军用卫星星座专题报告：对抗与反对抗，从保障性转向作战牵引
（报告出品方/作者：广发证券，孟祥杰、吴坤其、邱净博）
一、卫星互联网的由来、应用现状及未来市场空间
（一）发展现状：高轨高通量应用居多，低轨与地面网络融合互补
卫星通信从线、面到空间立体化多维发展。卫星通信是一种中继节点运行于太空的 特殊无线通信方式，始于1957年苏联第一颗低轨道地球卫星Sputnik，1965年第一代 通信卫星Intelsat-1发射到地球静止轨道标志通信卫星正式进入商用阶段。第一阶段 卫星专线主要用于语音、数据、电视传输和互联网接入等服务，在陆海光缆普及前 是国际国内电视和电信传输等业务的主力军，其中中速数据速率（IDR）制式在全球 互联、公共通信网络互联方面功不可没。第二阶段甚小型口径天线终端卫星网络技 术（VSAT）因其可自我组网、低成本、结构灵活简单等优点，在公用网络骨干传输 和用户接入及各类专网互联领域得到广泛使用，直播到户平台（DTH）如中国户户 通电视工程是其最大应用领域，在3G、4G移动通信和地面光纤通信兴起后，VSAT 仍在基站中继、IP中继、企业和政府专网、应急通信等领域发挥独特作用。第三阶段 高通量通信卫星提升通信带宽和网络覆盖范围，VSAT为卫星宽带化奠定了基础，但 传统静止轨道（GEO）卫星难以满足用户带宽需求，高轨高通量卫星（GEO HTS） 积极发展，中轨高通量（MEO HTS）和低轨高通量（LEO HTS）以大量卫星实现局 部或全球互联，与地面网络互补融合，形成空天地海网络覆盖。
高轨高通量卫星应用最多，低轨卫星互联网时延优势明显。相比于传统通信卫星， 高通量卫星虽然使用了相同的频率资源，但通过多点波束、频率复用和高波束增益 等关键技术有效提升了通信容量和传输速率，大幅降低了单位带宽的租用成本，目 前被广泛应用。高轨高通量卫星通信系统频率协调相对容易，运行寿命更长，系统 建设及维护成本相对更低，在通过点波束集中传输高带宽容量方面性能突出。而低 轨卫星互联网在覆盖范围、填补数字鸿沟、网络延迟和系统容量等方面能力优势明 显，用户终端设备更易实现小型化、手持化。高中低轨组网所需卫星数量依次增加， 高轨卫星三颗即可实现全球覆盖，而低轨卫星需要数千数万颗构成“星座”来实现 全球互联。随着低轨卫星制造和发射成本降低、速度加快，具备大容量、低时延、低 成本等特点的低轨卫星互联网成为卫星通信重要发展方向。
低轨卫星互联网与地面网络融合互补。据《低轨互联网星座发展研究综述》（吴树 范等，2022），当前全球互联网的土地覆盖率仅为20%左右，在广大的海洋、沙漠 和森林等地区现有地面网络无法实现有效覆盖。相比之下，卫星互联网具有广覆盖、 不受空间限制、受自然灾害影响小等特征，可实现全球覆盖。但由于其系统容量较 小，所能服务的用户有限；流量密度比蜂窝系统低7个数量级，不适应在人群密集的 区域使用；信号的建筑穿透力差，在城市中高层建筑和室内环境下难以保障信号覆 盖，同时考虑终端价格高、重量尺寸大等因素，目前并不会成为地面网络系统的替 代性产品，而是作为地面网络系统的有效补充，二者融合发展，构建天地一体化全 球网络系统。
（二）应用场景：实现偏远地区覆盖，为高速远距离场景提供解决方案
卫星互联网可实现偏远地区覆盖，拓展互联网产业应用。据《低轨互联网星座发展 研究综述》（吴树范，2022），截至2021年全球约29亿人处于离线状态。据《“星 链”互联网星座发展前景分析》（邹明等，2020）援引FCC报告，2020年美国仍有 22.3%的农村人口和1.5%的城市人口缺乏达到25/3 Mbps的固定宽带覆盖，地面固 定网络速率偏低，且农村地区宽带短缺，住户密度较低地区光纤平均成本较高，铺 设进展缓慢。而卫星互联网连接成本与地形无关且覆盖范围广，形成规模效应后在 偏远地区可能具有价格优势。此外，卫星互联网能够覆盖极地、沙漠、海洋、灾害 等，在传统地面通信难以覆盖的区域实时获取气象预警、环境保护等信息。
为高速远距离场景提供网络解决方案。由于飞机高铁航海等高速或远距离交通工具 所经区域无法实现全面网络覆盖，或即使覆盖跨区行驶也会导致网络切换过于频繁， 网络速率较低稳定性较差。如飞机目前有ATG和高轨卫星通信两种联网方式，ATG 技术受限于当地政策、频率和地面网络覆盖尤其是海洋上空等因素无法实现全球覆 盖，而高轨卫星传输速率有限且在跨半球航程中需要在不同卫星运营商间切换，难 以保障网络全程高质量连接。低轨互联网通过多波束无缝切换配合机载、高铁终端 的自动跟踪捕捉功能，为高速移动、长距离场景提供网络支持服务。
提供公网专用和专网专用服务。政企总部、外地办事处或分公司可分别通过固定终 端接入卫星互联网，终端与政企内部网络连接；核心网通过虚拟化技术实现逻辑隔 离保障通信安全性，各地的员工即可以通过以太网口或WIFI接入政企专网，实现公 网专用。在工业互联网行业的工业控制和自动驾驶等业务场景，卫星互联网可提供 端到端的网络切片方案，包括频率资源的切分，卫星、信关站和核心网的网络切片， 针对低时延的单跳落地等，以满足不同行业专网对带宽、低时延、高可靠、大连接的 需求差异。
