辣评-weekly：穿云透雨的雷达卫星，中美商业航天竞争新焦点；2021商业航天怎么了？他为啥说“我是总师，我负责！”
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2021-12-11 21:34
《卫星与网络》宗旨：秉承星云大师“达人达己”的理念，我们调动我们的智慧，专业、真诚、用心……为我们的合作伙伴在市场上出一份力。祝各家企业发展顺利，年年进步！
主流的遥感卫星分为两种：光学卫星和微波成像雷达卫星。光学卫星的原理和人眼类似，依靠太阳光照射在地球表面物体的反射，被动地获取影像。局限性也和人眼一模一样，云雾天气看不到物体，黑夜中没法使用。微波成像雷达卫星则是一种主动的遥感成像方式，需要主动多次发送电磁波到地面，利用回波来成像，来间接测量被测物体的信息。微波的波长较长，具有一定的穿透特性，可以在一定程度穿越云雾和地表。
与光学卫星相比，SAR卫星成熟较晚，但具有全天候、全天时的优点与一定的地表穿透能力。作为一种主动微波遥感成像雷达，SAR穿云透雨和穿透地表的能力，弥补了光学和红外遥感的缺陷。但传统的SAR卫星重轨周期一般以周为单位，数据更新频率较低，因此更适用于长时间的普查，例如高铁、公路的长期形变监测，和石油管道、城市沉降等的勘察工作。卫星在太空运转，不需要人员到现场施工，因此对于大范围和边远地区的监测，SAR卫星非常具有优势。
在我国，SAR卫星市场正在快速增长。下游应用需要大量数据支撑，带动上游卫星制造业快速增长。例如在河南省降雨灾情中，需要大量卫星数据进行快速分析。由于国产卫星数据太少，只能紧急求助于欧洲卫星进行数据补充。这种跨区域的紧急协调，无论时间还是成本，都是一个巨大的挑战。对比于欧洲的SAR卫星数量，我国的SAR卫星数量仍有差距。无论是国有的大卫星还是民营机构的小卫星，都有较大的增长空间。
除此之外，国家相关政策也在促进下游应用的发展。例如第一次全国自然灾害综合风险普查，计划投入超过2000亿元，将促进下游干涉雷达应用（InSAR）的快速发展。
全球的SAR卫星影像市场年增长率在8%-11%左右，中国市场如果能发展起来，整体的增长率会更高。当前国内的整体产业链条发展并不充分，在数据源、数据处理、行业应用都处于萌芽阶段。预计在2-3年的时间里，通过产业链条的不断完善，后期市场增长率会大幅提升，特别是数据源上，预计未来3年会有超过10颗民营的SAR卫星上天，这些卫星提供的SAR数据将至少将中国的SAR数据容量提升5~8倍。
对于我国SAR卫星的需求数量，当前从业者有两派意见。
光学卫星的从业者认为，SAR卫星的应用范围没有可见光广，主要市场目前一直局限于微变形监测，包括地震，石油管网等。应急市场虽然有一定的需求，但由于事件发生频次较低，能否支撑起更大的市场，需要更深入的探讨。因此，我国SAR卫星需求不超过10颗，做到月度或者季度级的数据即可。大型SAR卫星的研制成本一直较高，单颗卫星研制成本超过10亿元，超过民营企业所能承担的范围。因此，部分从业者认为，应该由国家来承担SAR卫星的上游制造业务，将卫星数据作为公益产品分发，例如欧盟的哨兵一号任务，由民营企业做数据应用端的开发工作。
商业SAR卫星的从业者认为，当前SAR卫星市场不如光学卫星市场，主要是SAR卫星的处理复杂度较高，从业门槛较高。未来随着航天工业的不断发展，从业人才不断增加，SAR卫星的处理将逐渐流程化普及化，在更多应用领域向光学卫星看齐。
同时，商业SAR卫星必须开发更多的下游应用，寻找更多商业客户。从美国目前的发展来看，当民营SAR企业的数据服务与应用能力提升后，国防部门正在逐渐付费开展使用计划，并不排除未来批量采购的可能性。我国的国防应用需求虽然较大，但目前依然倾向于采购国营单位的卫星数据。因此，商业SAR卫星制造商必须拥有自我造血能力，不能指望国家部委、国防和情报机构负担整星的制造成本，下游应用商也不能指望政策红利能持续带来业务增长。
