低轨宽带星座是一场有进无退的冒险

Original 杨艳郭朝晖太空与网络 2022-04-11

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可以发现，铱卫星公司即使低价获得了前铱星公司的资产，包括完整的低轨星座和地面设施，以及成熟的用户终端设计和有关专利，也还处在负债经营之中。

投身于低轨道宽带通信卫星业务，这是一条开弓没有回头箭的不归路。

作者 | 杨艳郭朝晖

本文原载于《卫星与网络》杂志8月刊

最近几年，随着O3b运营和一网星座的推进，低轨通信星座再次成为商业航天界的热潮。受此影响，国内也提出了一批低轨星座的计划，其中包括航天科技集团的“鸿雁”、航天科工集团的“虹云”，也包括一批民营企业筹划中的宽带星座、物联网星座等。应该说，低轨通信卫星是小卫星星座中盈利前景最好的，但难度和风险都很大。本刊曾经专门讨论过这个问题。然而从业界实际表现看，难度和风险并没有吓倒创业者们。我们非常希望，这是业界充分认识和计算风险之后做出的选择。

从中国航天的科研能力来说，低轨宽带星座的技术问题迟早是可以解决的；融资问题，可以靠国有企业的金字招牌或者商业航天的发展潜力来争取；频率协调方面的问题，通过长期艰苦而细致的工作，也是可以解决的。真正的风险实际上在于经营。我们不妨在这里简单讨论一下，经营一个低轨星座要算哪些经济账。

//一万多个竞争对手//

首先来看看竞争对手。

在轨及计划中的国外低轨通信星座一览

从表1中的统计来看，国外已经发射和提出的低轨宽带星座，卫星总数已经超过万颗。需要注意的是，这些星座并不是静止轨道卫星领域常见的“纸卫星”，它们的背后都有强大的信息或者航天产业企业集团，并不是说说而已。其中三个规模最大的星座特别值得注意。

首先是太空探索技术（SpaceX）公司的“星链（Starlink)”，马斯克一度对这个计划的重视程度不高。但受到一网(OneWeb)星座高歌猛进的刺激之后，马斯克不但重新重视“星链”计划，还抢先发射了试验星。

波音公司的星座是人类历史上第一次把Q/V频段大规模用于商业卫星通信，也是第一次用于低轨道卫星通信。同时，这也是波音作为美国最强大的航空航天制造巨头之一，首次试水卫星运营服务业。

第三个是三星公司的星座。三星近期在手机上的颓势已经非常明显，虽然它在存储器件方面依然稳居世界霸主地位，但中国等国家和地区正在奋起直追，三星的危机感还是很深重的。因此，三星公司推出4600颗卫星星座的计划，在意料之外也在情理之中。依靠三星庞大而成熟的全球营销网络，这个星座有可能让三星从制造商转型运营商，同时带动韩国航天制造业的大发展，进而推动整个国民经济的升级。

//铱星公司年报摘录//

在已经入轨运行的星座当中，铱星（Iridium）无论在规模、轨道高度还是服务模式上，都最为接近国内企业倡议中的低轨宽带星座，因此用铱星来作为参照物，考察相关经济指标，是比较合理的。

我们从铱卫星公司的2017年年报中选取了一些重要的报表，呈献给读者。

铱卫星公司2013-2017年主要财务数据

（单位：百万美元）

铱卫星公司2013-2017年资产平衡表

（单位：千美元）

2013-2017年铱卫星公司服务总收入及用户来源

（单位：百万美元）

铱卫星公司2016和2017年现金流对比

（单位：百万美元）

铱卫星公司采购合同和意向情况

（单位：百万美元）

为了维持一个全球星座，铱卫星公司在全球建立了12个中心，有些是租用的，有些是在租用土地上自行建设的。国内商业航天企业如果打算建立和维持一个全球星座，可能也要按这个规模建立地面站体系。