（三）政策支持：稀缺频谱资源、太空产业发展、信息化升级为背景
稀缺频谱资源、太空产业发展、信息化升级背景下，主要国家对卫星互联网板块支 持力度逐步加大。随着第四次产业革命的快速发展和关键技术的更新迭代，太空正 成为国际战略竞争的新制高点，利用ITU频轨同时申请、先申先得、先发先得的规则， 各国纷纷在太空领域频频加码，以加速抢占总量有限的低轨卫星频率和轨道资源。
中国2020年正式将卫星互联网纳入新基建范围，多项政策推动卫星互联网建设与发 展。例如，2020年4月，国家发改委将卫星互联网首次纳入中国“新基建”范围，正 式成为国家未来重点投资和发展对象。同时，以中国航天科技集团和中国航天科工 为主的两大央企分别提出了“鸿雁星座”和“虹云工程”低轨卫星互联网计划，并发 射了试验卫星。2021年4月28日中国卫星网络集团有限公司（星网集团）挂牌成立， 由国务院国有资产监督管理委员会代表国务院履行出资人职责，星网集团成立将有 力地推动卫星互联网空间段原材料双边市场建设、地面段通信网络间融合运营、用 户端“通导遥”数据共享，助卫星互联网全面快速发展。
美国卫星互联网行业起步较早，目前SpaceX的星链计划从规模看处于行业领先水平。在1987年，美国摩托罗拉公司已提出卫星互联网技术的雏形铱星计划。据《国际和 国家安全视角下的美国“星链”计划及其影响》（余南平），2015年美国SpaceX公司推出星链（Starlink）计划，该项目计划在2019~2027年，通过发射1.2万颗距地球 340千米、550千米和1150千米的三层近地轨道卫星，最终使所有卫星链接成一个巨 大的卫星星座。项目最初计划分三期完成，第一期在距地550千米的轨道部署约1600 颗卫星，其中在20年底前用800颗卫星满足美国、加拿大及北美地区的天基高速互联 网需求；第二期分别在距地550千米、1130千米、1275千米、1325千米的轨道部署 约2800颗Ku波段和Ka波段卫星，完成全球组网；第三期在距地340千米的轨道部署 约7500颗V波段卫星。三期计划完成后，就可覆盖全球。2017年美国国防部高级研 究计划局发布Blackjack计划，旨在开发一个低地球轨道星座，为军事行动提供全球 覆盖，该网络为美国国防部提供高度连接、弹性和持久作战通信覆盖。
英国制定国家太空战略，入股卫星公司OneWeb。2017年，英国政府在卫星和空间 科学领域空间频谱战略报告中表示，要进一步放宽非同步轨道卫星的频谱使用，提 高卫星通信频谱的利用率。2020年，英国斥资4亿英镑入股卫星公司OneWeb。同年， 英国航天局推出天基定位导航与授时（PNT）计划，旨在提供全球高速互联网接入 的卫星星座，并确保英国在卫星导航系统领域处于前沿地位。2021年9月，英国政府 发布首个《国家太空战略》，计划在人工智能、应用开发、地球观测、导航和太空领 域感知构建服务、卫星宽带业务等高增长领域进一步发展其领导地位。
（四）星座建设：星链星座发展最快，国内多个国有与商业星座计划开启
美国星链（Starlink）星座是目前在轨卫星数量最多、发射频度最快、规模最大的星 座项目之一。美国SpaceX公司2015年1月宣布卫星通信星座星链建设计划，旨在为 全球用户，特别是农村和偏远地区用户提供高速互联网接入服务。根据SpaceX向美 国联邦通信委员会（FCC）提交的申请，星链星座主要分为两个建设阶段：第一阶 段计划部署1.2万颗低轨卫星，第二阶段计划部署3万颗低轨卫星，组成共计4.2万颗 的庞大卫星互联网星座系统。
星链一代卫星互联网应用逐步落地。SpaceX自2019年5月24日开始为星链第一代 （Gen1）发射第一批卫星，具有星间激光通信的卫星开始常态化批量入轨。应用上， 星链的测试版服务产品已在全球超过20个国家/地区推出。据《浅析“星链”卫星系 统的发展及其影响》（左海等，2022），第一代星链星座采用（频双分工）FDD传 输模式，主要使用Ka、Ku和V频段，其中下行链路主要采用Ku频段10.7~12.7GHz， 总可用带宽达到2GHz，单载波带宽250MHz；上行主要采用Ka频段14.0~14.5GHz， 总可用带宽500MHz，单载波带宽125MHz；V频段主要在VLEO（极低地球轨道）使 用。星链卫星单个用户链路传输速率最高达1Gbps，每颗卫星可提供17~23Gbps的 下行容量，链路时延约为15ms~20ms，极大缩短了传统卫星通信时延。
星链二代卫星进一步升级。据《Starlink第二代系统介绍》（刘帅军，2020），星链 第二代（Gen2）3万颗卫星计划分布在328~614km共计75个轨道面上，在每个卫星 有效载荷上利用先进的相控阵波束成型、数字处理技术，高效利用频谱资源，并与 其他天基和地面许可用户灵活共享频谱。用户终端将采用高度定向的可调向天线波 束，以跟踪系统的卫星。关口站将生成高增益定向波束以与星座内多个卫星进行通 信。据《Starlink第二代系统介绍》（刘帅军等，2020），第二代系统卫星也将采用 星间链路，将Ku频段用于用户链路，Ka频段用于用户链路、馈电电路，使用E频段 与关口站进行通信。
