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商業航天成風口,太空之戰背后有哪些機遇?

2022-09-06
來源:九鼎投資   ·
關鍵詞: 商業航天

  在新的宏觀背景下,PE機構應該如何正確看待當下的每個“風口”?什么樣的投資邏輯能真正穿越周期?

  我們將在 「九鼎投資觀察」 不定期分享九鼎投資在各產業細分領域的研究和投資思考,始終堅持通過確定性為基礎的成長性行業研究,把握企業的成長性投資機會。

  隨著航天技術的發展,商業航天逐漸成為重要陣地。同時,運載火箭發射、衛星運營等各類商業航天活動不斷取得新進展,成為推進全球航天產業經濟發展的重要動力。

  以衛星運營為例,2015 年,美國太空探索技術公司(SpaceX)創始人馬斯克宣布,投資100億美元建造 4425 顆衛星組成的“星鏈”星座。此后,“星鏈”計劃部署的衛星多達4.2萬顆。

  “星鏈”想成為全球最大衛星星座,實現覆蓋全球的自組網絡,徹底擺脫光纖和基站的區域限制。但瞄準這個數字地球的,不止“星鏈”一家,還有美國的亞馬遜Kuiper星座、Orbcomm星座,以及英國的OneWeb星座、加拿大的Kepler星座、中國的國網星座等。

  前瞻產業研究院的數據顯示,截至2021年4月,全球各國家/機構衛星數量排名中,美國以2485顆衛星遙遙領先;其次為中國,達到426顆;第三名為英國,數量為237顆。

  地球衛星軌道資源有限且不可再生。根據國際電信聯盟(ITU)規定,衛星頻率及軌道使用權采用“先登先占”規則。如果軌道衛星壽命到期,可重新發射進行補充,造成“先占永得”的局面。

  1957年,人類第一顆衛星發射升空。根據USC衛星數據庫的信息,截至2022年1月1日,地球在軌運行的人造衛星數量共計4852顆。據權威估計,地球近地軌道可容納約6-9萬顆衛星。

  這意味著巨大的市場空間。另一組數據顯示,2021年,全球衛星產業收入規模已達到2794億美元,同比增長3.3%。

  在中國的航天力量中,除了體制內的航天機構,還包括民營航天機構,后者目前已進入機遇期,正在快速發展中。

  2014年,《關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》發布,首次鼓勵民間資本參與國家民用空間基礎設施建設。次年,《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015—2025年)》發布,明確鼓勵民營企業發展商業航天。從此,中國民營商業航天事業按下加速鍵。

  正是2015年前后,長光衛星、零壹空間、藍箭航天、星際榮耀、深藍航天、星河動力、銀河航天、時空道宇等中國民營商業航天公司紛紛成立,并走向資本市場。其中,長光衛星、零壹空間和星際榮耀已對外披露了上市計劃。

  目前,中國商業航天產業鏈的上下游企業已達600多家,形成了衛星等航天器及運載火箭的生產發射、運營管理、數據分發、信息應用的全套產業體系。

  過去十余年,九鼎投資在商業航天產業鏈投資了大量優秀企業,包括軍工電子產品研發商天微電子(688511) 、芳綸 III 纖維及其先進復合材料研發商輝騰科技(872505) 、無線電頻譜管理行業領軍企業華日通訊等。

