馬忠成 李心蕊 章羅娜 饒建兵 高利春

（1航天科工空間工程發(fā)展有限公司，2北京電子工程總體研究所）

2020年注定是世界衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史上具有里程碑意義的一年，在新冠肺炎沖擊全球經(jīng)濟的嚴峻形勢下，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展依然獲得了業(yè)界較高的關注。1月7日，美國太空探索技術公司（SpaceX）成功發(fā)射第3批“星鏈”（Starlink）衛(wèi)星，成為當今擁有最大在軌商業(yè)星座的公司。3月27日，一網(wǎng)公司（ONEWEB）正式向紐約南區(qū)美國破產(chǎn)法院提出破產(chǎn)保護。4月20日，我國正式將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入新基建范疇。7月3日，英國政府聯(lián)合世界第三大移動通信運營商——印度巴蒂電信集團（Bharti Airtel），出資10億美元成功競拍收購一網(wǎng)公司，并為其全面業(yè)務重啟提供資金。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)工程建設投入大，技術體系復雜，如何更為高效、更低成本地開展工程建設運行工作，值得深入研究。

1 Starlink星座研發(fā)運行架構分析

星座部署進展

SpaceX公司在2015年提出Starlink衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座，旨在開發(fā)低成本、高性能的通信衛(wèi)星及用戶所需要的地面終端，實現(xiàn)新的天基互聯(lián)網(wǎng)通信，在全球范圍內提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務，為無法使用25Mbit/s帶寬的超過3400萬美國人及全球其他農(nóng)村地區(qū)提供寬帶連接。

2018年2月，SpaceX公司發(fā)射首批2顆試驗衛(wèi)星，為Starlink星座建設提供技術驗證。2019年5月至2020年8月，SpaceX公司先后11次利用獵鷹-9運載火箭，分批次完成653顆星座衛(wèi)星發(fā)射，其中第一批60顆為組網(wǎng)試驗衛(wèi)星，后續(xù)593顆為業(yè)務組網(wǎng)衛(wèi)星。2020年6月，SpaceX公司開放星座私人測試，全美70萬人進行了注冊。據(jù)Ars TECHNICA報道，星座用戶測試下載速度11～60Mbit/s，上傳速度5～18Mbit/s，延時31～94ms不等。

運行架構分析

（1）運營總體情況

SpaceX公司自設立之初，為降低產(chǎn)品成本，即開展全產(chǎn)業(yè)鏈條布局。成立18年以來，公司逐步發(fā)展成為集衛(wèi)星、火箭、地面站制造，火箭發(fā)射和回收，衛(wèi)星運營和服務于一身的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈完整的產(chǎn)業(yè)巨頭。Starlink星座建設過程中，SpaceX公司已實現(xiàn)關鍵產(chǎn)品自主生產(chǎn)，70%以上硬件均由內部制造。SpaceX公司打造的“火箭研制+衛(wèi)星研制+發(fā)射服務”垂直整合商業(yè)模式，在業(yè)內具有明顯的成本和速度優(yōu)勢。

（2）研發(fā)機構設置

SpaceX公司擁有自己的研發(fā)部門，技術人員主要有兩個來源。一是美國國家航空航天局（NASA）為了扶持SpaceX公司，直接派駐了技術骨干，包括一批航天業(yè)內的頂尖高手；二是SpaceX公司從NASA及行業(yè)內軍火巨頭企業(yè)挖來了業(yè)內的技術精英。在SpaceX公司研發(fā)隊伍中，成熟型人才占比較高，高精尖技術人才的引入保障了其技術研發(fā)的成功率和對外融資的實力，對公司的快速發(fā)展起到了強大的助推作用。

（3）技術基礎和來源

SpaceX公司在技術上并不追求先進，而是創(chuàng)造性地大量采用低成本、高可靠的成熟技術，在此基礎上進行顛覆式創(chuàng)新，包括重復使用運載、整流罩回收，以及“一箭60星”發(fā)射等。SpaceX公司主要的專利來自于NASA及其下屬各航天中心和噴氣推進實驗室；個別項目由SpaceX公司提出需求，NASA完成技術攻關，SpaceX公司購買其技術成果和專利。同時，NASA經(jīng)常為SpaceX公司提供研發(fā)設備和試驗場地，用自己的技術和設備優(yōu)勢幫助SpaceX公司更好地研發(fā)，節(jié)約成本。