One Web星座主要面向企业、政府、军队。据《从“一网”（OneWeb）卫星探究 卫星互联网面临的风险与挑战》（崔潇潇，2022），One Web星座采用开放式架构， 即可在原有系统基础上通过增加新卫星提升星座整体容量，具体分为三个阶段实施：第一阶段由648颗Ku/Ka低轨卫星构成，分布在轨道高度为1200km的18个轨道面上， 星座容量达到7Tbit/s，可为用户提供峰值速率为500Mbit/s的宽带服务，延迟约为50ms；第二阶段增加720颗V频段卫星，组成与初期星座的轨道高度相同的“亚星座”， 星座容量扩至120Tbit/s；第三阶段增加1280颗V频段卫星，运行在中地球轨道，星座 容量达1000Tbits。整个星座可根据覆盖区域内的服务需求和数据流量情况，在低轨 和中轨之间进行“动态地分配流量”。计划2022年底前完成初期星座648颗星部署， 2026年8月前部署一半数量卫星，2029年完成One Web星座构建。
2020年9月，中国申请包含12992颗卫星的两个低轨卫星星座，多个国有和商业星座 计划开启。据《低轨互联网星座发展研究综述》（吴树范，2022年），2020年9月， 我国正式向ITU提交了低轨卫星互联网星座的轨道和频率申请资料，星座代号为 “GW”，共计12992颗卫星。目前国有集团提出鸿雁星座、虹云工程、行云工程和 天象星座等计划，商业航天公司有银河5G、微厘空间、天基物联网等计划。例如， 鸿雁计划由中国航天科技集团于2016年提出，该系统计划由300多颗低轨卫星及全 球数据业务处理中心组成，轨道高度约1000km，具备星间链路，能够使全球数据均 可回传国内落地从而保障海内外用户数据安全。2018年12月29日，鸿雁星座首颗试 验星由长征二号丁运载火箭（及远征三号上面级）携带发射成功并送入预定轨道， 预计到2023年将建设成骨干星座系统，为全球用户提供服务。虹云工程和行云工程 均属于中国航天科工集团的“五云一车”商业航天工程，虹云工程计划发射156颗卫 星，在1000km轨道上组网运行，实现网络无差别的全球覆盖。
（五）空间：2025 年前全球卫星互联网产值可达 5600 亿~8500 亿美元
全球卫星产业保持增长，在航天产业中占据主导地位。据SIA官网，全球航天产业在 2021年收入达3860亿美元，较2020年增长4%，卫星产业在其中占主导地位，收入 为2790亿美元，占比高达72%，2019年至2021年全球航天产业和卫星产业收入均保 持增长。在卫星产业中，卫星制造、发射、地面设备和服务收入分别为137亿美元、 57亿美元、1420亿美元和1180亿美元，地面设备对卫星产业贡献最高。据铖昌科技 援引欧洲咨询公司Euroconsult 2020年报告预测，2019年-2028年全球卫星制造和发 射的数量将比前十年增加4.3倍，2009年-2018年全球平均每年发射230颗卫星，预计 2018年-2028年平均每年发射990颗卫星，市场容量达到2920亿美元，卫星市场预计 将进入快速发展阶段。
（六）发展方向：容量更大、频率更高，高低轨卫星协同发展为趋势
卫星互联网通信向容量更大、频率更高的方向发展。高通量卫星相较传统卫星具有 无缝覆盖和高吞吐量的优势，在频谱空间资源日益紧张的背景下需求快速增长，从 而推动卫星互联网通信向频率更高的频段发展。2019年10月，SpaceX公司向国际电 信联盟ITU报送了30000颗卫星的网络资料，这一期3万颗卫星代号为Starlink Gen2。据《Starlink第二代系统介绍》（刘帅军等，2020），从频段来看，相比于第一代系 统仅采用Ku、Ka频段而言，Starlink第二代系统将使用Ku、Ka和E频段频谱。对于用 户终端下行链路最大2000MHz，上行链路最大125 MHz；对于关口站而言上下行最 大均为5000MHz。二代系统的容量、频率可用性和频率复用的增加，极大地增加了 可以服务的用户数量。
卫星激光星间链路较传统微波链路优势明显，受限于ATP系统性能等因素，短期内 激光星间链路无法完全取代微波星间链路，二者将协同工作。微波星间链路具有频 带宽、抗干扰能力强、组网灵活等特点，但随着卫星互联网技术不断发展，通信需求 快速增长，微波链路越来越难以满足需求，通信系统之间的干扰问题也日益凸显。与微波链路相比，激光链路优势明显，具体体现为：（1）调制带宽增加。现阶段卫 星激光链路使用频段远高于微波链路的通信频段，使通信带宽有效增加、通信容量 显著提升；（2）轻量化、小型化。光波的波长是射频与微波波长的1/100000~1/1000， 因此激光链路所需天线的尺寸远小于微波天线；（3）抗干扰与保密性能增强。激光 信号较小的光束发散角可以有效避免通信过程因受到其他信号的干而降低通信质量， 保证通信的可靠性。据《导航星座激光/微波星间链路协同网络拓扑与路由研究》（王 呈倬，2019），激光星间链路需配有复杂的ATP系统，通信条件严格，短时间内微 波星间链路难以被激光星间链路代替，激光星间链路与微波星间链路将在今后一段 时间内与微波星间链路长期共存，协同工作。
