美國SEI公司發(fā)布全球50kg以下微納衛(wèi)星市場預測報告

張召才　姜焱（ 北京空間科技信息研究所　 深圳航天東方紅海特衛(wèi)星有限公司）

美國SEI公司發(fā)布全球50kg以下微納衛(wèi)星市場預測報告

張召才1姜焱2（1 北京空間科技信息研究所2 深圳航天東方紅海特衛(wèi)星有限公司）

2016年，美國航天工廠企業(yè)股份有限公司（SEl）發(fā)布了《微納衛(wèi)星市場預測（2016）》報告，這是該公司自2008年以來連續(xù)發(fā)布的第9版《微納衛(wèi)星市場預測》報告。報告基于該公司“衛(wèi)星發(fā)射需求數(shù)據(jù)庫”（LDDB），對全球1～50kg質(zhì)量范圍的微納衛(wèi)星市場發(fā)展情況進行了預測。筆者把《微納衛(wèi)星市場預測（2016）》報告的主要預測數(shù)據(jù)及觀點整理成文，并做了簡要分析。

1　運載火箭發(fā)射延遲及失敗顯著影響微納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量

據(jù)《微納衛(wèi)星市場預測（2016）》報告數(shù)據(jù)，2015年全球僅發(fā)射131顆1～50kg微納衛(wèi)星，相較2014年大幅下滑了約17%。2015年初，SEI公司曾預測2015年全球發(fā)射的1～50kg微納衛(wèi)星數(shù)量相較2014年將增長35%，但受火箭發(fā)射延遲及發(fā)射失敗影響，2015年實際發(fā)射的1～50kg微納衛(wèi)星數(shù)量顯著下滑。當前，“一箭多星”是微納衛(wèi)星發(fā)射的主流方式。美國、俄羅斯、歐洲、中國、印度等都具備“一箭多星”發(fā)射能力，以多星共享或搭載發(fā)射的方式，將大批量微納衛(wèi)星以較低成本一次性發(fā)射入軌。因此，一旦運載火箭發(fā)射失敗或延遲，將會對微納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量形成明顯沖擊。例如，2014年10月，“安塔瑞斯”（Antares）火箭發(fā)射失敗；2015年6月，獵鷹-9（Falcon-9）火箭發(fā)射失??；2015年11月，“超級斯屆比”（Super Strypi）火箭發(fā)射失敗。3次失敗累計造成51顆小衛(wèi)星損毀。此外，2015年有2枚火箭發(fā)射延遲，分別是“安塔瑞斯”火箭推遲18個月和獵鷹-9火箭推遲6個月，也降低了微納衛(wèi)星搭載發(fā)射的機會。

2　全球微納衛(wèi)星市場需求量繼續(xù)快速增長

SEI公司預測數(shù)據(jù)顯示，2016-2022年，全球?qū)?～50kg微納衛(wèi)星的市場需求保持逐年增長趨勢，且需求總量達到3000顆。

SEl公司預測的全球1～50kg微納衛(wèi)星市場需求數(shù)據(jù)

筆者認為，全球微納衛(wèi)星市場需求量保持高速增長的原因主要包括兩個方面。一是1～50kg以下微納衛(wèi)星性能不斷提升，其應用領(lǐng)域不斷延伸，從工程教育、科學與技術(shù)試驗等領(lǐng)域向?qū)嵱没?、業(yè)務(wù)化、裝備化發(fā)展，在對地觀測、環(huán)境氣象、數(shù)據(jù)采集等應用領(lǐng)域已實現(xiàn)了業(yè)務(wù)化應用，成為大型、中型衛(wèi)星等傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)外的有效補充，并帶來了全新的應用模式和應用理念，引得政府部門和商業(yè)公司紛紛提出創(chuàng)新的微納衛(wèi)星計劃。如，美國陸軍計劃發(fā)展的“隼眼”（Kestrel Eye）計劃，單星質(zhì)量45kg，具備1.5m分辨率，目前已完成第二階段研制，在軌飛行驗證后即可批量發(fā)射并構(gòu)成多星星座，面向基層作戰(zhàn)部隊提供軍事作戰(zhàn)支持。行星實驗室公司（Planet Labs，現(xiàn)已更名為行星公司）以3U立方體衛(wèi)星構(gòu)建的全球迄今規(guī)模最大的光學成像星座“鴿群”（Flock），單星分辨率3～5m，并每年保持星座規(guī)模百星以上。此外，斯派爾公司（Spire）、普奈蒂克公司（Planetiq）等也已經(jīng)發(fā)射或計劃發(fā)射50kg以下微納衛(wèi)星，構(gòu)建新型商業(yè)對地觀測星座。