铱卫星公司设施分布

//从两个重要趋势看客户在哪里//

可以发现，铱卫星公司即使低价获得了前铱星公司的资产，包括完整的低轨星座和地面设施，以及成熟的用户终端设计和有关专利，也还处在负债经营之中。2017年，铱星虽然拿到了4.48亿美元的营收，赚了4000多万美元，但现金成本也达到了4亿美元之多。而新一代星座的建设费用达到30亿美元之多。这绝不是一桩卫星上天之后就可以坐着收钱的生意。

因此，中国企业——无论国有还是民营——在投身于低轨道宽带通信卫星业务的时候，都必须认识到，这是一条开弓没有回头箭的不归路。特别是国有企业，如果发射了星座却不能实现成功的商业运营，会对后续的航天商业化乃至商业航天发展信心造成沉重的打击。铱星是破产过一次的，由于当时低轨星座竞争并不激烈，所以它才得到了一次重组和重生的机会。到2020年之后，当天空中飞行着上千颗甚至数千颗宽带低轨卫星的时候，一两个星座因为经营不善而退出，是不会得到挽留的。

经营星座和经营其他信息基础设施类似，有着类目复杂的成本，我们在这里给出一个简单的罗列：系统研发设计、卫星采购、发射服务采购、发射保险、在轨运行保险、地面站研发、地面站建设、用户终端研发、用户终端生产、办公场所成本、人力资源成本、补网卫星建造及发射成本、营销成本、管理和运行成本、税务成本、贷款利息。

根据业内人士的测算，以国内目前的人力资源成本和技术发展水平，研制宽窄带结合，并拥有舰艇自动识别（AIS）和民用航空自动识别功能（ADS-B）的星座，单星成本大约折合2亿元（全文货币单位：人民币）。要构建一个全球实时覆盖的星座，至少需要54颗卫星。再考虑到在轨备份，总计需要建造60颗卫星。那么卫星制造成本就是120亿元。

考虑到这样功能复杂的卫星，体积和质量不可能太小，因此单星发射费用平均5000万元是比较合理的估算，总计为30亿元。

在保险方面，一般新研制的卫星保险费用占卫星成本的20%左右。我们假设头两批12颗卫星采用这样的费率，保费支出1.2亿元。这12颗卫星入轨运行后即可视为成熟卫星，后续卫星保费将下降到卫星成本的4.7%，总计4.512亿元。在轨保险是卫星成本的3.9%，即为4.68亿元。

如此，星座建设的总成本大约是160.392亿元。需要注意的是，我们在测算中假设发射和入轨运行的成功率达到100%。如果有所挫折，建设成本还会进一步上涨。

我们还是假设一切顺利，星座运营方只需要投入160亿元就可以完成星座建设。然后，还需要投入资金建设卫星测控站，开发固定、便携、车载、航空、航海用户终端，建设电信港来联入基础电信网，并投资建设销售渠道。那么，总投资在200亿元左右是完全有可能的。

另外，虽然AIS和ADS-B服务并不需要星座完全部署即可以开通，但正常的话音和宽带业务是需要星座完全部署的。因此，必须在尽可能短的时间里把这200亿元变成可以运行的卫星系统。

这就对筹资工作造成了很大的压力。如果这是一个国家投资项目，200亿元并不是很大的数目。但作为商业项目就完全不一样了。即使大型国有宇航企业，也很难完全靠自筹资金解决这笔钱。可以选择的方式有合资经营、合作经营和商业融资。如果考虑贷款，当前的银行贷款利率在4.35%~4.9%之间，假设贷款总额为100亿元，那么每年就要拿出4亿多元来付息。这对于一家新兴企业来说不是个小数字。注意上文中铱卫星公司的报表，2017年支付的利息成本超过3.7亿美元。

这么多开支，所需要的钱都来自于硬件销售、工程咨询、运营和融资当中，最终来源于运营。也就是说，必须有客户买单。

为了让中国的低轨道星座取得成功，最重要的问题是建立用户基础。如果有足够的用户，合资、融资和贷款都会更加容易。

首先要明确，中国商业航天不能再求助于国内市场的保护。电子信息产业的发展历程已经证明，凡是勇敢走出国门参与全球竞争的，才能生存下来；凡是在国内享受“舒适区”的，最终都会迎来当头一棒。低轨星座是全球运行的，必须向全球争夺市场才有存在的意义。