高低轨卫星协同发展，构建天地一体化信息网络是未来发展趋势。通信卫星的常用 轨道主要包括地球静止轨道（GEO）、低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）、 太阳同步轨道（SSO）和倾斜地球同步轨道（IGSO）等。目前卫星互联网主要布局 于地球静止轨道（GEO）和低地球轨道（LEO），不同轨道卫星融合已成为发展趋 势。高低轨卫星网络通过微波链路、太赫兹链路或激光链路星间相连，构建天地一 体化信息网络中的天基信息网络。据《我国低轨卫星通信产业发展现状及趋势分析》 （赵鹏等，2021），高低轨通信卫星各自优势存在不足，单独组网都无法满足未来 天基信息网络的需求，高低轨卫星联合组网，单星与星座互补是未来发展的趋势。
二、卫星互联网在国防军事领域的应用现状及发展前景
（一）军事应用：战场通信、态势侦查、导航协助、攻击和防御等
在侦察方面， “星链”低轨星座卫星数量多、重访周期短，每个国家上空很短一段时 间就会有几颗卫星过境 ，通过在卫星上搭载相应的传感器，可实现对全球近乎全天 候不间断的侦察和监视。据人民网2020年6月转载解放军报《美“星链计划”威胁太 空和平》新闻，2019年11月，美国国防部宣布筹划建设 “庄家”系统，力图通过低轨 道卫星收集数据，进行信息融合处理，覆盖全球范围。未来美军有可能通过“星链” 卫星载荷搭载有关的遥感器，其或将成为“庄家”系统的重要搭载平台，从而大大提高 对地监视侦察和太空感知能力，强化美军的侦察监视优势。
在导航方面，卫星互联网将进一步提升美军导航定位能力。据《美国“星链”低轨 星座军事应用前景探析》（杨广华等，2022），从技术上看，“星链”卫星具有比 GPS卫星更高的通信速度，可传输大量数据，通过卫星上的GPS接收器可以同现有 GPS卫星信号相结合，将“星链”打造成卫星定位和导航系统，可以将用户位置精 度达到30cm以内，同时，由于卫星信号较强，更不容易被地面干扰系统干扰。据称， 美国陆军研究得到初步结论认为，“星链”低轨星座成本低、不易被干扰，且精度更 高，可作为一种替代性的全球导航定位系统。因此，充分利用“星链”卫星轨道低、 信号强、密度高等特点，某种程度上可弥补GPS系统的不足，将进一步提升美军导 航定位能力。
在攻击和防御方面，美军可依托“星链”打造联通全域的作战系统，搭载导弹预警 载荷的多颗 “星链”卫星通过协作可在轨进行高可靠导弹防御。据《美国“星链” 低轨星座军事应用前景探析》（杨广华等，2022），各军兵种指控系统可通过太空 网络实现态势共享、协同作战，以及跨军兵种杀伤链的交联与闭合，打造以网制链 的优势。因此，美军可依托“星链”卓越的通信能力打造联通全域的作战系统，借助 于自身高位优势，综合集成能够实施透视信息、自主学习、连续跟踪、持续打击、实 时评估等任务的载荷或能力，构建起全时段可用、全链路赋能、全球域作战的太空 杀伤链。“星链”与“萨德”系统、“宙斯盾”系统、指控系统、预警跟踪系统等连 接，可实时将威胁目标信息传输至各作战单元，加快防空反导杀伤链的闭合速度。预警卫星实施全时探测，发现情况后迅速通过太空杀伤链“星链”通信层向全域作 战单元进行预警。“星链”和海陆空情监侦系统全程跟踪威胁目标，观测其发动机关 机点、预测其弹道和落点、研判威胁类型和真假弹头，并通过指控系统适时进行拦 截。此外，“星链”系统还可利用自动变轨能力，在必要时将待退役卫星推送至威胁 目标弹道实现碰撞式拦截。
“星链”等低轨卫星可作为整个太空杀伤链的信息传输层。低轨卫星向上能够作为 中高轨卫星的通信枢纽和太空计算节点，处理中高轨卫星对作战目标的跟踪、监视 等信息，实现更快、更大范围跟踪地面、海上及空中目标；向下联通全域作战指挥控 制系统和陆、海、空、电、网等多域作战力量，用“系统-系统”的数据交换方式取 代“人-机”的数据交换方式，从而将数据跨域、跨系统的交互时间缩短至毫秒级， 大幅提升杀伤链闭合速度。全域作战单元可通过“星链”实现星上数据和分域传感 器数据的共享共用，以及数据的一体化获取、处理、分发，将太空作战能力延伸至战 场末端。
（二）对抗星链：干扰上行、下行链路及转发器，定向能反卫星武器等
对抗“星链”或可基于现有电子对抗装备和手段。据《“星链”在俄乌冲突中的应 用及对策浅析》（刘业民等，2023），基于“星链”卫星用户工作模式示意图，干 扰或破坏其中任何一条路由都可以致使网络中断，其对抗“星链”可以参考干扰卫 星的上行链路、干扰卫星的下行链路和对卫星转发器实施硬摧毁三种思路。但短期 内无论是软杀伤还是硬杀伤手段，均处于一种被动的应对阶段，并未从根本上真正 实现与“星链”系统的抗衡。
