SpaceX的梦想与征途:Starlink星链计划
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SpaceX 是全球最激动人心的创新公司。⻢斯克对公司的⻓远愿景是开发人类殖⺠火星所需要的技术和资源,计划在2035年之前,将100万人安全送上火星,建立自给自足的殖⺠地。
SpaceX 的业务由四个部分组成:1)商业火箭制造与发射;2)卫星网络与通讯;3)地球旅行;4.深空探测。其中,商业火箭制造业务已经成熟,也是大家最熟悉的业务,形成了Falcon猎鹰(推进系统+可回收元件)、⻰⻜船(载货与载人)、星舰(载人探月、前往火星)的部署格局。
不过,火箭发射业务本身利润不高,Morgan Stanley 的一份报告中认为,这部分业务的基础估值约 11 亿美元,乐观估值是 245 亿美元;而真正撑起 SpaceX 目前 760 亿美金估值的,同时也是 SpaceX 最主要、离公众服务最近的业务是 Starlink 卫星网络业务,在报告中 Starlink 的基础估值约 400 亿美金。未来的乐观估值达到 1000 亿美金。
和 Epic Games 类似,SpaceX 正在利用其优势释放新的机会。火箭发射业务为 Starlink 提供动力,让卫星网络通讯能为全球电信带来新的、巨大的自由现金流。而 Starlink 会反哺 SpaceX 继续投资其核心技术能力,并建造星际飞船。
从商业模式上看,Starlink 的底层竞争优势是比光纤更低的成本,如果 SpaceX 能够在美国宽带市场达到10%的渗透率,可以每年创造100亿美元收入,70 亿美元的自由现金流,使 SpaceX 成为一个1500亿美元的公司;如果能够破坏式地服务全球市场,比如以10美元每月的价格服务全球10亿用户,就可以让 SpaceX 成为全球最值钱的公司。更重要的是,Starlink 将直接决定 SpaceX 绘制的太空蓝图的最终成败。
既然 Starlink 如此重要,我们今天将从其发起目的、发展历程、产品、优势和商业空间等方面详细了解。
以下是本文各部分要点,建议结合要点进行针对性阅读。
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01. Starlink:太空图景的基石
02. Starlink 的快速推进
03. Starlink 的产品结构
04. Starlink 的优势
05. Starlink 能切入什么市场?
06. Starlink 的竞争对手
07. 未来:Starlink 的商业空间
08. SpaceX 成功的启示
01.
Starlink:
太空图景的基石
Starlink 是 SpaceX 正在搭建的一项覆盖全球的高速互联网接入服务,由数千颗在低地轨道上大规模生产的小卫星组成,并与地面收发器共同运行。
2015年1月,Elon Musk 在西雅图举行活动,称 Spacex 已向国际监管机构提交了全球卫星互联网项目的必要文件,最终包括约 4000 颗低地球轨道卫星,并在五年内提供初始服务。
在那次活动中,Elon Musk 没有为该项目命名,但他说道:
“这个项目收益非常可观,是我们为在火星上建城所做的准备。长期来看,在火星上建设城市需要什么呢?有一样东西是肯定的,那就是很多钱。因此我们需要一个能挣钱的东西。”
换句话说,Starlink 的目的是为火星计划赚大钱。
Elon 还说:“从长远来看,我们现在讨论的东西,可以比喻为在太空中重建互联网。我们的目标是让大部分长途互联网流量以及约 10% 的本地消费者和企业流量通过 Starlink 传输。也就是说,90%用户的本地访问仍将来自光纤,而约 10% 的消费者业务和超过一半的长途流量由我们提供。”
目标
10% 的本地互联网流量通过 Starlink 传输
50% 以上的长距离互联网流量通过 Starlink 传输
曾为 Elon Musk 写过传记的 Ashley Vance 在 Bloomberg 中引用 Musk 的话 :
“我们的目标是创建一个覆盖全球的通信系统,超过以往所有的旧系统。”
文章中写道,数以百计的卫星将在离地球约 750 英里的地方运行,这比地球同步轨道上的传统通信卫星近得多。
卫星网络通讯分为两种,一种是近地轨道(LEO)网络(离地面 1000 英里),一种是地球同步轨道(GEO)网络(离地面22000英里)。近地轨道(LEO)网络可以更高效、更低损耗地传导数据,但是由于单颗卫星可覆盖面积有限,因此需要部署更多数量的卫星才能实现更广泛的覆盖面积。