在具体用户类型上，我们已经经过了多年的讨论和呼吁，即使不讨论所谓“光纤不能通达”的地区，众多的道路车辆、铁路车辆、内河船舶，遍布全球的海上航船，正在发展的无人机和通用航空，常规的民用航空，机动式部署的工程队伍和工程机械，都是低轨宽带星座的优良客户。

从铱星的用户分布，我们能看到另两个重要的趋势。首先，曾经挽救了铱星的政府用户如今在数量上只占略超过10%的比例，在服务收入上只占略超过25%的比例。商业用户已经成为铱星的主要收入来源。因此，政府虽然是商业星座的重要用户，但开发商业用户才是决定性的。其次，无论在商业用户还是政府用户中，物联网用户数量已经超过了传统的话音和数据用户，在营业收入中的占比越来越高。

我们在这里做一个年报中没有的对比统计，也就是物联网在铱星业务中的占比。

物联网业务在铱星业务中所占的比例

注：铱卫星公司年报中给出政府业务中的话音及数据用户和物联网用户各自贡献了多少营收。

可以发现，物联网业务在铱星业务中所占的比例在逐年递增，商业领域的物联网用户数量已经超过了话音和数据用户，而且以每年24%的复合增长率逐年递增。虽然物联网用户平均贡献的营业收入不如话音和数据用户，但长期来看，物联网营收占比超过话音和数据用户是必然的趋势。

因此，努力开发商业市场，努力开发物联网市场，同样是中国商业宽带星座成功的必由之路。

//“21点”星座带来的挑战与机会//

为了开发这样的市场，当然首先要解决相关的牌照问题，解决服务可靠性和易用性的问题，避免肥水不流外人田的“全产业链”思路，还要解决传统上卫星通信服务费太高的问题。

任何面向消费市场的产品和服务，性价比都是最具有杀伤力的促销手段。在消费者已经习惯了4G服务、畅想5G的今天，宽带卫星所提供的服务至少要和4G保持在同样的水平。或许有人会说，这个价格水平太不现实了。但是必须指出，向4G资费水平前进这件事，已经有不少人在路上了。首先是我们熟悉的美国卫讯，它通过Ka频段向消费用户提供的包月服务资费标准已经能和4G相提并论了。消费者不会关心自己的服务从哪个轨道上来，低轨道星座没有收费更高的理由。

我们还要给出一个杀伤力更强的数据，另一个以颠覆传统为日常行为模式的美国机构——国防先进研究计划局（DARPA）——最近选定了8家企业承担一个称为“21点”的宽带星座。用商业卫星平台加上专用的有效载荷，形成一个100颗规模的低轨星座，来为全球美军提供吉比特每秒级别的宽带通信服务。根据DARPA的想法，“21点”的单星制造成本在300~400万美元，发射费用200~300万美元。因此包含发射费用的单节点成本是6百万美元。相比之下，铱星的单星制造加发射费用达到了3750万美元。

如果“21点”星座的模式取得成功，那么相关企业必然会在低成本、高性能卫星制造和星座低成本运营上取得突破，把现有成本降低一个数量级。用户资费哪怕只下降一半，也将是颠覆性的。试想一下，一网星座的单星成本如今设定为50万美元，降低一个数量级，资费就会比现在更低。如果中国的低轨星座按照传统的模式制造和发射，显然会缺乏竞争力。

这样的低成本，对于今天中国的诸多宽带星座倡导者来说，似乎还是有相当难度的。但挑战也意味着机会，中国企业提出的几个星座都还没有发射，第一轮发射的卫星数量有限，还有机会积极引入颠覆性的技术来大幅度降低卫星成本和发射成本。如果企业秉承着服务客户的理念，一方面积极推动技术创新，用更低的成本来制造和发射星座。另一方面努力建立合理的资费标准和服务机制，按照永续经营的态度来运营企业，是可以在国内市场及中资客户当中站稳脚跟的，进而向世界拓展业务。

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