“星链”卫星的庞大数量造就了其较强的抗毁伤性和韧性，使得传统针对单颗卫星 对的攻击武器失效。以美俄为代表的太空力量强国都拥有成熟的导弹反卫能力，但 成本较高。定向能反卫星武器如激光武器、粒子束武器或可有效对抗大规模低轨卫 星。此外，俄罗斯开发“白芷”反星链系统，能够有效侦察、定位星链终端设备，对地面通信终端实施有效打击；发展智能型反小型无人机系统，提升反无人机作战效 能具有重要意义。
从长远角度来看，反“星链”建议应从大力研发火箭回收技术、发展自身卫星系统 建设，以及研发低轨反卫星武器（如同轨伴飞平台）等方面入手。据《“星链”在俄 乌冲突中的应用及对策浅析》（刘业民等，2023），首先，应大力研发火箭回收技 术及“一箭多星”和“拼车”等发射模式。在太空资源有限的前提下，高昂的火箭发 射成本会降低我国在太空领域的竞争力，从而丧失了在太空领域作战的主动权。因 此，不仅需要加快研究火箭回收技术降低发射成本，同时也需要开发类似于“一箭 多星”和“拼车”的发射模式，提高卫星发射效率，从而能够快速构建国家的巨型星 链系统。其次，应大力发展自身的互联网卫星星座建设。根据国际电信联盟规定，轨 道和频谱资源以“先到先得”方式分配，后申报方不能对先申报国家的卫星产生不 利干扰。因此，抓住有利时机，提早建设和利用低轨星座系统，不仅能够抢占有限的 低轨轨道资源，而且有利于抢占频谱主动权。与此同时，应积极发展低轨道反“星 链”措施。在伴飞星与同轨“星链”集群距离极近的位置，对其实施相同时频域、精 确控制波束指向的瞄准式电子干扰，其干扰效果将远远超过设立在地面的干扰设备。此外，采用同轨伴飞平台，还可以搭载一定数量可分离的离子电推进器，破坏“星 链”卫星的姿态控制能力。
三、复盘：美国军用星座计划的需求动因及计划安排
（一）背景：从保障性为主的能力驱动，转向以作战应用牵引的威胁驱动
美国希望在太空中建立全面的军事优势。据《从美国国防太空战略看“星链”的军 事应用》（黄志澄，2020年），近年来美国在军事航天领域一直为未来的大国竞争 积极“备战”。例如，2019年12月正式通过国防授权法案建立太空军，成为第六支 独立武装力量。2020年6月，美国国防部向公众公开《国防太空战略概要》，该战略 围绕提升美国太空综合军事优势，对加快形成太空作战能力战略指导。
高轨卫星生存能力低，低轨星座或成发展趋势之一。据《美国军用低轨星座发展计 划及关键技术分析》（姚延风，2022年），美国国家安全空间（NSS）运行在地球 同步轨道上，为美军在全球提供持续性访问接入，对美国作战能力至关重要。在美 国当前太空架构中，每个星座都由少量大型精密卫星组成，虽然现役卫星功能强大， 但生存能力不足，如果卫星失效或被摧毁，则需要数年时间才能够更换，对战场产 生重大影响。低轨星座以其低时延、快速响应、功能扩展性强等显著优势成为体系 转型焦点。从技术角度看，巨型低轨星座高时空密度、高功能密度及超低时延的优 势，将大幅增强战术级作战保障能力，提高各军种联合指挥、协同作战，以及信息系 统及各类感知平台和武器平台一体化的体系作战保障能力。
美国发展低轨星座需求方向或可分为弹性分散、战术信息支撑，以及网云体系支撑 三大需求。据《美国军用低轨星座发展计划及关键技术分析》（姚延风，2022年）， （1）弹性分散需求，由美国空军航天司令部于2013年提出，目的是形成太空威慑力、 强化空间体系抗毁能力，并为太空作战域构建强大的装备体系，包括导弹预警卫星、 通信卫星、导航卫星、侦查卫星领域等。例如，在导弹预警卫星方面，根据最新规 划，未来美军将逐步取消昂贵的高预警卫星项目距，重点发展中轨、低轨预警卫星。（2）战术信息支撑需求，从技术角度，巨型低轨星座高时空密度、高功能密度及超 低时延的优势，将大幅增强战术级作战保障能力，提高各军种联合指挥、各军种协 同作战等。（3）网云体系支撑需求，拟充分利用大规模商业低轨星座成果，全面开 发软件定义、分布计算架构，加速一星多用、云端服务模式等。
（二）架构：提出 7 层下一代太空体系架构，千余颗卫星组成数十个星座
美国当前致力于创建一个“扩大数量、增加弹性”的太空体系架构，建立以组网分 布式小卫星为主的太空系统。美国太空发展局（SDA，2019年3月成立，现隶属于美国太空军）负责定义、规划和 组织建设美国未来的空间能力架构，并加快发展和部署新的太空军事能力，以谋求 美国在太空国防领域不断保持军事技术领先的优势。美国目前太空架构中每个星座由少量大型精密卫星组成，功能强大但生产能力不足。据《美国“下一代太空体系架构”分析》（胡旖旎，2021年），在美国目前太空架 构中，每个星座都由少量大型精密卫星组成，现役卫星虽然功能强大，但生产能力 不足，任意一颗卫星被摧毁或失效都可能对战场产生重大影响，需要探索新的平台。在目前的军事系统中，一两颗卫星的损失可能是毁灭性的，但由数百颗卫星组成的 卫星星座可以忽略一两颗卫星的损失，因此美国太空发展局致力于创建一个“扩大 数量、增加弹性”的架构，由数百颗承载多种有效载荷的小型卫星组成。尽管SDA 未来的太空架构由小型卫星构成，但不影响美国继续使用和建造大型精密卫星。