横向对比于欧美国家，我国的上下游厂商，无论是在数量、融资额度与轮次上，都有明显的差距。在上游制造领域，以ICEYE为代表的欧洲商业SAR小厂商，受到资本的热捧，C轮已总计融资1.52亿美元。而下游的干涉雷达应用（InSAR）行业，SkyGeo、TRE ALTAMIRA等InSAR服务商也已经获得了过亿美元的融资。中国作为基建大国，对于InSAR技术的需求处于全球前三的状态。因此，下游应用厂商仍有较大的发展空间。
光学遥感卫星的消费化问题还没解决，SAR卫星的大规模星座就要来了。正如文中所言，SAR卫星的优点，是不受云雾和夜幕的遮挡，可以昼夜成像。它在专业领域的价值无可置疑，但是，它在消费领域有什么价值？可以用什么商业模式来实现？解决不了这个问题，投资人的钱就不会流入。
11月10日
“航天星云·常熟一号”向常熟卫星地面接收站
传来第一张专属于常熟的高清“全身照”
拍摄地点：太空
○ 常熟城区“全身照”原图
○ 常熟全域“全身照”原图
山与湖相映成辉、水与城融为一体
如此脉络清晰的常熟
“常熟一号”尽收眼底
○ 昆承湖
○ 虞山尚湖
○ 文化片区
基于这一系列功能
常熟正在全力
构建“城市监测一张图系统”
商业航天，大有可为！
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这是利用了高分辨率卫星影像的
常熟市2020年3季度城市绿地环境质量专题图
通过人机交互的解译方式
获取了全市绿地分布情况
为相关部门优化全市林地、草地配比
监测林地生长情况，评估生态环境指数等
提供一定指导作用
卫星通过持续地、快速地、大面积地拍摄常熟地区图像，从影像图上研究识别全市植被、建筑、水体、大气、裸地5类地表要素，辅助各授权用户挖掘相关信息。
卫星与地面接收站相搭配，可以支撑常熟及长三角区域自然资源调查、生态环境监测、城市综合治理以及防灾减灾等领域的卫星应用，同时推动卫星遥感大数据产业快速发展。
遥感卫星的主要价值在于应用。我们看到，关于常熟一号的新闻把应用，而不是卫星本身，放在了首要位置，这是一个值得鼓励的趋势。但是，根据遥感卫星的特点，这颗卫星不应该仅仅为常熟服务，它有更大的价值和更广阔的应用范围。至少，江南人多地少，对土地利用效率的要求很高，常熟一号的地面应用系统是不是可以为土地执法提供一种近实时监控手段呢。
数据显示，2021年1月，全球在轨卫星数量为3372颗，到2021年9月，九个月间猛增至4550颗。在新增的1178颗绕地卫星中，有891颗来自美国。在轨卫星数量最多的美国、中国和俄罗斯之间的差距也越来越大。
但以卫星发射效率而言，中国不及美俄。我国今年单次可发1~3颗卫星，最多一箭10星（2021年10月14日发射的长征二号丁）。美国的猎鹰号火箭一次可为Starlink（星链）发射50~60颗卫星，俄罗斯的联盟号火箭一次可为英国OneWeb（一网）公司发射30颗以上卫星。为什么？
一方面，运力越大，卫星越小，单次发星数量越多。同样把一颗卫星运送至近地轨道（LEO），美国使用的猎鹰9号Block 5（不可回收版本）能向近地轨道运送22.8吨载荷，这意味着它一次可以运送最多80颗Starlink小卫星（单颗重260kg[2]），俄罗斯联盟号-2.1b火箭的有效载荷约为8吨，可一次运送最多64颗OneWeb小卫星（单颗重125kg [3]）；我国运送小卫星的快舟一号甲的近地轨道运载运力为300kg[4]，长征二号丁的近地轨道运载能力为4吨，而国内小卫星的质量普遍在百公斤左右，虹云、鸿雁星座的单颗卫星质量甚至达到300kg~500kg。
另一方面，英美小卫星市场相对成熟，卫星公司生产效率也高，升空业务已进入快车道。仍以美国为例，截至2021年9月1日，美国2788颗在轨卫星中，绝大多数都是商业卫星（达到2359颗）[1]，而这些商业卫星中，又有过半来自马斯克的星链公司（约1660颗）。毫不夸张地说，民营商业卫星公司是美国卫星互联网发展的最大动力。形成强烈对比的是，国内民营小卫星公司在轨卫星都不超过30颗，个位数卫星的公司也不鲜见。