  本期 「九鼎投資觀察」 ,我們將結合商業航天產業的發展階段、競爭格局、競爭要素等,來探討上下游的機會與方向。

  01 產業發展:以火箭和衛星為核心,國家隊與民營派互補

  在聊商業航天之前,我們先來了解下大航天。

  狹義的航天行業,指的是通過可覆蓋全球各個角落的軌道衛星,實現通信、導航、遙感等功能,形成“天地互補”的互聯網和物聯網,大幅拓展目前地面服務的應用場景。

  從廣義上講,“大航天”不僅包括通過衛星實現的“通、導、遙”,還包括載人航天、地外探索等更遠大的任務。

  當前,商業航天活動主要通過衛星與火箭來展開。衛星是航天行業主要的載體,火箭則是衛星升空的必備條件。

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  不同軌道的衛星分類

  從技術發展階段來看,各大商業航天公司已有不同程度的實踐。

  準備階段:大量試驗論證,并通過亞軌道(指距地面20~100km的空域,處于現有飛機的最高飛行高度和衛星的最低軌道高度之間)的試飛,不斷完善自身火箭體系。

  第一階段:將固體發動機火箭送入太空并入軌,而且能夠實現商業運載,為后續的持續發展提供穩定的現金流支持。

  目前,中國已有多家商業航天公司成功跨過準備階段和第一階段,并開展小批量固體火箭常規化發射服務。

  例如,星際榮耀于2018年先后完成兩次亞軌道發射,并于2019年實現雙曲線一號遙一運載火箭的成功發射,按飛行時序將多顆衛星及有效載荷精確送入預定300km圓軌道,實現了中國民營運載火箭成功入軌零的突破。

  第二階段:成功研發出液體火箭發動機。

  目前,中國亦有多家公司在布局該研發方向。其中星際榮耀于2019年完成15噸級液氧甲烷發動機500s長程試車;同在 2019年,藍箭空間完成80噸級液氧甲烷發動機100s長程試車。

  國外方面,SpaceX已成功研發出液氧煤油發動機,液氧甲烷發動機也處于試車階段。

  最后突破階段:成功將液體發動機技術及火箭可回收技術運用于商業火箭應用中。

  2015年,SpaceX旗下的獵鷹9號首次實現火箭回收。馬斯克曾表示,最新的獵鷹9號在幾乎不需要翻新的條件下,可以完成10次發射任務,在可翻新的條件下能完成100次發射任務。

  2022年,深藍航天的“星云-M”1號試驗箭,完成了公里級垂直起降(VTVL)飛行試驗。該公司成為繼SpaceX之后,全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收復用全部低空工程試驗的公司。

  值得一提的是, 我們所理解的商業航天,是航天產業的商業化,把前沿的航天科技落地轉化到一些消費級應用場景,并通過技術或管理的革新降低成本,以探索更多的應用。 而傳統航天的主要目標,是完成國家科研或國防軍工的任務,不以盈利為導向。

  我們認為,不管是傳統航天和商業航天,還是體制內航天與民營航天,均為互補關系。

  以星座計劃為例,中國體制內機構與民營機構均有不同的星座計劃。據不完全統計,中國各星座計劃中,衛星數量在30顆以上的低軌道星座項目有約20個。

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  2021年,中國衛星網絡集團組建,統籌國內衛星互聯網建設與產業發展。2020年,中國曾向國際電信聯盟遞交頻譜分配檔案,計劃建設兩個名為 GW-A59 和 GW-2 的寬帶星座(即國網星座),其衛星數量為12992顆。

  根據國際電聯的規定,申請主體在申請衛星軌道和頻率后,必須在7年內完成衛星發射。超過有效時間范圍,申請的軌道就會作廢。

  僅靠體制內的航天力量,中國難以在限定時間內達成發射目標。 據我們了解,目前國網星座計劃的一部分衛星研發生產訂單,已外溢到銀河航天等民營航天公司。

  02 競爭關鍵:發射場決定次數,運載能力和一箭多星決定數量

  各個國家和機構能占據多少軌道資源,主要取決于兩大因素:

  1、 單個發射場能發射多少火箭

  航天發射場,是為保障航天運載火箭的裝配、發射前準備、發射、彈道測量、發送指令以及接收和處理遙測信息,而專門建造的一整套地面設備、設施和建筑。

  中國在運營中的衛星發射場一共有4個:酒泉衛星發射中心、西昌衛星發射中心、太原衛星發射中心,以及文昌衛星發射中心。

  上述4個衛星發射中心均在軍方管轄范圍內。民營火箭公司需要在具備軍工三證(武器裝備科研生產單位保密資格認證、武器裝備科研生產許可證、裝備承制單位資格認證)的前提下,經國防科工局審查資料并召開評審會,經戰略部隊審批材料并批準后,最終完成發射前的組裝和測試等環節,實現火箭的發射。

