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中国空间飞行器技术与政策助力发展趋势分析[图]

2019年07月04日 14:20:16字号:T|T

    空间飞行器行业开始于美苏为主的东西方冷战时期,发端于人类探索宇宙奥秘的强烈需求以及对未来战争形态的探索与技术验证,而后随着空间飞行器领域相关技术逐渐成熟、应用领域逐渐向民用拓展,如通讯卫星系统领域已经形成了较为成熟的商业运作体系,为民用客户提供卫星通讯服务,而在空间站、载人飞船等领域民用需求也逐步显现。

    一、我国空间技术起步晚

    第二次世界大战后,美苏均投入大批人力、物力用于发展航天技术,苏联起步较早,美国在空间技术起步阶段落后于苏联,随后迅速赶上并跨越苏联。我国空间技术起步较晚,1970年才胜利发射我国第一颗卫星“东方红一号”。

中美苏三国空间飞行器起步期

国家
时间
事件及其意义
苏联
1957
胜利发射世界上第一颗人造地球卫星“史普尼克1号”,开创了人类航天史的新纪元
美国
1958
胜利发射美国第一颗人造地球卫星“探险者一号”
苏联
1959
胜利发射探月探测器“月球1号”,是人类有史以来第一颗胜利地探测到地外星体的探测器
苏联
1961
率先将宇航员加加林送入太空
美国
1969
用“阿波罗”飞船将三名宇航员送上月球,首次实现了人类登上月球的梦想
中国
1970
胜利发射我国第一颗卫星“东方红一号”
苏联
1971
把第一座空间站“礼炮号”送入轨道
苏联
1971
火星3号的登陆器胜利在火星软着陆,成为第一个抵达火星的探测器
美国
1976
维京1号的登陆器在火星表面软着陆,成为第一个向地球发回照片的探测器
美国
1981
首次发射并返回了航天飞机“哥伦比亚”号

数据来源:公开资料整理

    从在轨卫星数量来看,据调查数据显示,截至2018年4月,全球在轨活跃运行卫星数量为1980颗,同比增长13.92%。其中,美国拥有859颗,数量占比最大,达43.38%;而中国虽位居第二,但仅拥有250颗在轨卫星,占比为12.63%,不及美国的1/3。

2018年4月各国拥有卫星数量

数据来源:公开资料整理

    冷战后,商业航天已替代“太空军备竞赛”成为航天产业发展的主要驱动力。随着我国的航天体系逐渐完善、航天技术逐渐成熟、航天从业人员逐渐增多,我国也初步具备了商业航天发展的土壤,涌现了一批商业航天领域和记娱乐网址。我国从事商业航天的和记娱乐网址可分为两类,一类是原有国有航天军工和记娱乐网址向商业航天拓展,如航天科工集团成立子公司(航天科工火箭技术有限公司)负责商业专用的运载火箭的研发、制造;另一类是源于市场需求成立的民营航天和记娱乐网址,如零壹空间、星际荣耀等专注于商业运载火箭的研发、制造,长沙天仪等专注于商业小卫星的研发、制造等。但我国商业航天领域和记娱乐网址在产品多样性、技术成熟度、应用领域等方面尚与国外航天和记娱乐网址存在一定的差距。

    经过五十余年的发展,我国走出了一条特色航天事业道路,开创了航天事业的新局面,成为了世界航天的一支重要力量,但在尖端前沿空间科学技术领域仍处于追赶位置。目前世界航天力量涌现阶梯型分布,美国、俄罗斯、欧洲以绝对优势居于第一梯队,中国处于第二梯队领头羊位置,加拿大则领衔第三梯队。

中美前沿空间科学技术领域发展对比

领域
中国
美国
空间站
我国载人航天工程第三步计划于2022年完成空间
站的建设,目前正处于空间站的研发阶段
国际空间站由美国国家航空航天局、俄罗斯联邦
航天局、欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机
构、加拿大国家航天局和巴西航天局六个太空机
构联合推进,于2011年完成了组装工作
全球卫星
导航
2019年5月17日,长征三号丙运载火箭在西昌卫
星发射中心胜利发射我国北斗卫星导航系统第45
颗卫星。目前,北斗已具备了为“一带一路”沿线
国家和地区提供基本导航服务的能力,预计2020
年完成全部部署,具备全球导航能力
全球覆盖率高达98%的24颗美国GPS(全球定位
系统)卫星星座于1994年已完成布设
月球表面
探测器
我国于2018年12月8日发射人类首个月球背面探
测器“嫦娥四号”,实现了人类首次月球背面软着
陆和巡视勘察
美国于1969年用“阿波罗”飞船首次将宇航员
送上月球,后来,共有六艘“阿波罗”飞船登月,
16人次将足迹留在月球表面
火星探测
我国火星探测计划于2016年正式立项,并将于2020年左右发射一颗火星探测卫星
美国于1975年就发射了火星探测器,随后多次胜利发射火星探测器,并开始探索火星移民计划
其他深空
探测活动
2019年4月确定小行星探测任务,但尚未实施其
他深空探测活动
美国实施了彗星探测、外太阳系太空探测等深空
探测活动

