为什么说中国版“星链”建设迫在眉睫？
在疫情肆虐的2月，大部分人都待在家里或是远程办公，中国西昌卫星发射中心却一直在保持工作。3月9日长征三号运载火箭成功发射北斗三号GEO-2卫星，这使北斗三号卫星导航系统全球组网只差最后一步，最后一颗卫星将于今年5月发射。
北斗全球组网是2020年的一件大事。本质上来说，北斗作为广播式卫星导航系统，从技术上全人类有一套就可以，目前美国已有GPS，但基于“美国有的我们也得有”，所以即使有了GPS，北斗也依然要尽快完成全球组网。
随着两个大国之间的角力——大国竞争时，航天永远是非常重要的一环，所以下一步业界判断，“星链（Starlink）”的竞争也会同样被摆上议程。
用最简单的话来介绍星链（或者说“天基互联网”）——在太空地球低轨上，通过一个由大量卫星相互连接而组成的星座，来为全球提供5G级别的高速互联网服务。
为什么星链在2020年特别重要？因为它不仅仅是构想，而是美国今年就要实现了。
伊隆·马斯克（Elon Musk）的SpaceX，是全球最大的民营火箭发射和卫星公司，它将在今年密集发射星链（Starlink）卫星，并开始为北美地区提供互联网骨干网服务，如果星链计划成功，这将给全球互联网带来一个很大的变化。
2018年2月，马斯克用“重型猎鹰”把一辆特斯拉Roadster跑车发射进太空，奔向火星轨道。
特斯拉Roadster升入太空后看地球，当然宇航员是模型
SpaceX计划向地球低轨发射4.2万颗卫星（1.2万颗已获批准，3万颗已提交申请），其中前800颗将满足美国、加拿大等国家的天基互联网需求，这将在今年实现。
SpaceX星链计划的迅速进展给中国带来了空前压力。因为地球低轨的轨道、频率资源是有限的，国际卫星界遵循“先占先得”的理念，但因为星链计划卫星数量庞大，跟以前的地球静止轨道卫星概念不同，星链对于低轨的占据几乎是“先占永得”。
轨道资源稀缺正使得低轨太空变得剑拔弩张。SpaceX已经向太空发射了302颗卫星，在2019年与法国的一颗卫星相遇，但SpaceX为了保住轨道资源，采取了“不避让”原则，最终逼得法国卫星主动避让。
中国星链必须加速建设才能赶上SpaceX的步伐。参考美国的发展经验，民营公司在商业航天中扮演了重要角色，SpaceX的星链计划之所以能够实现，在于它打破了垄断，接受了大量美国宇航局（NASA）和美国军方的订单，并且研发出低成本的可回收火箭，大大降低了发射成本。
在卫星的研发和制造方面，SpaceX也有一系列创新，使卫星成本降到每颗80万美元以下，且能够日产6颗，这在体制内是很难实现的。
引入更多民营商业航天公司是大势所趋。当中国版星链加速发展时，也意味着商业航天产业链的各种投资机会。
Key-Takeaways：
SpaceX的星链计划将在今年初步实现，给美国、加拿大提供天基互联网服务，这种互联网速度更快、延迟更低，并且能覆盖全球各个角落；
SpaceX在2013年打破垄断，在技术和商业模式上均有颠覆性创新，可回收火箭大大降低了发射成本，美国也在近年来大力扶持民营火箭公司，这是美国发展较快的重要因素；
星链所用的地球低轨轨道，是非常稀缺的战略资源，并且基于星链特性“先占永得”，这对后发国家非常不友好；
星链并不会代替5G，而是“天地共建”，首先覆盖不易接入地基互联网的区域，本质上是6G的组成部分；
对于重要的太空基础设施，“美国有的我们也要有”，中国版星链计划今年将快速启动，带动上下游产业链，未来3-5年将迎来重要红利期；
在我国的民营火箭领域，星际荣耀等火箭的研发进度相对领先，卫星和下游应用是未来潜在的投资方向。
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星链是什么？
通过卫星上网并不是新鲜事，传统卫星公司已经通过这一方法，来使那些没有光纤连接的偏远地区联网，但因为费用昂贵，更针对企业客户。全球仍有约49%的家庭未接入互联网，如果这些人都可以通过星链廉价上网，这是巨大的市场增量。