  據我們了解,發射1次火箭,發射場的準備時間約1個月(一些小型火箭的準備周期稍短)。按1個月算,中國在運營中的4個發射場,合計一年最多可進行48次火箭發射。

  要增加發射次數,需設新的發射場。2022年7月,海南商業航天發射場項目在文昌舉行開工儀式,這是中國首個開工建設的商業航天發射場,由海南國際商業航天發射有限公司投建。根據2021年發布的《浙江省重大建設項目“十四五”規劃(征求意見稿)》,寧波國際商業航天發射中心也將成為中國又一座航天發射場。

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  數據來源:智研咨詢

  2、 單個火箭能運載多少衛星

  這個問題又涉及多個因素:火箭的運載能力、一箭多星技術等。

  運載能力

  火箭承載重量,是判斷火箭公司技術水平的核心指標。目前,各國國家隊可以把數十噸、甚至上百噸的衛星等物件,送至太空入軌。但商業火箭主要還是以運載小衛星為主,且目前國內商業航天成熟的技術,亦僅能將數百公斤的小衛星發射入軌。

  另一個重要指標,是火箭的推重比,即發動機推力與火箭重量的比值。如果推重比小于1,火箭就飛不起來。

  一箭多星技術

  一箭多星發射常用兩種方式,一是把衛星送入相同或相近的軌道,二是多次分批將衛星送到不同軌道。

  將多顆衛星送入同一軌道,對火箭點火時序的控制、分配器的設計有很高要求;將多顆衛星送入不同軌道,則需要借助上面級飛行器,這是在火箭上增加的一級獨立飛行器。被火箭運送到一定軌道后,它能自主飛行多次點火啟動,將一個或多個航天器送入不同軌道空間。

  2021 年,SpaceX 的獵鷹9號火箭曾攜143 顆衛星順利發射升空,創下了單枚火箭運輸衛星數量的新紀錄。

  同年年底,星河動力發射谷神星一號(遙二)運載火箭,將5顆商業衛星精確送入500km太陽同步軌道,實現中國民營火箭的首次連續成功和首次一箭多星商業發射的新突破。

  對于火箭公司來說,除了發射場的資質、火箭運載能力和一箭多星技術,另一個重要的競爭因素是成本。

  發射一次運載火箭的成本包括:火箭整體硬件的研制成本、發射成本、保險成本、測控成本。其中,研制成本是最主要的成本。

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  因此, 尋找性價比高的上游企業,并打造高效的研發流程,和掌握成熟的可回收技術,是降低火箭發射成本的關鍵。

  目前,國內火箭發射服務的報價近13萬元/KG,相比SpaceX的搭載發射服務近0.55萬美元(約3.6萬元)/KG,貴了4倍有余。SpaceX的火箭發射成本較低的主要原因,是其掌握了成熟的可回收技術。

  對于衛星公司來說,成本控制同樣重要。

  當前,國內外商業衛星的研制,主要依靠政府大力投入的航天產業所溢出的技術能力。

  例如,中國的商業衛星研制主力,仍為體制內的中國空間技術研究院(五院)、上海航天技術研究院(八院)、中科院微小衛星創新研究院等院所。其繼承以往保障國家任務所創建的研發體系、研制流程、技術標準和定制化生產方式,導致在保證衛星高質量的情況下,研制成本也居高不下。

  如何將航天的先進技術與商業化批產技術相結合,通過柔性生產線實現低成本、高質量的衛星生產,是現代商業航天的一個重要課題。

  03 “潛景”與“錢景”:把“泡沫”做實,才能實現跨越式發展

  從產業鏈的角度來看,商業航天的上游涉及相關材料、燃料與電子元器件的供應,中游涉及火箭和衛星研制、發射服務提供、發射保險、發射場,下游涉及衛星的運營與應用。

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  在商業航天產業鏈上游,較多企業源自軍工產業。我們認為,現階段這一環節整體具備較高的確定性和長期成長性,原因如下:

