资质及主管机构 . 25 表 17：我国在役长征系列火箭 . 26 行业深度分析 /国防军工 6 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 表 18：商业火箭公司积极布局微纳星座组网及小卫星补网市场 . 26 表 19：我国四大发射场仅有 12 个发射工位 . 28 表 20：国内商业发射工位政策支持已从顶层规划实质性放开，蓝箭航天获得首个发射许可证 28 表 21： 11 种卫星应用方向 . 30 表 22：卫星通信频段 . 31 表 23：几个典型的中、低轨道卫星移动通信系统 . 32 表 24：当前国际主要低轨卫星通信计划 . 33 表 25：国家遥感卫星发展概览 . 34 表 26：我国商业遥感卫星发展概览 . 34 表 27：北斗三号发射情况 . 35 表 28：北斗三号卫星导航系统在多方面有着显著提高 . 35 表 29：全球三次 卫星市场浪潮 . 36 表 30：卫星的质量与造价 . 36 表 31：不完全统计当前全球（不含中国）公布的星座规划 . 37 表 32：国家队已规划的星座计划 . 39 表 33： 国内商业队已规划的星座计划 . 40 表 34： 欧洲卫星市场 . 40 表 35： 中东、欧洲与中国火箭公司的合作 . 41 表 36： 长征系列火箭发射计划 . 41 表 37： 历年发射中非政府军方发射性质的最大次数 . 42 表 38： 中国国家队卫星工程 +商业队卫星工程总计情况 . 42 表 39： 国家卫星 工程发射缺口 . 42 表 40：国内商业火箭公司情况汇总 . 43 表 41：国内商业固体燃料火箭型号较多 .