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【精选专题】卫星互联网已成潮流,航天测控 & 仿真需求高增将孕育新星

诸海滨科新先声  · 公众号  · 股市  · 2025-02-02 09:02

主要观点总结

开源证券研究所-北交所研究中心报告分析了多个领域的发展趋势,包括航天测控管理、航天数字仿真、航天产业、特种领域、民用航天、商业航天、卫星互联网等。报告强调了航天测控管理和航天数字仿真在航天产业中的重要性,并分析了国内外市场的差异。同时,报告预测了航天产业的未来发展方向,如商业航天、卫星互联网等,并指出了潜在的风险因素。

关键观点总结

关键观点1: 航天测控管理与航天数字仿真的重要性

航天测控管理为航天器提供跟踪测量、运营控制服务,航天数字仿真则是优化航天任务方案的必备工具,二者支撑航天产业发展。

关键观点2: 国内外市场差异

国外航天测控管理与航天数字仿真技术相对成熟,国内企业普遍处于业务上升期,但缺乏沪深上市公司。

关键观点3: 航天产业发展前景

随着政策环境利好,航天产业步入加速发展期,特种领域、民用航天、商业航天及卫星互联网等领域均呈现出不同发展趋势。

关键观点4: 潜在风险因素

报告指出了行业竞争风险、政策落地不及预期风险、技术研发不足风险等潜在风险。


正文

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1.2、 航天数字仿真:业内航天任务优化工具,太空竞争突围必然选择

航天仿真是基于物理效应模型或采用按飞行器运动学、空气动力学及轨道动力学有关原理建立的数学模型进行模拟试验与分析的研究工作。 航天仿真最早应用于导弹飞行仿真利用仿真对复杂的导弹系统进行辅助设计的典型例子是澳大利亚和英国联合研制的警犬导弹。近年来随着仿真技术的不断发展和航天领域的扩展航天仿真逐渐涉及到地地弹、地空弹、飞航导弹、卫星、运载火箭等运用背景应用到型号的可行性论证、方案论证、系统设计、飞行试验、故障分析、统计打靶、定型仿真、训练仿真等各个阶段。

航天数字仿真作为业内优化航天任务方案的必备工具,已成为各国赢得太空战略的必然选择。 航天数字仿真是航天产业在数字仿真方向上的细分领域,基于物理效应模型和(或)采用按飞行器运动学、空气动力学及轨道动力学有关原理建立的数学模型,进行航天任务模拟试验与分析,模拟创建航天器发射入轨、在轨运行及退役离轨等各环节高度仿真的太空环境,为航天任务规划、航天器入轨及在轨运行方案提供验证平台。
航天任务仿真是进行航天任务分析与设计的重要手段。 由于航天领域高技术、高成本和高风险的特征使得航天任务设计方案的选取相当慎重,而仿真是验证航天任务设计方案的主要途径。航天任务仿真可采用美国AGI公司开发的STK(Systems Tool Kit)完成,也可根据实际需要自行开发。完善的航天任务系统包括:航天发射场、火箭与运载系统、决策机构、测量系统、通信系统和航天器及其有效载荷等。在进行航天任务仿真时主要关注任务飞行器及其与任务相关的信息收集和控制决策等因素。
根据任务对象不同,航天数字仿真可分为火箭基地发射仿真、卫星轨道运行解决方案以及飞机飞行仿真解决方案。1)火箭发射仿真方案: 集转运、检测、点火发射、进入大气层、二级脱离等所有流程于一身,可提供完整的基于火箭发射的仿真方案和流程仿真,同时支持基地、车载等不同方式的发射仿真; 2)卫星轨道运行解决方案 :可进行多态势下的卫星工作状态模拟。星箭分离后,卫星进入预定轨道运行,并进入稳定的运行周期。在周期内,完成对卫星的各项管理;根据卫星各项参数、实验数据的采集分析,选定卫星轨道运行的数学模型。根据生成的数学模型和二维/三维可视化的结合,展示卫星在轨运行状态; 3)飞机飞行仿真解决方案 :构建包括飞机出库、起飞、飞行、降落等全流程的仿真方案,并叠加三维可视化技术,清晰展示出飞机航线、运行速度等信息,并完成整个飞机飞行流程的仿真。

全球航天系统复杂度不断增加,航天数字仿真技术精准度&计算效率不断提高。 伴随世界各国航天产业不断发展,超大规模星座不断涌现,由于星间链路的引入,星座内以及星座间业务与信息交互也更加复杂;同时随着航天系统在特种领域、民用领域以及商用领域的通信、导航、遥感应用逐步走向成熟,航天系统与各应用行业的业务交互更加复杂。传统仿真软件无法支持超大仿真规模,业务方向覆盖有限。为了匹配更加复杂的实际系统,航天数字仿真需要不断提升技术水平,以提升仿真精准度以及计算效率。

航天测控管理与航天数字仿真行业涉及航天产业上中下游,覆盖航天任务全生命周期。 二者是航天产业与应用软件开发产业交叉的高精尖领域,服务的航天任务复杂多样、技术升级迭代快。随着世界各国加大太空开发投入,太空竞争加剧,用户对于航天测控管理、航天数字仿真的稳定性、精确度、快速响应、成本效益等提出了更高的要求。为满足新的卫星应用场景,尤其是巨型复杂星座的需求,需要将轨道动力学、姿态动力学、控制学等航天技术与新一代信息技术深度融合。
航天测控管理与航天数字仿真行业业内产品或服务定制化程度较高,技术应用与使用场景高度结合,进入门槛较高。 行业下游用户主要来自特种领域、民用航天和商业航天,各领域航天任务目标存在差异、个性化需求较高。业内企业需要根据对用户航天任务需求、卫星应用场景的深度理解,结合自身技术能力,研发符合用户定制化需求的综合解决方案,形成了较高的技术壁垒。