（4）管控模式

SpaceX公司采取扁平化管理及開放式工作理念，構建了自上而下，自星座至衛(wèi)星、火箭，終端至單機再至芯片投產(chǎn)的無障礙溝通渠道，大幅提高了決策效率、研發(fā)效率。產(chǎn)品研制過程，通過全流程風險傳遞確保目標一致；通過全流程信息共享、溝通，確保各環(huán)節(jié)信息對稱，精益控制產(chǎn)品成本；通過全產(chǎn)業(yè)鏈布局，實現(xiàn)關鍵產(chǎn)品自主生產(chǎn)，確保整體建設、運營成本可控。

資金風險分析

SpaceX公司積極為Starlink星座建設募集資金，不僅從金融渠道尋求支持，同時全力拓展美國政府支持渠道。

馬斯克正在尋求獲得美國面向農(nóng)村的寬帶業(yè)務補貼資格。該計劃由美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）倡導提出，第一階段提供160億美元補貼資金，用于支持中標企業(yè)。SpaceX公司重點業(yè)務十分依賴美國政府的政策和補貼，此次競標獲得支持的可能性較大。

星箭發(fā)射成本分析

SpaceX公司自主研制Starlink星座衛(wèi)星、獵鷹-9火箭，完成星座部署。至首批4409顆衛(wèi)星部署完成，具備全球服務能力。

Star1ink星座建設成本明顯低于傳統(tǒng)水平，衛(wèi)星建造成本為傳統(tǒng)衛(wèi)星的1/30，衛(wèi)星發(fā)射成本為傳統(tǒng)發(fā)射的1/5。第一階段星箭部署成本總計47.7億美元，容量88Tbit/s（單顆衛(wèi)星容量20Gbit/s），建設成本合5.4萬美元/（Gbit/s）。

小結

SpaceX公司快速成長建立在美國航天產(chǎn)業(yè)多年的工程積累和經(jīng)驗數(shù)據(jù)基礎上，在政府資金和政策的扶持下，在NASA技術和人才基礎的支持下，更高層次實現(xiàn)“快”“好”“省”的平衡，實行扁平化、縱向一體化的產(chǎn)品管理，直接控制產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，絕大部分部組件自主完成設計、研制，擺脫了傳統(tǒng)配套體系技術更新慢、產(chǎn)品成本高、供貨周期長的制約，極具競爭力。主導建設的Starlink星座研發(fā)運行模式優(yōu)勢明顯：有效避免龐大的供應鏈；有效地避免了不必要的系統(tǒng)間設計余量；有效地避免了疊加的外包訂單廠商等高成本環(huán)節(jié)；產(chǎn)品成本顯著低于傳統(tǒng)航天企業(yè)。

Starlink星座組網(wǎng)成本預測表

獵鷹―9火箭回收發(fā)射成本測算 萬美元

2 OneWeb星座研發(fā)運行架構分析

星座部署進展

一網(wǎng)公司于2014年成立，其創(chuàng)始人是格雷格·惠勒。公司旨在打造人類歷史上規(guī)模最大的低軌寬帶通信星座系統(tǒng)，率先突破B2B衛(wèi)星通信業(yè)務，再開拓發(fā)展中國家市場，最終建成全球無縫覆蓋的寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)。

2019年2月，一網(wǎng)公司使用聯(lián)盟ST-B運載火箭，以“一箭6星”的方式將技術驗證星送入預定軌道。2020年2月至今，一網(wǎng)公司利用聯(lián)盟-2.1b運載火箭，分兩批將68顆組網(wǎng)衛(wèi)星送入預定軌道。

運行架構分析

一網(wǎng)公司設立初期的原則就是“將傳統(tǒng)成熟的市場供應鏈和配套體系為己所用”，積極與產(chǎn)業(yè)鏈上下游公司建立合作伙伴關系，完成低軌星座建設過程所涉及的每個核心市場布局。但是，在衛(wèi)星批量生產(chǎn)制造方面，一網(wǎng)公司并沒有找到合適的合作伙伴。2014年，全球對于衛(wèi)星規(guī)?；圃焯幱诟拍铍A段，業(yè)內無成功先例。無奈之下，一網(wǎng)公司只能躬身入局，與空中客車公司（Airbus）成立合資公司，實現(xiàn)衛(wèi)星設計及批量化制造。