美国发布“下一代国防太空体系架构”概念，将更多利用小卫星星座，代替现有的 少量的、大型高价值卫星，以提高天基系统的灵活性和抗毁伤能力。美国将下一代太空体系建设的军事需求明确指向了导弹防御和太空对抗。据《美国 “下一代太空体系架构”分析》（胡旖旎，2021年），2019年7月，SDA发布第一份 信息征询书，将下一代太空体系建设的军事需求明确指向了导弹防御和太空对抗。SDA指出，在一些国家反卫星武器、网络攻击和共轨航天器不断发展的情况下，以 大型航天器为主的太空体系一旦被摧毁，短时间内难以补充，也就是弹性上不足， 同时现有太空架构和装备无法应对尤其是高超声速的及时预警和跟踪。美国提出新研制千余颗小卫星、组成几十个星座的“下一代国防太空体系架构”。据 《美国国防太空体系架构发展浅析》（任远桢，2023年），SDA于2019年首次提出 下一代国防太空体系架构的概念，计划与商业航天力量合作，快速开发和部署一个 激增的、多功能的由小卫星（50~500千克）组成的星座群，按照该体系架构规划， 预计将新研制千余颗小卫星，组成几十个星座，并通过国防部整合美国已有军事及 商业太空能力。
SDA建议的“下一代国防太空体系架构”由七层构成。SDA的征询书建议包含7层 架构，分别为传输层、作战管理层、跟踪层、监管层、导航层、威慑层以及支持层， 综合看提供包括层提供了通信传输、指挥控制、预警跟踪、侦察监视、导航授时、太 空控制及应急补充能力。其中，以太空传输层为基础以7层架构打造智能化的天基信 息网络，全面提升天基信息网络多域通联、情报感知、指挥控制决策、战略评估与支 援的能力，支撑未来全域作战目标，共同为面向未来的一体化联合作战赋能。
美国SDA的国防天空体系架构建设初步分为5个阶段、预计2030年完成。据《美国 国防太空体系架构发展浅析》（任远桢，2023年），美国SDA针对国防太空体系架 构提出的核心发展愿景主要包括三方面，如实现全球实时PNT（定位、导航和授时） 与通信传输能力、综合全面的天基感知能力，以及全维指挥、控制和执行能力。瞄准 该愿景，根据美国SDA当前的规划，国防天空体系架构的建设初步分为5个阶段，0 期至4期，每个阶段2年，预计2030年完成。
从卫星数量看，美国“下一代国防太空体系架构”拟包含千余颗卫星。例如，据《美国军用低轨星座发展计划及关键技术分析》（姚延风，2022年），美 国SDA将传输层和跟踪层作为近5年的建设重点，预算分别为36亿美元和18亿美元， 采取分阶段实施方式降低项目技术风险，逐步实现能力能力升级，目前已启动0期和 1期系统建设工作。0期预计2022年底开始部署，包括20颗传输层和8颗跟踪层卫星；1期计划与2024-2025年开始部署，包括126颗传输层和28颗跟踪层卫星。从整合项目看，据《从美国国防太空战略看“星链”的军事应用》（黄志澄，2020 年），SDA的新太空体系架构，对于传输层拟部署658颗，形成大规模低延迟去中心 化天基网状网络；对于跟踪层拟部署200颗，实现对先进导弹识别、告警、目标指示 和跟踪；对于监控层拟部署200颗，对时敏目标全天时全天候识别和看护；对威慑层 拟部署200颗、先进地月空间机动飞行器3颗，实现地月空间态势感知和快速介入。
（三）项目：黑杰克系统，由 60-200 颗、搭载军用载荷的商业卫星组成
美国国防部先进研究计划局（DARPA）2018年提出“黑杰克（Blackjack）”计划， 旨在开发演示全球低轨道高速网络的关键要素，为美国国防部提供高连接度、富有 弹性和持久性的有效载荷生态系统。
“黑杰克”项目是一个由运行在600-1300km低轨道上60-200颗卫星组成的星座。据 《“黑杰克”项目动向及应用前景分析》（李菲菲等，2020 ），2020年最初计划先 期开展20颗卫星演示项目，2021年发射首批2颗卫星，2022年发射剩余18颗卫星， 卫星轨道高度约1000km，分为两个轨道面，每个轨道面10颗卫星。后续根据项目进 展情况扩充至90多颗卫星。截至2022年5月，据《美国军用低轨星座发展计划及关键 技术分析》（姚延风，2022），美国国防部先进研究计划局授出12颗卫星平台的研 制合同，其中蓝色峡谷技术公司10颗，加拿大电信公司2颗。由于疫情和供应链等问 题，项目进度推迟，2022年9月蓝色峡谷技术公司交付了第1个“黑杰克”卫星平台。
项目分为五大独立部分和三个阶段执行。“黑杰克”系统通过多个通用商业化卫星 平台搭载通信、导航、侦察、预警等多类军用任务载荷，具备自主运行能力，包括有 效载荷、通用平台、自主和集成、发射、运控五个独立部分，分三个阶段执行：确定 卫星平台和有效载荷的需求；两颗卫星的在轨演示验正研发卫星平台和有效载荷；在低轨对拥有两个轨道平面的系统进行六个月的演示验证。未来用于演示验证的星 座将包含20颗卫星，每颗卫星拥有一个或多个有效载荷。