  需求增長很快,買單方明確。隨著商業航天的快速發展和太空星座計劃競爭加速,火箭、衛星的數量將不斷增加;

  資質壁壘很高,同樣需要軍工三證;

  應用領域很寬,軍工質量等級分為JY(宇航級)、JCT( 超特軍級)、JT(特軍級)、JP(普軍級);而滿足軍工級,向車規級、工業級、民用級領域拓展應用更容易;

  國產替代的空間較大。

  過去,我們投資的處于商業航天上游環節的天微電子、輝騰科技、華日通訊等,都是基于這一邏輯。

  我們認為,商業航天上游企業的制勝關鍵包括:

  在軍工行業有較深的積累,有體制內配套資源優勢;

  通過技術創新或在生產加工方案等方面的技術進步,有成本優勢;

  產品的質量穩定性更高,畢竟航天器的單次貨值極高。

  在商業航天的中游,有不同的技術和產品路徑:有些公司專注于做衛星,有些公司既做火箭也做衛星,有些公司甚至稱其實現了星箭一體化。

  但我們看到, 目前與火箭相關的商業活動,更多由體制內機構主導,民營機構通常是給體制內機構供應火箭研制相關的零件或其他輔助訂單?;鸺兄朴唵瓮庖绲目赡苄?,比衛星低很多。

  一方面,不管是固體火箭、液體火箭、亦或固液火箭,不管是研制還是回收,火箭涉及的技術門檻都很高。另一方面,火箭的發動機技術與導彈、亞/超音速飛機等相通,易被軍用,有極高保密和資質要求。

  我們認為,民營火箭公司從實際落地到商業化(形成一定的收入和利潤)還有較長的路要走。

  人造衛星,目前有多種應用領域。除了傳統的通信、導航、遙感、技術試驗,商業航天行業的快速發展催生了新興的應用領域,例如太空旅游、太空殯葬、太空挖礦、火箭洲際貨運、太空IDC(互聯網數據中心)等。

  傳統的衛星應用都有明確的付費方,以政府客戶與企業客戶為主。 以遙感衛星為例,2020年,商業衛星公司國電高科與平安銀行合作發射了“平安1號”衛星,應用于電力物聯網、礦山水文監測、海洋牧場、智能集裝箱、生態環境監測、森林防火、綠色礦山和智慧農業等應用場景。

  通信衛星也在逐步面向個人服務。2020年,SpaceX曾披露其面向個人的“星鏈”衛星互聯網服務收費標準:每月99美元,同時用戶需要花499美元購買相關上網設備,包括終端接收器、三腳架、Wi-Fi路由器。目前,“星鏈”衛星互聯網服務的全球訂閱用戶已超過 50 萬人。

  至于新興的衛星應用,雖有客戶開始付費,但短期內市場規模有限。 以太空旅游為例,SpaceX、藍色起源、維珍銀河均已有開展多次太空旅游,旅游時長從數分鐘到數天不等,客單價從數十萬美元到數千萬美元不等。

  在我們看來,與火箭公司類似,目前商業衛星公司也存在估值虛高現象。若商業航天的發展進程或國網星座的發射進程不及預期,國內商業衛星公司的估值會隨之下滑。

  而且,人造衛星的使用壽命大概5~15年,但衛星研制技術的迭代速度相對更快。如果不出于太空占位目的,衛星并不具備明顯的先發優勢。

  整體而言,雖對比美國商業航天的發展,中國商業航天存在體制等層面的差異。但在這樣一個新興行業,如果有企業的營收能保持每年30%~50%的增長,也許很快能把“泡沫”做實,實現跨越式發展。對此,我們將長期保持關注。



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