传统卫星互联网非常昂贵，并且延迟很长。这是因为传统卫星离地球很远，他们处于地球的静止轨道上运行（36000公里），太远的距离增加了网络的总延迟。
星链计划是在地球的近地轨道运行，即地球表面以上的180-2000公里，这将减少传输延迟，所以速度比传统卫星快20倍。另外光在玻璃中传播会有所减速，所以星链的传输速度比光纤更快。
星链所在的地球低轨轨道，与传统卫星所在的地球静止轨道
对于广播电视来说这种延迟无关紧要，对于电话来说可能有点作用，但对于金融业例如高频交易，或是一些医疗和技术应用场景，速度至关重要。
这个计划的缺点是，因为离地球更近，要想覆盖同样面积，需要更多卫星。例如SpaceX疯狂的星链计划，预计向太空发射4.2万颗卫星。自人类有能力向太空发射物体开始，目前有接近9000个物体被发射到地球轨道上，但星链计划将是全人类已有发射量的5倍。
因为轨道更低，要想覆盖同样面积需要更多卫星
大部分星链是为了那些偏远地区，比如沙漠、海岛和山区提供互联网服务，是地面互联网的重要补充。但SpaceX设计出了低成本的可回收火箭和量产卫星，使得覆盖全球成为现实，这是一个极为重要的改变，可能会带来生产力跃升。
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星链能成功吗？它将在今年实现？
决定星链能否成功，主要有三个核心点：1、火箭发射的成本和运力；2、卫星的成本和寿命；3、市场需求。
SpaceX也是站在前人的肩膀上。90年代，发射卫星去地球静止轨道，然后通过卫星建立互联网连接的想法非常流行，在2000年互联网泡沫破灭前达到顶峰，Teledesic、铱星和Globalstar这三家公司将数百亿美元投入其中。
虽然在技术上可行，但因为火箭发射和卫星制造都非常昂贵，并且当时市场的互联网需求并不大，导致商业化失败，最终这一热潮以Teledesic崩溃告终。铱星公司也以极低的价格变卖，虽然存活了下来，但是以卫星电话服务提供商，而不是高速互联网服务提供商存活。
马斯克成立SpaceX之初，要达到的目的就是“将发射费用降低到商业航天发射市场的1/10”。并且随着卫星硬件成本降低，体积也大大缩小，这种低轨卫星可能只有200公斤，成本为数十万美元，而原来的地球静止轨道卫星，往往几吨重，造价几亿美元。
另一方面，全球对高速互联网的需求都在增长，因此向地球上的任何地点提供高速数据，是一项越来越有价值的业务。马斯克估计星链能带来每年300亿美元的收入。摩根士丹利（Morgan Stanley）分析师Adam Jonas预计，太空产业市场规模到2040年将达到1.1万亿美元，主要集中在互联网宽带上，不包括旅游业。瑞银（UBS）则预测这一市场在2030年到达8050亿美元。
在美国，如果你想发射卫星，只需要向美国联邦通讯委员会（FCC）申请即可。FCC从2018年3月开始不再向国际电信联盟（ITU）报备和申请，这是基于特朗普在当时签署的《美国国家太空战略法案》，也是体现American First理念的一部法案，从此美国实际上退出了1967年的国际太空公约。
马斯克的SpaceX不是唯一有野心的公司。美国OneWeb、贝索斯的亚马逊与蓝色起源，以及加拿大卫星公司Telesat都在计划着自己的星链系统，而各个产业巨头也在背后深度布局。
OneWeb吸纳了软银、高通、维珍银河、可口可乐、空中客车等巨头的投资；SpaceX除了马斯克自己的投资外，还吸纳了Google、FoundersFund等外部投资。
由此可见，这一领域已经汇聚了互联网巨头、通信巨头、运营商巨头、产业巨头等各方力量，火箭和卫星公司们吸纳了这么多投资，他们的计划进展如何？