中国也有民营商业卫星公司，但为什么没有把更多卫星送上天？这取决于产业链、市场和政策等多方面因素。
中国航天的产业市场化始于2014年底，至今已有多个国企和民营公司陆续推出自有或合作星座计划，数个星座已发射验证星或首发星，仅国家队规划的星座卫星数量即已接近700颗，而在规划推进中的民营星座卫星数量也接近300颗。
不过，限于人力财力和政策，国内星座计划虽然遍地开花，但规模都不及动辄成千上万的Starlink、OneWeb公司。
商业卫星变现业务主要集中于通信、导航、遥感和科学实验四个领域。2021年之前，国内民营卫星公司集中分食通信卫星市场。但进入2021年后，市场变化明显。
SAR卫星商业化初具规模。国内SAR卫星的商业化，与国外几乎没有代差。一部分公司紧盯量产通信卫星量产。工业化量产是国内卫星公司的难题之一，不过，对民营卫星公司来说，更多的是钱不能解决的问题。
每颗在轨卫星都需要有固定轨道和固定频谱，对近地轨道的非静止卫星来说，频谱更重要。目前国际频谱资源需要向国际电信联盟（ITU）申请，一旦拿下，必须在登记后7年内发射卫星，启用申报资源，否则失效。
民营卫星产业兴起后，Starlink、OneWeb等行业先行者也申请了大量频轨资源，亚马逊Kuiper多达7774颗卫星也于这两年入场抢夺，加上各国大大小小星座规划，近地轨道已相当拥挤。
目前各国卫星公司都在抢占Ka、Ku和Q/V波段，在低频波段资源用尽后，卫星公司开始转向毫米波段。
卫星上天需要发射场地和火箭的支持，而中国在这两方面出现了明显短板。
民营火箭有待规模运营。但中国民营火箭产业因起步较晚，整体发射成功率低。多家卫星公司表示，目前火箭运力缺口已成公司发展的制约因素之一。
中国民营火箭和卫星公司的发展速度，与政策密切相关；美国有的民营航天产业快速发展，得益于更完善的法律许可制度。简单地说，中美民营航天产业，在政策上大不相同。美国采取的是发射承包商运营许可制，中国采取的是特定项目许可制。
目前国内发射许可属于“一事一议”，求稳，安全性好，但对民营卫星和火箭公司来说，想要尝试快速反应和发射，几乎不可能。一位行业人士表示，在制约民营航天发展的所有因素中，政策＞技术＞空间资源＞成本。
星座大变局，发射资源跟不上，加上产能问题尚未解决，导致在2020年资本突击投资之后，民营卫星和民营火箭一样，降温了。
2019~2020年是商业航天最风光的时期。公开信息显示，到2020年底，全国有注册航天企业318家，其中卫星应用领域134家、卫星制造领域84家、卫星运营领域48家、卫星发射领域47家，融资额度接近百亿元。
但到了2021年，民营卫星和民营火箭公司领域的融资明显减少——截至2021年11月25日，国内民营卫星行业只有7起融资，民营火箭行业更是低至1起。如果接下来一个月没有更多喜讯出现，那么民营航天的融资数量将在2021年萎缩至五年来最低点。
资本过于安静，是因为民营航天前景不行了吗？
话需分两头讲。一方面，2020年多家民营航天公司都获得了两轮融资，“过热”的融资带来大量金钱，需要时间来消化；另一方面，民营航天公司的技术和产品，仍处于证明自己的阶段，多重因素掣肘下，“新故事”不好讲。
资本方依然对商业航天保持密切关注，只不过方向更细分。民营卫星公司在2020年纷纷建立卫星生产线，产生大批量零部件产品需求，因此航天产业链成为重要的投资方向。在技术领域，有重大技术创新能力的公司值得关注，重点在部组件方面；在业务模式上，围绕经营权和所有权分离，关注有相关布局的公司。“
太空的竞争背后，是大国实力的博弈。一家商业卫星公司的成功关键，取决于其卫星制造效率、频轨资源和商业化能力；而一个国家的卫星互联网成功与否，则要仰赖其顶层设计与政策资源红利了。