数据来源:公开资料整理

    航天事业是一项高标准、高投入的高科技产业,一国的航天实力与潜力与其经济发展水平密不可分,随着我国经济实力不断提升,航天投入不断加大,人才体系逐渐完善,预计我国的航天实力有望进一步提升。2018年我国共完成了39次发射任务,较2017年的18次同比增长117%,历史上首次超出美国(34次),位列全球年度发射次数第一位。

各国2018年完成发射任务次数

数据来源:公开资料整理

    二、行业发展趋势

    我国虽在尖端前沿空间科学技术领域仍处于追赶位置,但随着我国经济实力的逐渐增强,我国航天进入高密集发射期,空间飞行器发射数量爆发式增长,有望带动空间电子系统需求的提升;此外,其他深空探测计划将陆续立项并实施,我国深空探测对空间飞行器行业提出了更高的质量要求,有望提升空间电子系统价值量的提升。而不断提升的技术在为上述行业的发展提供有效的支撑的同时,也有望扩宽行业应用的深度和广度,提升行业市场规模。

    1、我国航天

    2015年以来,我国航天进入高密集发射期,并涌现明显的一箭多星发射趋势。2018年,我国共实施航天发射次数39次,共发射空间飞行器发射92个/颗/艘,同比增长124%。其中,一箭多星发射次数为23次,占该年航天发射次数的59%,同比增长9个百分点;共发射空间飞行器76个/颗/艘,同比增长204%。

2011-2020年我国航天发射次数、空间飞行器发射数量

数据来源:公开资料整理

2011-2018年我国航天发射次数中一箭双星发射次数占比

数据来源:公开资料整理

    2019年,中国航天将再迎高密度发射。据航天爱好者网,目前我国已披露的航天发射计划为57次,同比增长46.15%;共发射空间飞行器96个/颗/艘,同比增长4.35%。其中我国航天发射主力航天科技集团(2018年实施37次航天发射,占我国该年发射次数的95%)计划2019年实施“30+”次航天发射,共发射航天器“50+”颗。我国商业火箭发射也有望在2019年迎来重大突破:长征十一号将实施首次海上发射、捷龙一号商业运载火箭将实现首飞等。截至2019年4月30日,我国已实施7次发射,共发射空间飞行器11个/颗/艘。

    在商业资本的推动下,世界上新成立商业航天和记娱乐网址数量不断增加,2000-2017年,共有约180家始创航天和记娱乐网址成立。在世界商业航天快速发展的大背景下,我国商业航天和记娱乐网址于2015年开始进入发展的新阶段。在商业卫星领域,近年来我国不断有新的商业卫星制造和记娱乐网址成立,如中科院长光所旗下长光卫星(成立于2014年)、民营和记娱乐网址九天微星(2015年)和长沙天仪(2016年,国科环宇参股)等,且各商业卫星公司纷纷推出不同的星座计划,如长光卫星的“吉林一号”、世纪空间的“北京二号”、欧比特的“珠海一号”等,为卫星产业链提供了新的市场来源。

    2、探测连续

    目前我国已经实现了人类首次月球背面探测器登陆,未来还将继续实施登陆器返回、载人登月等探月工程。除了探月工程外,我国尚未实施其他深空探测工程。但随着我国经济实力日渐上升,其他深空探测计划将陆续立项并实施,并将重点开展小行星采样返回探测、木星系及行星际穿越探测等一系列深空探测项目。据中国探月与深空探测网、搜狐网,我国计划于2020年左右实施首次火星探测任务,在2021年实现探测器着陆火星,至2030年前后,我国还将实施小行星探测、火星取样、木星系探测及行星穿越等深空探测任务,其中,我国已于2019年4月确定小行星探测任务,即通过一次发射实现一颗近地小行星取样返回和一颗主带彗星绕飞探测。深空探测对空间飞行器的可靠性要求更高,从总体设计思想到元器件质量均要能保障空间飞行器高可靠在轨运行,对行业内和记娱乐网址提出了更高的要求。