SpaceX无疑是最快的，它将在今年为北美提供太空互联网服务。根据知名的业内公号“小火箭”邢强博士的预测，SpaceX第一批申请的12000颗卫星，将分三步实施：第一步用1600颗卫星完成初步覆盖。其中前800颗卫星用来满足美国、加拿大等国的需求，这将在2020年实现。第二步用2825颗卫星完成全球组网，第三步用7518颗卫星组成更为激进的低轨星座。
按小火箭的统计数据，目前世界各国的在轨运营卫星，共有1742颗，SpaceX的星链计划如果完成部署，其新入轨的卫星总数会是目前的近7倍。马斯克说，星链至少可以为全球2-4亿人提供互联网服务。
紧随SpaceX步伐的是OneWeb，它的星链规模较小，但提出的时间更早，OneWeb的理念是连接那些还未连接互联网的人。在2019年早些时候，OneWeb发射了6颗卫星，它还与空中客车合资成立了一家公司，并建立了一条供应链来生产卫星，批量生产将降低卫星的制造成本。
OneWeb在2016年准备用720颗卫星实现低轨覆盖，但在2020年1月又追加了1260颗的申请，这些将在2021年之前完成第一阶段部署。OneWeb的计划是先对发达国家地面网络未覆盖的中小型企业开展B2B卫星通信服务，之后再对偏远地区提供服务。不过OneWeb没有发射火箭的能力，需要采购其他公司的服务。
亚马逊提出了自己的星链计划Kuiper项目，但至今还未发射任何卫星，而且处于早期研发阶段，亚马逊计划发射3236颗近地轨道卫星。
不过亚马逊在地面基础设施方面领先一步，因为这些卫星还不能直连手机，需要在地面设有简易站点，亚马逊AWS还推出了将卫星与云计算连接起来的新业务。另外亚马逊创始人贝索斯也是狂热的火箭与太空探索爱好者，他投资了蓝色起源Blue Origin。
为什么说星链是未来太空的基础设施？除了为地球提供服务外，星链还有更深远的目标，如果人类要在月球或是火星建立基地，就需要星链作为深空网络的基础，为航天器提供网络连接。
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为什么说中国尽早发射星链卫星迫在眉睫？
2019年5月24日，SpaceX成功发射了“一箭60星”，即一枚火箭一次搭载60颗卫星上天，这是很多人没有预料到的。因为按照传统工程经验，要想运载60颗卫星，火箭内部用来固定卫星的柱子就需要5吨重，所以很多人预测一次性最多发射25星。
但没想到SpaceX利用堆叠的方式实现了“一箭60星”，这意味着SpaceX部署卫星的进程将大大超出预期。
“一箭60星”是什么概念？光这60颗卫星的发射质量，就已经达到了13.62吨，而中国长征7号火箭发射过的最大载重，是13.5吨。
而早在2010年6月，SpaceX就成功发射了自己的重型火箭猎鹰9号，这也是他们能实现“一箭60星”的基础。
“一箭60星”在火箭内排列
卫星进入太空后准备散开
为什么SpaceX发展太快我们会着急呢？因为相比于原来的地球静止轨道，星链所在的近地轨道，轨道资源更加“紧张”。
卫星的轨道、频段是一种战略资源，它是有限的，而且有优劣之分，不同频段传播损耗不同。国际上，卫星频率和轨道资源主要是“先占先得”的抢占方式，因此发达国家率先发射卫星，优先使用，优质轨道和频率颇为拥挤。
但地球静止轨道有一个重要特点，卫星是以单颗存在的。当一颗卫星10-15年的寿命结束，就会抬高200多公里，进入一个“坟墓轨道”，原来的位置就让出来了。然后再按照“按需分配”的原则，分配给那些有需要的国家，比如今年埃及、两年前孟加拉国都可以获得轨道资源。所以后发国家不要紧，大不了多等10年。
但低轨卫星的不同点在于，它是成千上万颗小卫星组成的网络，不会一次性寿命终止。当一小部分卫星损坏或寿命结束，会发射新卫星补网，而不是把整个轨道资源让出来。这就是“先占永得”，后发国家将十分被动。
星链所在的低轨资源十分重要
在地球低轨300km-1000km的轨道高度上，美国的SpaceX与OneWeb等公司达成共识，认为在保证星链安全的前提下，大概能容纳5万颗卫星，小火箭的邢强博士也同意该数字。