关键技术涉及商业化卫星平台、军用有效载荷以及频繁的技术升级。“黑杰克”基 于低轨即插即用设计新理念，试图建立可匹配多种民用平台的有效载荷生态系统， 设计尺寸、质量、功耗和成本较低的平台和有效载荷，探索实现由多个功能层组成 的大型低地球轨道架构的可扩展性和适应性的方法，适应高频次技术更新。Pit Boss 自动控制技术将作为项目的重点和难点，开发自主运行技术、网络保护和数据加密 技术、卫星资源和星座管理技术等关键环节。此外，“黑杰克”项目目标之一是实现 卫星高度自主自治以及新型主干网络建设，需要引入强大的边缘计算处理能力，聚 焦“调度、优化、路径”，解决基于时间和节点的运筹和规划问题。
具有高度的自主性和网络弹性，军事应用前景广阔。“黑杰克”系统可在星座级而 非节点级提供高可用性、高可靠性的任务保证，在低成本快速发射组网、业务传输 速率、系统性能等方面具备较高的弹性。“黑杰克”星座与在地球静止轨道运行的通 信系统能力相近，而成本只有后者一小部分，且延迟仅为100ms-200ms，信号强度 约是后者1300倍，通信速率更快。此外，低轨星座卫星数量多、敌对攻击目标锁定 困难，不存在“单点”遭破坏而影响整个系统能力运用的风险，有望改善卫星易攻难 守、攻强守弱的现状。在军事领域，“黑杰克”将在国防通信、指挥控制、情报监视 与侦察（ISR）、战术作战任务等方面发挥其优势。该系统可同时监测多个地理区域 并覆盖全球，显著提高美军的态势感知和情报监视与侦察能力；提供低时延、快速 全球战术通信，为军事行动提供战略支撑；完成导弹探测/报警、定位导航与授时服 务、军用加密通信及光电及红外成像等任务。
四、商业模式：Starlink 星座的成本构成与盈利分析
卫星互联网成本主要分为研制、发射、地面站建造和运维四大部分。据《Starlink 低 轨卫星通信星座深度分析》（徐冰玉，2021），目前，Starlink卫星通信星座的单颗 卫星制造成本为50万美元，SpaceX采用一次性论证和设计、流水线并行生产的方式， 缩短了生产周期，可实现日产1-3颗卫星的产能。采用猎鹰9号火箭发射，官方报价 6200万美元，按照一箭60星的方案来估算，其单颗星发射成本为100万美元左右。考虑到猎鹰9号可以多次重复使用，实际发射费用应远低于这个报价。并且，根据 SpaceX于2021年8月提供给FCC的信息，2022年Starlink卫星通信星座将采用 SpaceX公司研制的星际飞船来发射卫星，能够一次发射400颗卫星，在大幅提升网 络部署速度的同时，有效降低成本。
复用火箭带来成本节约或成为新趋势。据《SpaceX模式对电信运营商的挑战》（姬 天相，2022），SpaceX火箭控制器采用成本更低的X86双核处理器，通过同步计算 对比的方式实现高可靠性，其成本仅为传统控制器的约万分之一。另外根据计算， 猎鹰-9在回首后第二次发射报价将为首次报价的73%，依次计算到第八次发射报价 为首次报价的50%。SpaceX用了不足10年的时间实现了猎鹰-9火箭从首飞到一级回 收、一级复用、整流罩回收和整流罩复用。采用复用型猎鹰-9火箭发射服务的客户从 商业通信卫星运营商扩展到政府和军事部门。在积累火箭一级和整流罩回收和复用 经验的过程中，SpaceX持续改进技术方案，有效提高了火箭一级和整流罩复用次数 和效率并降低了回收成本。
卫星互联网绝对建设成本较高，但相比5G仍具有相对成本优势。据《Starlink低轨卫 星通信星座深度分析》（徐冰玉，2021），Starlink卫星通信星座的总投资额约为200 亿-300亿美元，合人民币1300亿-2000亿元，初期需要50亿-100亿美元才能全面投入 运营，待星座建成后预计收益300亿美元。根据目前Starlink卫星通信星座的规模， 在不考虑火箭重复发射的影响下，一箭60星，第一阶段1.2万颗卫星的发射成本约为 124亿美元。按照每颗卫星50万美金测算，4.2万颗卫星的制造成本约为60亿美元。再考虑到这其中还未包含地面测运控中心建设、系统的维护和运营等多方面的费用， 星座的建设成本与SpaceX估计数值基本吻合。根据麦肯锡预测，第一轮全球5G部署 将投入7000亿-9000亿美元，且2030年能够享受5G网络的只有美国、中国、欧洲等 较为富裕的民众。2021年中国移动、中国电信、中国联通5G资本投入预计超过1800 亿元，相比而言卫星互联网因其单星覆盖面积大、所需基站少等特点成本具有很大 优势。
初期阶段以政府采购为盈利主要来源。据《卫星互联网-构建天地一体化网络新时代》 （申志伟等著，2021），航天领域本质依然是各国政府主导的特殊专有化市场，即 使是商业化较为成熟的美国航天也是如此，主要通过政府采购实现盈利。2018年 SpaceX与美国空军研究实验室签署2870万美元的合同，研究项目是“使用商业太空 互联网防御实验”计划的一部分，目的是使美国空间可以利用通用的硬件使用多个 卫星互联网服务进行通信。2019年初美国航天局明确表示将从SpaceX等实施低轨道巨型星座计划的企业采购卫星物联网服务。2020年5月美国陆军与SpaceX签订协议， 内容包括美国陆军有权在3年内尝试使用星链宽带卫星网络传输数据，预期为公司带 来稳定收入。