Starlink 属于 LEO 网络,通过向太空投放近地卫星,在全球范围内为地面提供低时延、大容量的互联网服务。Starlink 相比于传统的卫星互联网,在信号传送效率上显著更高。同时相比于现有的地面互联网服务,因为不需要复杂的地面基础设施建设,因此可以覆盖更多因自然条件限制而尚未被互联网覆盖的偏远地区,触达尚未接入互联网的 49% 的世界人口。
在 Musk 的设想中,从洛杉矶到约翰内斯堡的互联网数据包将不再需要经过几十个路由器和地面网络。相反,数据包将进入太空,在卫星之间跳动,直到到达离目的地最近的卫星,然后返回地球上的天线。光速在太空真空中比在光纤中快 40%,长期目标是成为长距离互联网流量的主要传输手段,并为人口稀少地区的居民服务。
马斯克将该系统描述为任何人都可以使用的“一个巨大的全球互联网服务提供商”。但这并不是他的终极目标,他还想做得更大。Starlink 只是这个计划的基础,未来他想要到达火星,在未来几十年里在火星建立一个殖民地。他认为对火星计划来说,这样一个全球通信网络是很必要的。
“我认为这件事需要人做,而且我没有看到其他人在做。人们不能指望 Starlink 在五年内就活跃起来,毕竟它很费钱,但长期来看,这是 SpaceX 重要收入来源,有了它我们才有钱在火星上建城。”
02.
Starlink 的快速推进
据两名了解情况的 SpaceX 员工称,项目刚开始时,马斯克在华盛顿州雷德蒙办公室解雇了当时的高级管理团队的至少 7 人,因为团队对于开发和测试 Starlink 卫星的速度产生了分歧。
马斯克以制定魔鬼 DDL 而闻名,他迅速解雇了一批经理,并从加州的 SpaceX 总部带来了新的经理,他们的任务是:在今年年中发射 SpaceX 的第一批美国制造的卫星。
Musk 觉得starlink开发进度应该快一点,但管理人员不同意,Musk 就把整个管理团队都 fire 掉了。换了SpacX 的管理团队。其中被开掉的 VP Rajeev Badyal 想要至少多 3 次迭代,Musk 则想要更快、更便宜、更简单。Rajeev Badyal 之后在 Amazon Project Kuiper satellite 工作。
Musk 觉得 Starlink 开发进度应该快一点,但项目高管不同意,Musk 于是把整个管理团队都炒掉,换了SpaceX 的管理团队。其中,被开掉的高管之一就是SpaceX 卫星部门的副总裁 Rajeev Badyal。Rajeev Badyal 想要至少多 3 次迭代,Musk 则想要更快、更便宜、更简单。这之后,Rajeev Badyal 开始在亚马逊领导一个代号为 Project Kuiper 的太空项目。
从此之后,Starlink 开始步入正轨。
2016年11月,SpaceX 向美国联邦通信委员会(FCC)提交了一份使用 Ku 和 Ka波 段卫星的固定卫星服务的非静止轨道(NGSO)卫星系统的申请。
2017年3月,SpaceX 向 FCC 提交计划,在 NGSO上发射第二个由 7500 多颗 V 波段卫星组成的轨道外壳。
2018年11月,SpaceX 获得美国监管部门批准,在之前批准的 4425 颗卫星之外,再部署 7518 颗宽带卫星。
2019年2月,SpaceX 向 FCC 提出申请,要求获得运营多达 100 万个固定卫星地面站的许可证,这些卫星将与其 NGSO 通信。
计划发射的 12000 颗卫星
总的来说,马斯克计划部署近 12000 颗卫星,以后可能扩展到42000颗。最初的 12000 颗卫星计划在三个轨道中运行。
第一步:在 550 公里高度部署 1440 颗卫星。
第二步:在 1150 公里高度部署 2825 颗 Ku 波段和 Ka 波段光谱卫星。
第三步:在 340 公里高度部署 7500 颗 V 波段卫星。
现在卫星运行的情况:
发射卫星总数:约1800颗(2021年6月24日)
在轨卫星总数:约1500颗(2021年7月4日)
2020年,Starlink 业务已经在美国北部和加拿大进行了个人用户初步测试。此次测试中,Starlink 卫星的下载速度可保持在 11Mbps 到 60Mbps 之间,上传速度在 5Mbps 到 18Mbps 之间,延迟可维持在31ms 到 94ms 之间。随着卫星数量的增加,其能提供的服务则会进一步优化。
费用方面,SpaceX 向测试版客户收取每月 99 美元的费用,还有 499 美元的预付费用,用于购买卫星天线和相关套件。报告说,该服务的速度在 50-150 Mbps 之间。虽然Starlink的服务比一些主流的宽带产品价格更高,速度更慢,但随着公司规模扩大,建立更多卫星和地面站,并有更多的用户,这两项指标都有可能改善。
03.