SpaceX在1.2万颗的基础上，立即又补申请了3万颗，总共规划数量变成了4.2万颗。加上OneWeb和亚马逊申请的4000多颗，总数目卡在5万颗。这意味着留给后发国家的空间越来越狭小，轨道资源将成为一个重要门槛。
对于中国来说，这个局怎么破？我们是不是要参考美国的经验，大力扶持民营力量，还是把所有压力都给国家的长征或者快舟系列火箭？这个运力足够吗？
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SpaceX的星链计划为什么能够实现？
SpaceX颠覆了什么？
SpaceX成立于2002年，是一家“很老”的公司，由特斯拉创始人埃隆·马斯克（Elon Musk）创建。马斯克极富有冒险精神，他认为美国航天机构深受官僚主义束缚，造成航天发射费用居高不下。
SpaceX成立之初的目标就是，把航天发射的成本降到美国政府经营所需费用的十分之一，以及将太空运送物资和人员的风险也同步减少至以往的十分之一。
在SpaceX成立初期，国际火箭发射市场主要由美国联合发射联盟（ULA，波音与洛马合资设立的企业）与法国阿里安（Arianespace）所垄断，单次轨道发射的价格高达2.2亿美金。SpaceX在2010年首次成功发射Falcon 9（猎鹰）火箭，以阿里安发射报价的三分之一进入商业火箭市场，一举打破垄断。
全球主流运载火箭图谱
SpaceX的明星技术是（一级）火箭可回收。运载火箭的主要成本构成为三大部分：发动机、结构、电子设备，特别是一级火箭发动机，其成本占一级火箭总成本的一半以上，燃料成本仅占2%，如果能够回收火箭，发动机和电子设备可以复用，发射成本将大大降低。
可回收火箭的技术发展可以追溯到1972年，这项技术比NASA的航天飞机回收更难，因为航天飞机的返回是利用气动力，垂直起飞水平着陆，但可回收火箭是垂直降落。这项技术前苏联也有大量研究，但真正的工程化实现，是SpaceX完成了。
火箭发射-回收轨迹延时摄影
之前的巨头例如波音、洛马，之所以没有选择这条技术路线，主要因为大集团求稳，缺乏工程师的试错、迭代文化，最终还是被民营的SpaceX做出来了。NASA曾在2011年的一份报告中指出，同样一枚猎鹰9号运载火箭，如果由NASA研发的话，最少要用13亿美元，而更加商业化的SpaceX只需4.4亿美元。
根据美国联邦航空局（FAA）统计，SpaceX在全球商业火箭发射市场的市占率，从2013年的13%，上升到2018年的52%。SpaceX的估值也一路飙升，从2015年的101亿美元上升到2019年的333亿美元。本月SpaceX可能交割新一轮5亿美元的融资，估值为360亿美元。
除了技术创新外，SpaceX组织模式和商业模式上也有重要创新。运载火箭的研制流程可分为总体设计、分系统研制（包括箭体结构、发动机、电子设备、导航系统等）、分系统验收、总装集成与测试四个阶段。
SpaceX改变了传统航天企业将分系统研制部分外包出去的做法，转而独自承担绝大多数火箭和飞船的设计、研发和生产的关键核心工作，通过一体化生产模式，降低了很多成本。
星际荣耀创始人彭小波认为，原来的巨头波音、洛马，他们都是一个想法：抓住产业链的两头（总体设计、总装总测），中间尽量外包解决，这是因为中间环节的技术通用性较高，可能在航空等领域也有应用，但两头的总设和总装总测仅针对火箭。交出去可以节省自己的固定资产和人员投入，但也相应损失了利润。
“SpaceX做这种革新冒了一定风险。”彭小波说，SpaceX甚至还在销售模式上做了创新，它提前预售，再发射排期，就像房地产行业买期房那样。
SpaceX之所以能这么创新，与创始人马斯克充满冒险精神的个性、公司工程师文化密不可分。只有民营公司，对成本更加介意，才会从源头上去思考如何是真正的提高效率，比如用什么化学燃料来节省电推进系统的成本。SpaceX对失败的容忍度，是波音、洛马，包括中国大部分公司目前都做不到的，这使SpaceX做了一系列大胆尝试，当然也炸了不少火箭。