    三、技术助力

    新一代空间电子系统和军工电子系统不仅需要引进新的思想、新的概念,而且需要新器件、新技术、新开发工具的支持。从技术角度来看,标准化、通用化模块技术,高速数据总线技术,工程软件化技术等将成为未来主流发展方向。而技术的提升以及新技术的发展有利于提高新一代空间、军工等行业电子系统的性能,扩宽行业应用的深度和广度,提升行业规模。

    1、标准化、通用化模块技术

    空间、军工装备需要在有限的体积尺寸、重量、功耗等条件的约束下完成系统特定的功能,对设备的功能、性能、可靠性有较高的要求。标准化、通用化模块技术是系统综合及更高水平综合的基础,适用于空间、军工等行业电子系统的各种应用,且系统发生故障时便于检测和重构。通用模块采用OpenVPX、SpaceVPX等国际通用标准,研制各种功能模块,包括完成接口控制和健康诊断等功能,组合后可构成不同功能的电子系统。采用通用模块后,不仅能极大地压缩产品的备品备件种类,大大降低维修成本,且平均故障间隔时间可提高数倍。

    2、高速数据总线技术

    高速数据总线技术是新一代空间、军工等行业电子系统的关键技术之一。电子系统的实现主要取决于更通用的数据传输机制,并要求数据总线具有高度的分布式处理能力和高吞吐率。此外,数据总线本身还应具有抗各种干扰的能力,从而提高其在恶劣环境中的生存能力和安全性。

    3、工程软件化技术

    在我国空间、军工电子产品研制过程中,随着信息化技术的发展和应用,工程各系统不断网络化、智能化,现代空间、军工等电子系统已从电子机械密集型向软件密集型过渡,软件广泛应用于各系统的重要部位,工程构成从以硬件为主逐步向以软件为主转变,对软件的需求量也越来越大。在这个过程中,为了满足工程项目需求复杂多变、研制周期紧张、研制经费不断压缩的要求,工程软件化成为科研生产发展的一个重要方向。通过将丰富成熟的硬件产品和高度模块化、可定制的软件产品相结合,可以有效地将研发生产的主要资源投入到应用服务、软件工程管理中,充分保证工程任务的质量和效率。

    4、政策力

    在我国相关政府部门一系列产业政策的鼎力支持下,我国航天产业有望继续保持健康快速发展趋势。

2017-2019年我国航天产业相关政策

时间
发文单位
文件/会议名称
相关内容
2017年
国务院办
公厅
《关于推动国防科技
工业军民融合深度发
展的意见》
进一步扩大军工开放、加强军民资源共享和协同立异、增进军
民技术相互支撑、有效转化、支撑重点领域建设、推动军工服
务国民经济发展
2019年
国家航天
2019年商业航天产业
国际论坛
积极营造有利于商业航天和记娱乐网址的发展环境,支持并鼓励商业企
业按照国家法律法规开展航天科研、生产、试验和运营等活动,
欢迎商业和记娱乐网址参与民用航天科研项目;不断完善政府采购商业
航天产品与服务机制,立异政府服务模式,引导民间资本和社
会力量参与相关航天活动

数据来源:公开资料整理

    据《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书2018》,我国卫星导航产业链上游(基础器件、基础软件、基础数据)产值占比为11.27%,其中基础器件、基础软件和基础数据等环节产值分别占比为4.17%、2%和5.1%。由于国科环宇提供的空间电子系统由一系列软件和硬件构成,因此我们假设导航卫星空间电子系统产值由基础器件及基础软件构成,即为6.17%;而我国2013年出台的《国家卫星导航产业中历久发展规划》提出,要鼎力推动中国卫星导航产业快速发展,力争到2020年产业规模跨越4000亿元,北斗产业规模要到达2400亿元,则北斗产业规模占卫星导航产业规模的60%。按空间电子系统产值占北斗产业链比值为6.17%测算,则空间电子系统2020年市场规模为148亿元。据《2018中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》,2017年我国卫星导航与位置服务产业总体产值已到达2550亿元,则北斗产业链产值为1530亿元,空间电子系统市场规模为94亿元。若要实现空间电子系统市场规模从2017年的94亿元增长至2020年的148亿元,则市场规模的年均复合增速需到达16.35%。

空间电子系统导航卫星市场规模测算(亿元)

-
卫星导航产业
规模
北斗产业规
模占比
北斗产业规
空间电子系统产值占
北斗产业链比值
空间电子系统市
场规模
2017年
2550
60%
1530
6.17%
94
2020年
4000
60%
2400
6.17%
1448
年均复合增速
16.19%
-
16.19%
-
16.35%

数据来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国临近空间飞行器行业市场深度评估及市场前景预测报告

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