Starlink 的产品结构
在我们的日常生活中,尽管无线通信越来越多,但数据的主要传输方式还是通过光纤。
不同国家的骨干网络是通过海底光缆连在一起的。比如说,中国有 4 个登陆站和 8 条海底光缆;全球的互联网则由 230 多条海底光缆和各个国家的骨干网络串联。
WiFi 和 4G/5G/6G 只是地面通信的末端部分,是互联网入户时的两种主要方式。
一种是骨干网络接入小区后,在小区里实现光纤入户,然后连接 WiFi 设备提供网络服务。另一种是以4G/5G为代表的移动通信互联网,通过基站提供数据传输服务,而基站与整体的地面通信网络之间还是通过光纤传输数据。总体上是【终端-无线-有线-无线-终端】的过程。
Starlink 和上述传输方式不同,提供的是一种独立于地面通信互联网的空天通信互联网。
Starlink 的用户终端通过无线路由器连接到天线,天线又和卫星连接,数据在卫星间通过激光传输,最终通过另一颗卫星与该卫星覆盖区域的地面天线传输到另一位用户终端设备上。以此构建起覆盖全球的网络服务。所以数据传输主要是经过【终端-无线-卫星-卫星-无线-终端】的过程。
因此,在Starlink的系统中,数据传输有三个重要部分:用户与天线的连接,天线与卫星的连接,卫星与卫星的连接。
用户与天线的连接,使用的是比较常见的2.4GHZ/5GHZ的WiFi5.0技术。
天线与卫星的连接,使用的是Ka(26.5Ghz-40Ghz)/Ku(12Ghz-18Ghz)波段无线电,地面通过天线与太空中的卫星实现实时数据传输。
根据香侬公式(参见 Appendix)一般来讲频率越高,传输速率则越高,但在大气层中的衰减也更大,传输距离也就越短。而如果想通过增加发射功率来提高传输距离,则对发射设备的天线口径与发射功率又提出要求,而口径与发射功率又受限于卫星的重量与太阳能电池板大小、光电转换效率。目前来讲starlink的Ka/Ku波段通信已经是全球领先的技术方案,再高的Q/V波段极容易受到雨水、降雪的影响。作为对比我国2020年7月9日发射了首颗 Ka/Ku 波段通信卫星“亚太6D”,刷新了国内同类通信卫星的纪录。
卫星与卫星之间的连接,主要通过激光进行。地面通信不仅有光纤,还有极为复杂的路由、中继、交换、调配环节,这些环节不仅要求复杂的算法协议,也伴随着大量的硬件负载。而这些在太空中,大部分都是通过激光通信(少部分是V波段无线电)实现的。
当 A 地与 B 地设备通信的时候,需要两地的天线将信息发送到各自区域对应的卫星上,然后通过卫星间激光进行传输。每颗卫星有 5 块碳化硅面板,用于发射激光与周围的卫星时刻保持联系,并传输数据。在太空接近无损环境下,卫星可以不考虑衰减,直接使用频率极高(Thz级别)的激光,实现快速大容量的通信。此外,由于卫星处于近地轨道,飞行速度比较快,一颗卫星能服务一个终端的时间大致只有8-10 分钟,一旦飞过就需要另一颗卫星来交替服务。面对这些复杂的局面,Starlink还会发射更高轨道的卫星(1000km级别),专门用于星间的信号调配与传输。
终端天线连接,地面卫星通信,星间激光通信。在这三个最主要的模块里,Starlink 已经验证了技术,在今年的个人用户初步测试中,Starlink 卫星的下载速度可保持在 11Mbps 到 60Mbps 之间,上传速度在 5Mbps 到 18Mbps 之间,延迟可维持在 31ms 到 94ms 之间。
04.