2

产业规模

政策环境长期向好,催化产业及下游需求扩张

2.1、 政策端:航天产业扶持力度不断加强,长期政策环境利于行业发展

中央:作为国家鼓励发展的战略性支柱产业,航天产业已获得一系列政策鼓励产业发展与落地。 2023年12月召开的中央经济工作会议强调打造商业航天等若干战略性新兴产业;2024年1月工信部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,提出重点推进未来信息、未来空间等产业发展,涵盖卫星互联网、空天等领域;《国家卫星导航产业中长期发展规划》《关于印发国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)的通知》《中国航天助力联合国2030年可持续发展目标的声明》等政策文件陆续出台,明确推动航天产业创新发展、鼓励社会资本参与国家民用空间基础设施建设和应用开发、统筹规划卫星导航基础设施的建设和应用等多个方面,为我国航天产业提供政策保障。

地方:地方政府进一步出台政策推动航天产业发展,多省市的“十四五”规划均明确提出发展航天产业及相关应用并制定了相关配套措施。 如《合肥市加快推进空天信息产业高质量发展若干政策》《北京市加快商业航天创新发展行动方案(2024-2028年)》《西安国家民用航天产业基地支持商业航天产业发展的扶持办法》《上海市促进商业航天发展打造空间信息产业高地行动计划(2023—2025年)》,支持提升研发创新能力,支持企业规模化发展,支持创新及服务平台建设,支持企业降低融资成本并且支持企业借力资本市场。

航天测控管理、航天数字仿真支撑航天产业发展,将从航天产业快速发展中受益。1)航天测控管理: 为航天器跟踪测量、运营控制提供基础设施与技术支持,是提升太空资产使用效能、降低航天任务执行成本、保障太空资产安全的关键手段。 2)航天数字仿真: 低成本、高效率地验证与优化航天任务方案,有效降低任务执行成本,提升航天任务效益产出。

2.2、 航天产业:地面段服务市场规模持续扩张,国内发展前景持续向好

2.2.1、 “地面段即服务”:在轨卫星&太空碎片数量增加,测控地面系统需求旺盛

地面段是航天系统的地面组成部分,用于管理航天器,接收、存储、处理和分发卫星有效载荷数据。 地面段主要由地面站(或称地球站)、任务控制中心(或称运营中心)和地面网络构成。地面站为空间段和地面段之间提供无线接口,用于传输与接收遥测、跟踪和指挥(TT&C)数据和有效载荷数据。任务控制中心处理、分析和分发航天器遥测数据,发布指令,向航天器上注数据和升级软件控制中心也可负责配置管理(CM)和数据归档。地面网络用于地面段各部分之间转发数据和进行语音通信。
近年来人类太空活动日益频繁,航天产业繁荣发展。 根据欧洲航天局(The European Space Agency)统计,截至2024年8月15日,人类已累计成功进行约6,710次火箭发射,将19,160颗卫星送入太空并仍有约13,030颗卫星处于在轨状态。
伴随入轨航天器数量迅速增长,航天器入轨耗用的火箭系统、寿命到期后滞留太空等形成的太空碎片呈指数级增长。 截至2024年8月15日,被空间监视网(Space Surveillance Networks)跟踪收录的太空碎片已达35,940个。

太空碎片指数级增长导致轨道拥塞频发,太空安全形势愈发严峻,对地面站&卫星在轨管理带来机遇与挑战。 根据欧洲航天局统计,截至2023年8月全球因断裂、爆炸、碰撞或异常事件导致航天器解体事件约640起。
在轨卫星数量快速增长,测控地面系统需求旺盛。 2020-2023年,全球航天发射次数由114次上升为212次,全球入轨航天器数量由1432个上升为3080个,全球航天发射次数与入轨航天器数量均呈上升趋势,通过地面站实现高精度、低成本的航天测控需求增长迅速。

地面设备在全球航天产业规模中占比高企,且相对稳定。 传统航天生态中,全球航天总产值位于接近3000亿美元水平,其中地面设备生产制造占比约50%,对应市场规模约1500亿美元;通信、导航、遥感等卫星服务规模占比40%,对应市场规模约1200亿美元。由于航天产业相对固定,其结构变化极小。

非静地轨道卫星数量激增,带动地面段服务持续增长。 欧洲咨询公司(Euroconsult)在《2021年地面段市场前景》报告中指出,非静地轨道通信和遥感卫星星座计划的部署和更新换代将带动“地面段即服务”市场快速发展,非静地轨道地面站数量预计将从2020年的不足2000个增长到2030年5000个以上,增幅约2倍。期间预计非静地轨道地面站销售额增长20%,地面站天线数量增长34%。报告预计,2021-2025年全球地面段市场将达到300亿美元规模,2026-2030年期间将达到350亿美元规模,2030年将达到75亿美元。

静地轨道通信卫星容量增长缓慢,预计将被非静地轨道通信卫星超越。 2020-2030年期间,O3b、电信卫星公司(Telesat)、太空探索技术公司等公司预计部署超过7600颗卫星,卫星容量供应将大幅增加,期间政府和商业非静地轨道卫星地面站将增加5倍。

2.2.2、 国内市场:航天产业步入加速发展期,发展前景持续向好







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