“一些人质疑SpaceX收到了NASA的大量技术，但其实这种说法是很外行的。”邢强说，对于美国工程师来说NASA的很多技术都是公开的，NASA没有给SpaceX提供太多独享技术，最大的帮助就是在SpaceX快没钱的时候，给了16亿美元的货运订单。
“民营公司一定要走不一样的道路，如果你去开发跟国家队一样的产品死磕没有意义。”商业小卫星服务商天仪研究院创始人杨峰认为，“SpaceX一直都是一家不一样的公司，它是在被人质疑和嘲笑的道路上走出来的。”
很明显，中国航天也需要这样“搅动市场的鲶鱼”。
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星链会替代5G吗？
星链作为天基互联网，它与地基互联网（比如通过地面光缆连接的5G）会是什么关系？
大部分接受我们访谈的投资团队同事，与被投的相关领域公司都认为，未来用户无需关心信号是怎么传输的，而手机会自动转换，就像现在2G/3G/4G/5G之间的切换一样，会在地面光缆和太空低轨卫星的信号之间自动切换。
另外，星链因为一些物理限制并不能直连手机，还需要在地面建立基站。如今，SpaceX已经申请了100万个地面基站的建设许可。不过这里所说的地面基站，并不是5G信号那种大基站，可能只类似于一个WiFi盒子。
目前SpaceX的地面基站有两种规格，一种是类似A4纸那么大的小盒子，另一种是碟装的节点站，大概一米左右，覆盖面更大，一个村落需要一个即可。初期星链对地面站的依赖会比较大，主要因为星间链路还没有完全打通，如果最终打通的话，需要的地面站数量会大大减少。
要说星链的一大弊端，就是它干扰了地面天文的观测。因为每颗卫星都带有太阳能电池板，有时会将太阳光反射向地球，这会破坏地面天文台拍摄的照片。这些卫星不仅反射太阳光，还发射无线电频率，威胁地球上的射电望远镜观测。如果星链大规模发射，这种影响可能会非常大。但邢强认为，也可以用积极的观点去看，如果这些卫星同时搭载了观测器，那对于天文观测就是一个好事。不过他也认为，现在这些假设还为时尚早。
地面天文台拍摄出了星链卫星的轨迹，这破坏了观测
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中国版星链将为一级市场提供哪些投资机会？
自2019年5月24日SpaceX“一箭60星”发射成功开始，中国对星链的重视开始加速。
此前，中国有两大国企——航天科工集团提出的“虹云工程”，和航天科技集团提出的“鸿雁星座”，都是中国版的星链计划。但随着SpaceX 2020年的密集发射计划，仅靠“虹云”和“鸿雁”（今年会有新的重大举措），可能不足以支持中国对星链急迫的需求。
中国的航天产业比较特殊，与芯片和半导体不同，中国航天从一开始就在发展核心技术，因为这些技术必须独立研发，技术积累是芯片和半导体不能比拟的，没有重大短板，一旦民营放开发展速度会很快。
从全球发射次数上来看，总发射次数在上世纪六、七十年代，每年都是过百的，原因在于这是一个美苏太空争霸的时代，除了军事卫星，任何卫星只要有一方有，另一方也要有，要互相制衡。苏联解体后，美国很多事情就放缓了。
后来美国的运载火箭和航天飞机，都遇到了很大挫折，导致航天进入了低谷期，一直持续到21世纪。21世纪前10年，全世界的航天发射次数没有一年超过100次。但奥巴马政府提出了“重返月球”计划，特朗普政府甚至要登陆火星。
如今随着中国崛起，现在太空间的竞争，有一点美苏之争的味道，当然中国没有苏联那样强的进攻性，但美国的进攻性非常强，所以中国被迫也要做一些轨道和频率资源方面的保卫。当年是苏联进攻，美国防守，现在则是美国进攻，中国防守。