Starlink 的优势
低时延
低轨道地球卫星 (LEO) 的轨道离地面非常近,Starlink 的卫星主要在 300-1000km 的距离,使得上下星的信息传输理论上可以低至 3.6ms,信号在系统中的传输采用激光通信,传播速度接近光速。相比之下,光在光纤中以全反射的方式的传播,传播距离较长,且在玻璃中的传播速度相比真空较慢,综合下来在光纤中的传播速度只有真空中的2/3。在北京-纽约这种级别的过万公里的通信上,通过 Starlink 传输数据时延有机会达到 40ms,而通过光纤传播的时延的物理极限时 60ms。
覆盖范围广
传统的地面通信需要借助大型光缆完成城市、国家到个人之间的通信传递。所以网络服务必须以铺设光纤为前提,而光纤只能以[跨海电缆-骨干网络-小区网络-光纤入户]的[点-线]形式进行拓展,所以在广泛的人口稀疏地区,光纤铺设不能触达之处。地面通信网络很难提供互联网服务。
而在地球LEO轨道的卫星,在飞行期间,卫星可以对其下的500-1000公里半径范围形成覆盖,将终端连接形式从【点-线】状改为了【面状】。其次,由于卫星以第一宇宙速度在地球轨道平面上高速飞行,平均 1-2 小时绕地球一周。所以一旦卫星成网,覆盖美国即意味着覆盖全球。因此 Starlink 具有广泛的覆盖空间。
容量相对较大
Starlink之前的卫星通信与网络服务一般是由中高空轨道卫星提供,但一般来讲,由于轨道位置相对较高(2-3.6万公里),传输距离比低轨卫星长几十倍甚至上百倍,时延较长。更重要的是,由于轨道较高,覆盖范围较广,单颗卫星服务地面范围较大,服务终端数过多,因此单个终端所分的的容量较少。目前世界上最大容量通信卫星是在 GEO 轨道的 ViaSat-2,其通信容量 260Gbps,是 Starlink 卫星的10倍,但是其覆盖面积是 Starlink 卫星覆盖面积几千倍,因此对于单个终端来讲,Starlink能提供相对较大的通信容量。
成本相对较低
5G 基站由于频率较高,覆盖范围较小,大致 800-1000 m,意味着基站数量会急速增加,成本会迅速上升,预计美国仅 5G 基站成本就会达到 1500 亿美元,而 Starlink 的整体建设成本在 1700 亿美元(1300亿用于用户终端建设)。地面通信需要借助光缆,相较于太空基本无损也不需要介质的激光通信,光缆的建设成本较高而且损耗较大,Starlink每GB带宽成本是光纤的1/10,折旧周期是光纤的1/4。此外Starlink的卫星制造与发射均存在显著的成本优势。
05.
Starlink 能切入什么市场?
Starlink 提供的是覆盖全球广大范围的低时延大容量互联网服务。他的星间通信是最大的优势,可以不像光纤一样受到地理位置的限制,覆盖地球大部分地区。而后者受限于光纤/中继设备/基站等建设成本的影响,只有在人口相对密集的区域建设才具有经济价值。
不过,卫星通信也会造成一些限制:
卫星的重量大小(受限于 SpaceX 火箭的承载力)会限制太阳能电池功率和天线大小,进而限制发射功率,加上高频率波段在大气的衰减问题难以解决,这一物理限制使得 Ka/Ku 波段基本成为了能选择的上限。发射功率和频段的限制意味着,在当前没有在物理上突破香侬定理的前提下,Starlink 的星地传输速率受到限制,大致维持在几十到几百 Gbps级别,而光纤通信会比这高4-5个数量级。
这意味着,单颗卫星在直径 1000km 的范围内,基本不可能满足此区域大量用户终端同时使用所带来的速率/容量需求。不同于地面可以较为轻松的加负载提升传输速率,卫星的带宽相对固定,意味着只有为 1000 公里内的部分用户提供服务,才能保证低时延和大容量。
未来 5G/WiFi6.0 的发展,用户终端的数据量进一步提升,这会带来更多的挑战。这也意味着Starlink在速度上很难比5G/WiFi6更快,从容量上也不具备竞争的可能性。
尽管如此,空天互联网系统仍然有许多非常适合切入的市场。
1. 偏远地区的宽带接入:
按照马斯克的估算,全球有 30 亿人未能接入宽带,Starlink 可以占据其中 5~6% 的用户。大致在 1-2 亿人,这也是 Starlink 的设计所能服务的人数上限,或许未来有机会突破。
2. 运营商市场:
稀路由区域的 backhaul 业务是传统卫星与地面网络融合的典型应用。模式成熟,市场较大。根据 NSR 的统计,未来 5 年的复合增长率可望达到 20%。
3. 航空和海事、铁路宽带:
NSR 预计到 2025 年全球机载客舱宽带接入市场达 46.5 亿美元,年均增长率23%。根据 APSCC(卫星通讯委员会)的统计,当前的海上产业包括 80000 艘商船,邮轮和政府船只,370万艘渔船,以及 1400 多个海上石油钻井平台。2023 年配备高通量卫星终端的远洋船舶数量将快速增长到 22000 艘,总带宽需求将有望超过 150Gbps,并在之后几年继续快速增长。过去 GEO 在该领域只能提供非常有限的通信服务,时延甚至达到秒级,容量极为有限,因此 Starlink 具有绝对优势。
4. 军用及政府市场:
Starlink 设有星间链路,较少依赖境外关口站,测控站在美国本土。Starlink 在全球范围提供的通信服务能给美军带来领先别国数代的信息化能力,这些技术特点对美国军方具有特别吸引力。2019年9月-11月,首批组网卫星一就位,美空军即展开了通讯试验。
5. 车联网:
业界一直都对把特斯拉汽车与 Starlink 绑定寄予厚望。当然,车联网绝不仅仅是浏览网站。把 Starlink 和物联网的概念相结合,拓展更多的应用,是这一业务的希望所在。
6. 企业宽带接入:
石油开采、时延要求高的小众市场-金融,电子游戏、远程医疗和教育等。根据 GEO卫星市场的经验,企业宽带市场占全部卫星业务收入的 5%-10% 之间。但由于 LEO 卫星能提供完全不一样的带宽和速度,尤其是越远距离,时延优势就更明显,因此新的应用场景应当会持续迸发。
7. 其他小众市场:科考、探险、应急救灾、重要网络的备份等。
8. 通信市场
虽然 Starlink 能在一万亿美元的互联网市场提供差异化服务,作为地面 ISP 的补充,但更重要的是能否在 2.8 万亿美元的通信市场中占据一定份额。
目前来看,地面通信市场需要有较好的覆盖范围,需要与终端设备保持较好的联系,但是当前天线难以小型化的情况下,能接收到 Starlink 信号的区域仅限于天线附近的较小区域,与通信服务的场景并不相符,因此看很难切入通信市场,但是由于 Starlink 的优势也非常明显且特殊,因此并不排除马斯克能与传统运营商在一些领域展开合作,通过商业运作从而切入该市场。
与地面通信形成互补,为全球范围内地面通信难以覆盖、或者经济上不划算的地区提供低时延和大容量的互联网服务,是Starlink能实现的。
06.
Starlink 的竞争对手
空天通信首先需要频段资源和轨道资源,这意味着较高的政府背书,因为中美俄欧之外的地区很难在国际电信联盟(ITU)占据话语权,所以被排除。
此外还需要极高的通信科技水平、卫星发射能力、资金,这意味着要有国家意志的推动或者尖端军事技术的转移支撑,以及几百甚至上千亿美元的成本才可能建成,而当前俄罗斯与欧盟则很难支撑庞大的资金,中国的技术水平存在较大差距。
而制造这种高精尖卫星需要全球范围内的顶尖工艺,由于关键器件生产厂家主要是美、欧、日,产能有限且对中国禁运,加上中国火箭运载能力有限,以及关键技术短时间难以突破。因此唯一有可能成为对手的只能说是以贝佐斯为代表的,能拿到马斯克同等市场、政府、军方资源的人,但是由于马斯克自身拥有 SpaceX 的火箭运载能力,且很难被突破,所以马斯克基本是唯一可以建成空天互联网的人,全球范围内很难有竞争对手。
下表是一些同领域的公司,其中包括亚马逊的 Kuiper 计划,也和美国 FCC 达成了合作。这些公司中实力较雄厚的 OneWeb 已经宣布破产,其余公司大多还在产品计划阶段。和 SpaceX 差距较大。
07.