總體設計方面，一網(wǎng)公司與空中客車公司合資成立一網(wǎng)衛(wèi)星公司（OneWeb Satellite），完成系統(tǒng)總體方案，衛(wèi)星方案設計、迭代，關鍵技術攻關。公司員工三百多人，主要來自于空中客車公司。衛(wèi)星制造方面，一網(wǎng)衛(wèi)星公司同時負責衛(wèi)星制造及生產(chǎn)。運載火箭方面，法國阿里安空間公司（Arianespace）、英國維珍銀河公司（Virgin Galatic）為一網(wǎng)公司提供發(fā)射服務。單機配套方面，空中客車公司主要負責為一網(wǎng)衛(wèi)星公司提供部分單機配套及條件保障設施。地面系統(tǒng)方面，休斯公司（Hughes）負責OneWeb地面信關站、終端以及基帶設備研制。衛(wèi)星運營、服務提供與融資方面，一網(wǎng)公司主要負責衛(wèi)星運營、服務提供、融資等商業(yè)行為。

資金風險分析

截至2020年3月，一網(wǎng)公司共贏得約34億美元融資，其中債務融資占比53%，打通了衛(wèi)星研發(fā)、制造、運營、應用全產(chǎn)業(yè)鏈條，為整個星座的實施、用戶的尋找提供了保障，但是高息債務融資帶來的高昂財務成本也給未來發(fā)展埋下了巨大的隱患。

2017－2018年，一網(wǎng)公司收入幾乎為零，投入巨大，由于融資得當，至2018年底，公司現(xiàn)金流處于健康狀態(tài)。2019年，公司進入大規(guī)模制造和發(fā)射期后，現(xiàn)金流趨于緊張。2020年，一網(wǎng)公司計劃繼續(xù)融資，以推進星座建設，其主要合作方軟銀集團（SoftBank）也承諾了投資意向。但是，新冠疫情的爆發(fā)導致軟銀股價腰斬，損失近500億美元，無法繼續(xù)支持一網(wǎng)公司良性發(fā)展。無奈之下，一網(wǎng)公司走向破產(chǎn)。

星箭發(fā)射成本分析

一網(wǎng)公司自主完成星座衛(wèi)星研制，購買聯(lián)盟-2.1b火箭完成星座部署。至首批720顆衛(wèi)星部署完成，具備全球服務能力。

OneWeb星座建設成本略低于傳統(tǒng)水平，衛(wèi)星建造成本為傳統(tǒng)衛(wèi)星的1/10，衛(wèi)星發(fā)射成本與傳統(tǒng)發(fā)射相當。第一階段星箭部署成本總計19.4億美元，容量5760Gbit/s（單顆衛(wèi)星容量8Gbit/s），建設成本合33.7萬美元/（Gbit/s）。

OneWeb星座組網(wǎng)成本預測表

小結

與SpaceX公司商業(yè)發(fā)展路徑不同，一網(wǎng)公司以融資、融智等新穎的商業(yè)發(fā)展模式快速推進星座建設，引領了商業(yè)航天的熱潮，也進一步激發(fā)了星座建設商的積極性，但是其發(fā)展也存在明顯的弊端：政府支持少，公開報道中僅盧旺達政府、英國航天局給予了少量支持；過于依賴外部力量，聚合了眾多無生存壓力的公司，無法形成全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)；星座至單機至芯片迭代鏈條冗長，中間環(huán)節(jié)過多，溝通和管理成本過高；生存、成本壓力無法有效向下傳導，對于產(chǎn)業(yè)鏈各端不具備控制能力和議價能力；無法有效控制技術創(chuàng)新速度、產(chǎn)品交付周期，造成建設速度無法掌控，逐步喪失星座建設主動權、控制權。

3 總結與建議

SpaceX公司、一網(wǎng)公司是目前全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設速度最快的兩家企業(yè)。建設過程中，兩家公司通過社會化融資降低建設、運營風險，掌握了核心系統(tǒng)技術及大系統(tǒng)協(xié)調控制，掌握了批量化衛(wèi)星制造技術，構建了智能化、規(guī)?；⒆詣踊呐a(chǎn)衛(wèi)星制造工廠，對國內衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設具有重要借鑒意義。在建設成本、運行風險管控方面，SpaceX公司更占優(yōu)勢，Starlink星座即將完成區(qū)域組網(wǎng)，占據(jù)行業(yè)先發(fā)優(yōu)勢。