美國陸軍發(fā)展的“隼眼”衛(wèi)星（左圖為第一代衛(wèi)星構(gòu)型，右圖為第二代衛(wèi)星構(gòu)型）

二是現(xiàn)役運載火箭提供大量搭載發(fā)射機會，新型專用火箭研制快速推進，并即將形成業(yè)務(wù)發(fā)射能力，為微納衛(wèi)星以低成本進入空間提供更多選擇。現(xiàn)役火箭方面，以2015年發(fā)射情況看，美國宇宙神-5（Atlas-5）火箭和獵鷹-9火箭是發(fā)射50kg以下微納衛(wèi)星數(shù)量最多的火箭，兩型火箭均完成了3次發(fā)射任務(wù)，分別搭載發(fā)射了41顆和27顆50kg以下微納衛(wèi)星。此外，中國的長征-6和11火箭、印度的“極軌衛(wèi)星運載火箭”（PSLV）等也搭載發(fā)射了微納衛(wèi)星。新研專用火箭方面，政府主導的小衛(wèi)星專用火箭遭遇挫折，商業(yè)公司研制的小衛(wèi)星專用火箭即將在2016年迎來廣泛的首飛試驗熱潮。一方面，美國國防高級研究計劃局（DARPA）取消了“空中發(fā)射輔助太空進入”（ALASA）計劃，美國軍方主導的“超級斯屆比”火箭也遭遇首次發(fā)射失利；另一方面，維珍銀河公司（Virgin Galactic）、火箭實驗室公司（Rocket Lab）等商業(yè)公司研制的新型低成本、小運力火箭進展順利，即將在近2年執(zhí)行首次飛行試驗。這些專用火箭一旦具備業(yè)務(wù)應用能力并投放到全球商業(yè)發(fā)射市場，將對全球1～50kg微納衛(wèi)星市場形成良性刺激，帶動微納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量快速增長。

幾種典型的小衛(wèi)星專用火箭

3　微納衛(wèi)星小型化趨勢明顯，10kg以下微納衛(wèi)星占據(jù)主流

1～50kg微納衛(wèi)星可細分為1～10kg和10～50kg兩個質(zhì)量區(qū)間。從歷史發(fā)射數(shù)據(jù)看，微納衛(wèi)星小型化趨勢異常顯著，1～10kg納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量占比不斷提高，是1～50kg微納衛(wèi)星發(fā)展最為活躍的部分。這一趨勢主要得益于立方體衛(wèi)星的不斷發(fā)展與成熟。立方體衛(wèi)星概念自1999年首次提出后，其最初主要在高校小范圍內(nèi)發(fā)展，并隨著能力提升不斷被政府部門和商業(yè)市場關(guān)注，快速成為熱點發(fā)展領(lǐng)域，發(fā)射數(shù)量急速增長，成為推動1～50kg微納衛(wèi)星高速發(fā)展的主力軍。將1～10kg納衛(wèi)星進一步細分看，1～3kg納衛(wèi)星（一般為1U或2U立方體衛(wèi)星）占比將顯著降低，其在1～10kg納衛(wèi)星中的占比從2009-2013年的71%降低至30%以下；4～6kg納衛(wèi)星（一般為3U立方體衛(wèi)星）占比快速提升，其在1～10kg納衛(wèi)星中的占比從2009-2013年的23%提高至60%。