未来:Starlink 的商业空间
我们从偏远地区的宽带、卫星专网市场以及车联网市场来看 Starlink 未来的商业空间。
1. 偏远地区的宽带接入业务
北美地区每年可以创造 100-200 亿美元收入,全球范围内潜力巨大。
2019年底,FCC 的报告认为美国有21M的人未接入互联网服务(未能接受到25Mbps/3Mbps 的宽带网络和5Mbps/1Mbps的无线网络服务),如果按照用户平均速率(Median speed)测算,未达到这一标准(未能接受到25Mbps/3Mbps 的宽带网络或者10Mbps/3Mbps的无线网络服务)的人口有 6600 万。目前普遍认为该数据存在较为严重的低估,尤其在新冠疫情的冲击下,北美地区高速宽带覆盖相对不平衡的现象逐步暴露出来,微软估计美国未能被良好服务的人(低于25Mbps下载速率)达到 1.57 亿,BroadbandNow 认为这一数字在 4200万。综合来看整体数量级应该在 5000 万左右。
值得注意的是,FCC的报告指出,乡村与部落地区,即使未能被良好服务的用户,家庭中位数收入也在 $4.5w 以上,有能力订阅高速互联网服务但未能被满足需求。因此偏远地区的宽带接入服务市场较为广阔。
FCC报告:美国各地有/无宽带覆盖的人口密度与收入水平
如果按区域计算,美国只有 29%的区域接入了 100Mbps/10Mbps(相当于4G速率)速率以上的宽带网络。即使是 25Mbps/3Mbps的宽带速率,也仍有40%的地区无法获得满足。这意味着美国人口的空间分布非常不均匀,以光纤为骨干的地面通信网络只能服务人口相对稠密区,广泛的乡村和部落地区未能被较好的覆盖。无论在城市、乡村、还是部落地区,地面光纤通信只能向人口密度相对较高的区域提供服务。
图:美国接入宽带的人口比例
从全球角度看,全球宽带发展仍不均衡。有 37 亿人未接入互联网,这些都可以是卫星互联网宽带服务的的潜在用户。比如说,非洲国家的宽带渗透率不到 2%。大量地区居民难以获得网络基础设施,部分原因是当地政府基础设施建设能力较弱,而宽带网络的建设对施工、光纤等资本开支项目要求较高,短期供需矛盾难以平衡。Starlink 具备全球宽带服务能力。在没有网络覆盖的地区,用户可以选择 Starlink 作为网络服务商。
在北美地区,如果能为10%的人口提供互联网宽带服务,即可每年创造 10亿美元收入,70亿美元的自由现金流,按照 5000 万的未覆盖人口数据,按110M带宽, $80/Month的市场均价计算,如果Starlink 在能够在未接入宽带市场中占据1/3的市场份额,互联网宽带接入服务就可以达到$16B。仅北美市场就可以支撑一家 1500 亿美元的公司,且市场天花板极高。
2. 行业级卫星专网市场
卫星通信此前定位主要是地面网络的补充和特定场景的应用。历史上卫星通信服务是光纤、铜缆之外家庭带宽的补充,主要应用在固网难以接入的场景,如非洲部分国家,以及海上、机上通信场景、科考应急通信等。整体上分为军方/政府与民间商用两个部分。
Starlink 对铱星计划形成全面优势,并屡获国防部支持
美国国防部一直是卫星通信专网的用户,由于军队活动区域往往不在商业通信覆盖范围之内,过去多是通过发射军方卫星或者通过美国卫星通信公司提供服务,目前美国全部卫星数量虽领先全球,但也只有1425颗,其中政府与军方卫星381颗。政府军方、政/民、军/民卫星总共403颗,包含同步轨道卫星29颗, GEO 93颗,MEO34颗 ,LEO 低轨247颗,403颗中只有143颗是通信卫星,相对美军全球覆盖、快速反应、精确指挥的的需求,目前的通信能力远远不能满足。
由于自有卫星远远不能满足美国政府、军方的通信需求,所以会有一部分美国商业卫星通信公司承担相应任务,2019财年,美国官方就为拥有78颗通信卫星的铱星公司贡献了 0.97亿美元收入,占比公司服务收入 22%。但仍是杯水车薪, 新近提交的2021年的美国国防部预算草案,就提出使用8.58亿美元解决卫星通信堵塞的问题。
Starlink 对铱星计划形成全面优势,并屡获国防部支持
美国国防部一直是卫星通信专网的用户,由于军队活动区域往往不在商业通信覆盖范围之内,过去多是通过发射军方卫星或者通过美国卫星通信公司提供服务,目前美国全部卫星数量随领先全球,但也只有1425颗,其中政府与军方卫星381颗。政府军方、政/民、军/民卫星总共403颗,包含同步轨道卫星29颗, GEO 93颗,MEO34颗 ,LEO 低轨247颗,403颗中只有143颗是通信卫星,相对美军全球覆盖、快速反应、精确指挥的的需求,目前的通信能力远远不能满足。