文中所提的问题都是次要的，主要的问题，是商业星座没有解决通向消费端的路径问题。星链有明确的应用场景和潜在用户基础。其他星座，无论中国的还是外国的，只要无法清晰回答应用场景和用户基础的问题，都会被投资人无视。据我们所知，投资人并不是不关心商业航天了，正相反，他们急切地寻找着真正有价值的投资机会。
在可预见的将来，一定会出现一批毕业就进入民营航天企业、在商业化环境中成长起来的骨干乃至总师。他们没有在国有航天企业中的经历，未必还会经历黄院士那种惊心动魄的时刻。但是，民营航天的总师们，也要对自己的职责有充足的认识。看看华为今天的地位和影响力，核心民企技术负责人的作用，也是可以撬动地球的。
埃隆·马斯克认为SpaceX需迅速提高其下一代“猛禽”发动机的产能，不然就有可能会面临可怕的后果。
该公司正在研制可完全重复使用的巨型“星船”运载器，用以向月球、火星和其它遥远目的地运送人员和货物，而“猛禽”将作为其动力装置使用。每枚“星船”都要使用众多的“猛禽”，其中名为“超重”的巨型第一级助推器要用33台，而也叫“星船”的上面级兼飞船部分要用6台。
SpaceX希望在未来数年运营一个庞大的“星船”编队。事实上，按马斯克本月早些时候在美国国家学院空间研究委员会和物理学与天文学委员会秋季联合会议上所言，殖民火星或许将需要动用1000枚这种运载器。移民火星是这位富豪企业家早有的梦想之一。
为此，该公司打算在不远的将来大批量制造“猛禽”。而根据马斯克在感恩节周末发给公司员工的一封电子邮件，这项工作眼下显然还未走上能成功应对那一挑战的道路。在被Space Explored（太空探索）网站拿到的那封邮件中，马斯克用“危机”一词来描述“猛禽”的生产形势，称那种危机“比几周前看上去的情况又糟了许多”。他说，他正在放弃原本打算的感恩节周末休息，要工作在“猛禽”生产线上。
他还恳求公司全体员工都能尽可能赶来帮忙。邮件中说，“我们需要所有人手都加入进来，以从坦白地说堪称灾难的局面下恢复过来，除非你有十分重要的家庭事务，或是无法动身回霍桑”。霍桑是洛杉矶大都市区的一部分，是SpaceX总部所在地。
马斯克解释说，“星船”需用来发射公司的2型（V2）“星链”互联网卫星。该公司已经利用其“猎鹰”9火箭发射了超过1600颗1型（V1）“星链”卫星和约100颗更加先进的1.5型（V1.5）卫星。但那一主力火箭（采用“灰背隼”发动机）无法接纳被马斯克视为公司重要赚钱工具的更大的2型卫星。
按Space Explored网站的报道，邮件中写道，“1型卫星本身赚钱能力很弱，而2型则很强”；“此外，由于设想2型卫星将会部署入轨，以应对带宽需求，我们正在把终端产能提高到每年几百万台，而那将耗费大量资金。不然的话，这些终端将毫无用处”。
马斯克在邮件中强调，解决“猛禽”问题时间至关重要。他在邮件中说：“把话说白了，若不能在明年让‘星船’飞行频度达到起码每两周一次，那么我们面临着真实的破产风险。”
鉴于“星船”是按能全面而快速地重复使用来设计的，SpaceX应该只需用少数几枚实用型“星船”就能实现每周飞两次。但眼下其还一枚实用型号也没有，因为“星船”仍处于试飞阶段。
但那种情况有望较快地得到改变。该公司正在加紧准备实施该项目下的首次入轨试飞。入轨首飞将采用编号为SN20的“星船”原型和编号为“4号助推器”的“超重”。马斯克此前已表示，那次标志性试飞最快会在明年1、2月份进行，前提是美国联邦航空局（FAA）能在年底前结束对“星船”位于南得克萨斯的入轨发射场地的环境评审工作。
马斯克的研发投入其实非常庞大。猛禽发动机是用在星船和BFR火箭上的。星船目前已经遭遇了十多次飞行失败，虽然总算是走过来了，但毕竟还没有进入正式运营。后续的研发和批产，对资金的需求依然非常强烈。解决了发动机的产能问题，星船或者BFR才是可以信赖的航天器。当年，太空探索技术公司为猎鹰九号火箭大量生产发动机，就得到了NASA的表扬，认为这才是解决问题的态度。所以，其他民营航天企业同样要高度重视产能问题。
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