2000-2015年期間全球發(fā)射兩類微納衛(wèi)星數(shù)量變化

1～10kg納衛(wèi)星發(fā)展變化趨勢

SEl公司預測的未來3年1～50kg微納衛(wèi)星資產(chǎn)屬性

SEl公司預測的1～50kg微納衛(wèi)星應用領(lǐng)域

4　商業(yè)應用需求占據(jù)七成份額，對地觀測領(lǐng)域保持絕對領(lǐng)先

據(jù)《微納衛(wèi)星市場預測（2016）》報告數(shù)據(jù)，2016-2018年，全球1～50kg微納衛(wèi)星中有70%為商用微納衛(wèi)星。商業(yè)市場是推動微納衛(wèi)星高速發(fā)展的核心動力。盡管微納衛(wèi)星最初由政府和高校主導發(fā)展，并在工程教育、技術(shù)試驗等領(lǐng)域取得一定應用，但其發(fā)射總量始終維持相對穩(wěn)定水平。自2013年行星實驗室公司開始發(fā)射其“鴿群”星座后，全球1～50kg微納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量才實現(xiàn)飛躍式增長，并保持持續(xù)“井噴”態(tài)勢。行星實驗室公司商業(yè)模式的成功，使得資本市場快速關(guān)注這一新興市場，并相繼催生了阿根廷衛(wèi)星邏輯公司（Satellogic）、美國斯派爾公司、黑天全球公司（Blacksky Global）等新興公司。這些初創(chuàng)公司紛紛提出基于微納衛(wèi)星的大規(guī)模星座，進一步推動了商業(yè)市場發(fā)展。

從應用領(lǐng)域看，業(yè)務(wù)型微納衛(wèi)星發(fā)展占據(jù)主導地位，科學與技術(shù)試驗衛(wèi)星占比不斷下降。其中，對地觀測衛(wèi)星發(fā)展最為活躍，2016-2018年占比達到73%，相較2009-2015年占比增長接近1倍。對地觀測微納衛(wèi)星發(fā)展最為活躍，主要得益于以下幾方面。

一是全球信息化浪潮提高了對地球大數(shù)據(jù)的需求，衛(wèi)星遙感應用從關(guān)注空間分辨率向兼顧空間分辨率和時間分辨率發(fā)展，并且從關(guān)注全球態(tài)勢變化的宏觀維度看，時間分辨率在特定應用需求下成為比空間分辨率更重要的性能指標。應用需求的改變使得構(gòu)建全球快速重訪的大規(guī)模遙感星座成為迫切需求。微納衛(wèi)星具有單星成本低、可編隊組網(wǎng)、可批量發(fā)射部署的天然優(yōu)勢，成為構(gòu)建全球數(shù)據(jù)快速更新的遙感星座的理想選擇。如美國行星實驗室公司基于3U立方體衛(wèi)星構(gòu)建的“鴿群”星座，單星分辨率僅為3～5m，但支持“永遠在線”（Always On）工作模式，可對陸地自動成像。

二是光學成像載荷微小型化技術(shù)不斷發(fā)展，使得研制具有業(yè)務(wù)應用能力的對地觀測微納衛(wèi)星成為現(xiàn)實。美國航空航天局（NASA）每年資助發(fā)展的創(chuàng)新前沿技術(shù)均包含微小型光學成像載荷項目，歐洲航天局（ESA）于2014年也支持開展了適用于立方體衛(wèi)星的微小型多光譜成像載荷的研制。政府部門投入資金培育創(chuàng)新技術(shù)，商業(yè)市場廣泛應用政府支持發(fā)展的前沿技術(shù)，這一產(chǎn)學研模式在微納衛(wèi)星領(lǐng)域得到有效運用，并助推了對地觀測微納衛(wèi)星的發(fā)展。

三是對地觀測市場不斷細分，為技術(shù)創(chuàng)新、應用創(chuàng)新以及新興公司提供了發(fā)展空間。微納衛(wèi)星對地觀測應用從傳統(tǒng)的中分辨率光學成像，逐步向光學分辨率不斷提高、環(huán)境氣象應用快速發(fā)展邁進。自行星實驗室公司構(gòu)建了規(guī)模超過100顆的光學遙感星座后，美國又涌現(xiàn)了斯派爾、普奈蒂克、地理光學（Geo-optics）等公司，這些公司借助“全球定位系統(tǒng)”（GPS）無線電掩星技術(shù)，提出并發(fā)展了全球覆蓋的氣象衛(wèi)星星座項目。其中斯派爾公司已率先啟動業(yè)務(wù)衛(wèi)星部署，其“狐猴”（Lemur）星座規(guī)模將超過100顆，是全球首個由商業(yè)公司發(fā)起并建設(shè)的商業(yè)氣象衛(wèi)星星座。斯派爾公司除提供氣象數(shù)據(jù)及增值服務(wù)外，其“狐猴”星座還搭載了“船只自動識別”（AIS）載荷，可提供海運管理服務(wù)。

SEI Released Market Forecast Report of Nano/Microsatellites