由于自有卫星远远不能满足美国政府、军方的通信需求,所以会有一部分美国商业卫星通信公司承担相应任务,2019财年,美国官方就为拥有78颗通信卫星的铱星公司贡献了 0.97亿美元收入,占比公司服务收入 22%。但仍是杯水车薪, 新近提交的2021年的美国国防部预算草案,就提出使用8.58亿美元解决卫星通信堵塞的问题。
美国防部对外公布预算
目前来看,除铱星外的美国商业通信卫星仅为220余颗,而目前已经升空的 Starlink 通信卫星数量(1000余颗)就已经超过了美国军方与商用通信卫星数量之和。从长期的角度讲,Starlink能为美国军方和政府提供革命性的通信能力提升。
Starlink将在100亿市场规模的商用卫星通信场景中占据多数份额,并极大地扩大了应用场景
在机上、海上通信、科考、森林防火、探险等方面,卫星专网都有广阔的空间。现有市场的服务商卫星数量相对较少,除 Starlink 外,全球只有550颗民用商用通信卫星。且多数处于GEO轨道,带宽容量在10Mbps以下,甚至大部分在Kbps级别。Starlink的100Mbps级别带宽和ms级别延迟具有绝对优势。
除了抢占原有卫星通信的市场份额外,Starlink在卫星数量、终端成本、延迟、网络速率、覆盖范围等方面的绝对优势,会极大的拓宽应用场景。高速宽带会成为全球民航飞机、运输船、游轮等的标配。
目前全球的卫星通信专网共计接入了5500万个终端,大约100-200亿美元的市场规模,这些都会是Starlink 的潜在客户,而且 Starlink 也对这个市场的其余玩家形成压倒性优势。且随着应用场景的拓展,卫星专网的市场规模会进一步扩大。
以保守角度来看,目前全球有 2.59 万架民航以及 10 万辆国际商船,他们使用的海事卫星通信服务价格为 1000-1500 美元/月,速率在kbps级别。Starlink以1000美元/月的价格提供 100 Mbps的速率时,每个月会创造 15.6 亿美元的年收入。
如果 Starlink 能以 100 美元/月的价格抢占专网终端 20% 的市场份额,就能创造 120 亿美元的年收入。
3. 车联网市场
全球车联网仍在早期的探索中,iHS 认为全球车联网的连接数量在百万级别,而目前的服务主要是汽车上网进行固件、地图更新等。MarketWatch 认为 2018 年全球 V2X 市场规模为 8.6 亿美元。但汽车被认为是下一代多媒体终端,因此到 2025 年该市场规模可达 60.8 亿美元。
现在车联网市场的主要玩家有:
高通-华为:推出了基于蜂窝网络的 C-V2X 方案。2016 年两家厂商在 3GPP 推动全球车联网标准 LTE-V2X 落地,并于 2018 年上市了 V2X 芯片高通 9150 和华为 Balong 765 等,目前成为主要车厂商用的基础平台,受到奥迪、宝马等车厂支持。
丰田、大众——推动 DSRC。丰田等车厂此前在美国积极推动 DSRC 标准商用,但美国最终选择 C-V2X 模式;大众在欧洲推动 DSRC 商用,目前仍没有最终结果。
现有车联网方案主要是基于 4G、5G 通信制式,但是没有考虑卫星通讯制式。一旦 Starlink 商用,特斯拉可以成为第一批接入终端,提供全球通信+导航服务。同 Starlink 想法类似,2020/3/3 吉利科技集团正式进军商用卫星领域,计划于 2020 年展开全球首个商用低轨导航增强系统验证。
即使保守计算,目前全球保有量超过 100 万辆的特斯拉电动车也为Starlink车联网提供了稳固的基本盘。随着特斯拉电动车市场份额的增加,Starlink车联网也会迎来迅速的增长。
从Starlink为偏远地区接入宽带,行业级互联网,和车联网市场 3 个方面,可以看到Starlink已经拥有了较为广阔的商业空间,每年可以创造数百亿美元的收入。由于相较旧有的卫星通信网络,Starlink 在时延、带宽、速率方面的革命性进步,Starlink 必定会在上述几个最为基础的服务之外,催生更广泛的生态,提供更为丰富的服务,也有可能通过与其余运营商的协作,切入万亿美元级别的通信市场。
08.