商业化运营模式探索提速。截至2022年3月，SpaceX星链已累计发射低轨卫星超过 2200颗，并已开展美国部分地区的试收费运营；2022年5月，SpaceX公司宣布星链 互联网服务已覆盖美国、加拿大、英国、德国、新西兰、澳大利亚等32个国家。。据 《Starlink 低轨卫星通信星座深度分析》（徐冰玉，2021），目前星链提供Beta测 试用户接入互联网的定价为99美元/月，同时用户需要支付499美元购买星链终端设 备。截至2021年1月，美国仍有14%的人口约4200万人无法接入互联网，若其中3000 万人选择使用星链卫星互联网，按照套餐费99美元/月/人计算，星链仅移动互联网宽 带接入服务一年收入可达360亿美元，基本能够实现收益。此外，航海航空等特殊领 域有望采用卫星互联网，提供可观的收益空间。
争夺市场高地，维护国家安全。互联网行业具有较强正反馈效应，易形成“冒尖市 场”（Tippy Market）。星链等领先卫星互联网项目依托其先发优势，与车联网、物 联网、云数据、智慧城市建设等领域深度结合，并全面带动卫星制造、发射、应用配 套和服务等上下游产业链等同步发展，撬动全新的经济增长点，形成庞大的星链产 业链和技术生态圈，届时其他国家卫星互联网项目将由于用户规模等因素难以突破 其压制。且卫星互联网具有与5G相互提升、融合的发展潜力，一旦率先实现融合组 网将会对现有5G产业链造成巨大冲击，导致行业重新洗牌，甚至上升至国家科技变 革等更高层级。不仅如此，由于卫星互联网具有全球覆盖的特点，可持续提供无死 角信息化军事侦察和通信服务，支持海陆空军作战计划，同时对其他国家信息主权 和信息监管形成新的挑战。从网络市场和国家安全角度来看，卫星互联网战略意义 大于当下盈利意义。
五、投资分析
卫星互联网的基本内涵：（1）发展现状：高轨高通量卫星应用最多，低轨卫星互联 网时延优势明显，并与地面网络融合互补。（2）应用场景：卫星互联网可实现偏远 地区覆盖，典型应用包括为高速远距离场景提供网络解决方案，如军事、航空、航海 等。（3）政策支持：稀缺频谱资源、太空产业发展、信息化升级背景下，主要国家 对卫星互联网板块支持力度逐步加大，如中国2020年正式将卫星互联网纳入新基建 范围，发布多项政策支持其建设与发展。（4）现有项目：美国Starlink是目前在轨卫 星数量最多、发射频度最快的项目之一，而国内多个国有与商业星座计划正逐步开 启。（5）市场空间，根据哈工创投援引麦肯锡预测，到2025年前，全球卫星互联网 产值可达5600亿至8500亿美元。（6）发展方向，容量更大、频率更高，高低轨卫星 协同发展为趋势。
卫星互联网军事应用现状及前景分析：（1）应用场景，包括战场通信、态势侦查、 导航协助、攻击和防御等。（2）对抗星链，基于用户工作模式，对抗星链包括干扰 卫星的上行链路、干扰卫星的下行链路和对卫星转发器实施硬摧毁三种思路，如定 向能反卫星武器如激光武器、粒子束武器具备有效对抗星链的能力。
发展背景：维持太空优势，战略定位从保障性为主的能力驱动，转向以作战应用牵 引的威胁驱动。（1）建立太空优势。从美国19年成立太空军、20年发布《国防太空 战略概要》看，美国希望在太空建立全面的军事优势。（2）关注战场生存能力。现 有美国国家安全空间运行在地球同步轨道，由少量大型精密卫星组成，功能强大但 战场生存能力不足，巨型低轨星座的高时空、高功能密度，以及低延时优势，将大幅 增强战术级作战保障能力。（3）战略重大转向，美国在军用低轨星座上投入，反映 其太空体系建设从“以保障性为主，不考虑或较少考虑太空军事化环境”的“能力驱 动”，向“以作战应用牵引，应对非对称太空作战能力”的“威胁驱动”转变。
太空架构：提出7层下一代太空体系架构，千余颗卫星组成数十个星座。（1）规划 主体，美国太空发展局（SDA，2019年3月成立，现隶属于美国太空军）负责定义、 规划和组织建设美国未来的空间能力架构，并加快发展和部署新的太空军事能力。（2）发布“下一代国防太空体系架构”概念。2019年7月SDA发布“下一代国防太 空体系架构”概念，将更多利用小卫星星座，代替现有的少量的、大型高价值卫星， 以提高天基系统的灵活性和抗毁伤能力。（3）美国对军用星座的重视与巨额投入， 本质上是一种对现有装备发展的“对抗”与“反对抗”的关系。SDA指出，在一些国 家反卫星武器、网络攻击和共轨航天器不断发展的情况下，以大型航天器为主的太 空体系一旦被摧毁，短时间内难以补充，即弹性上不足，同时现有太空架构和装备 无法应对尤其是高超声速的及时预警和跟踪。（4）提出新研制千余颗小卫星、组成 几十个星座的“下一代国防太空体系架构”。计划与商业航天力量合作，快速开发和 部署一个由小卫星（50~500千克）组成的星座群，传输层、跟踪层、监控层、威慑 层等拟合计部署千余颗，其中传输层和跟踪层是建设重点，初步分为5个阶段，每个 阶段2年，预计2030年完成。（5）美国DARPA于18年提出由60-200颗、搭载军用载 荷的商业卫星组成的“黑杰克”计划。
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