2019年国内航天领域公司的融资金额减少了50%，出现了一个空档期。主要因为航天投资主要的三个方向——运载火箭、卫星、地面系统，资本对于运载火箭是最关注的。其中，谁能率先搞出大推力的液氧甲烷或液氧煤油发动机，又是资本关注的重中之重。
从去年开始，随着星际荣耀的首次发射成功，未来有可能就只有极其少数的火箭发射公司成为事实上的商业第一梯队。但无论是星际荣耀、蓝箭等，商业火箭类别的公司，都需要长时间的技术积累，技术门槛很高。最后的橄榄枝只会集中在少数几家创业公司里。但卫星领域国内的民营企业有200多家，因为参与度等实际情况，这个领域也是目前资本极其感兴趣的部分。但即便如此，由于国家的一个重大项目将在今年公布，所以在去年下半年，资本基本处于观望的态度，因为标的还不是很明确，出现了空档期。
按照全球航天业的发展经验，行业格局一般是由两家龙头公司，占据整个商业太空产业的70%；龙头之后会有第二梯队，3-5家公司占据20%的市场份额；最后剩下的10%市场，会有数百家一起分，主要是配套类。
中国未来的行业格局也将类似。所以在现阶段，考察一家公司的价值，主要看有没有自己的核心技术和人才储备。
例如，对于运载火箭来说，有没有自己的液体火箭发动机研发技术、有没有火箭的总体设计技术，有没有制导控制技术，需要从这三个方面来判断。
因为对于火箭和卫星产业来说，一般分为三个发展阶段：最先就是技术开拓，例如SpaceX掌握了火箭可回收技术；然后是产品线调整的阶段，例如当SpaceX掌握了低成本发射火箭的方法后，开始搞卫星，仅用了一年时间，就从没有一颗卫星，到全球最大的在轨卫星运营商；最后就是巩固垄断地位，大量接收商业公司或政府军方的订单。当年波音和休斯公司的发展，也遵从了这样的轨迹。
而在卫星产业，差异化竞争非常重要。现在中国有200多家卫星企业，如果在初期跟国家队硬刚，直接就会被碾死。所以这些公司要么选择技术产品的差异化，例如天仪研究院从空间科学实验突破，再涉足与国家队不一样的遥感、通信业务。至于远期，整个行业大概率是通信导航遥感融合。
另一种是盈利模式差异化，国家队做总体，而创业公司逐渐成为核心供应商，做“小市场里的大玩家”。
在国际市场，商业航天占整体3/4还多一点，政府只占不到1/4，但中国目前90%是国企。随着美国商业航天带来的快速发展肉眼可见，中国的红利期其实非常明显。三年之后，民营企业将不再是国家队的补充。如果民营航天出现了中型推力的液体运载火箭，届时中国商业航天的市场增量将极其客观，预计可以分得20%-30%的市场份额，“谁的订单量大就是核心指标了。”
美国从90年代铱星计划，后来破产被收购，再重新发展起来，再到SpaceX，在马斯克和贝索斯之前，有太多人在这个市场开垦，已经成为比较成熟的市场，但中国航天仍然封闭在两大国有集团内部，其实是一片急需开垦的土地。
看好星链的人会认为，星链很像当年的移动互联网，当时也很难想象未来手机App和二维码的普及。星链会激发100-200公斤量级的卫星大量出现，它们可关联的业态将非常多。
马斯克用“重型猎鹰”把一辆特斯拉Roadster跑车发射进太空全程回顾。近年来人类向外太空探索将进入新周期。
在商业航天领域，经纬投资了国内领先的电推进系统提供商遨天科技，它为卫星提供推力的先进技术；国内领先的卫星大数据商业化落地企业佳格天地，在全球率先将目标智能识别和机器深度学习技术应用于遥感影像；国内领先的空间资源开采服务商起源太空；国内领先的多功能、低成本小卫星星座建设者天仪研究院；国内首家成功入轨的民营火箭公司星际荣耀，亦是国内首家实现“一箭多星”的民营公司……（以上排名为公司名首字母音序）在这个高速发展的萌芽阶段，我们期待与优秀的、有探索精神的公司携手去探索。
References:
1、《小火箭对SpaceX星链计划低轨巨型星座的分析》[M/OL]，小火箭微信公众号（ixiaohuojian），感谢邢强博士的分析；
2、中金公司，《SpaceX：从颠覆式创新到星际旅行》