SpaceX 成功的启示
让我们回到 SpaceX 全部业务的视角,来看看要建造这样一家伟大的创新公司需要些什么:
1. 一个真正改变世界的使命,来吸引伟大的人
在创立SpaceX之前,马斯克就已经与世界上最杰出的火箭工程师之一,以及未来的美国宇航局局长建立了关系。这是因为这项激励公众走向太空,建立火星社会的项目实在太让人兴奋了。
2. Show, don't just tell. 当一家公司在建立一个技术高深、难以理解,并且远在天边(无论是字面意义还是实际意义)的业务时,尤其需要展现自己。要弄清楚如何在每一件事情上都编织一个引人入胜的故事。
SpaceX直播一切。Starlink 的发射、第一次载人任务、可回收火箭的尝试等等。尽管这需要巨大的透明度,并且可能会有负面影响,但毫无疑问,它已经吸引了公众。而且助长了大众对马斯克的崇拜。
3. 政府政策催生了机遇
美国宇航局的新采购政策降低了纳税人的成本,也给了 SpaceX 获得这些合同的机会。他们从仅仅分包火箭部件,到承包整个发射计划。如果不是政策的这一变化,SpaceX 就不会是现在的样子。
这一主题也适用于特斯拉 2008 年的能源部贷款(先全额后部分偿还)以及 KeepTruckin 在安全运输市场的定位。
4. 最好的公司对他们最好的客户持开放态度,并紧跟市场。
SpaceX 认为其客户将是新的微米卫星(microsat) 和立方卫星(cubesat) 公司。但事实证明,正如 SpaceX 总裁格温·肖特韦尔所观察到的那样,就连美国宇航局和空军也对此感兴趣(并带来了巨额合同!)开放态度带来了 SpaceX 与美国国家航空航天局的合同,该合同将成为资助星际飞船等新创新和 Starlink 等新业务的引擎。
5. 建立一个自下而上的成本模型来削减成本,释放机会。
马斯克在俄罗斯之行后的成本模型电子表格揭示了 SpaceX 的一个基本见解:基于材料成本,太空旅行的成本应该低得多。它显示了成本+定价结构和许多许多层次的分包带来的难以置信的利润。这是SpaceX竞争实力的来源之一,也激发了火箭可重用性等降低成本的创新。他最终为纳税人带来了更低的成本,并通过“rideshare”计划带来了低成本的运载火箭。
对于特斯拉来说,对定价保持透明会让对手很难竞争。
6. 艰巨、宏大的使命需要时间和耐心。
SpaceX 已经创办 18 年了,比 Facebook 还久,而它的使命还远没有达成。这是一段艰难的旅程,尽管马斯克个人投入了 1 亿美元进行了三次发射,Founder's Fund 进行了反向押注,美国政府一反常态地迅速决定授予 SpaceX 第一份合同。此外,该公司决定避免公开市场的日常波动,转而定期进行 secondary 市场交易,这让其利益相关者专注于长期目标。
7. 自我造血,推动飞轮。
与 Epic Games 类似,SpaceX 正在利用其优势释放新的机会。火箭发射业务现在为 Starlink 提供动力,使其能够为全球电信带来新的、巨大的经常性收入流。这反过来将使SpaceX能够继续投资其核心技术能力,并建造星际飞船。
Reference
https://www.youtube.com/watch?v=mbfeI4bxwxE
What Is Driving SpaceX's Revenues & Valuation? | Trefis
What are smallsats and cubesats?
Is SpaceX Really Worth $74 Billion?
What Is Driving SpaceX's Revenues & Valuation?
SpaceX launches 60 more Starlink satellites, now at 300 launched in just over one month – TechCrunch
SpaceX's Starlink expects it can provide global coverage around September
SpaceX continues Starlink deployment with latest launch - SpaceNews
Starlink satellite numbers 2021 | Statista
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