電子發燒友網報道(文/吳子鵬)8月6日14:44,垣信衛星“千帆星座”(G60星鏈)首批18顆組網衛星順利發射升空,標志著中國版“星鏈”正式拉開組網建設的帷幕。
根據規劃,G60星鏈今年將發射108顆星,2025年底實現648顆衛星提供區域網絡覆蓋,第一個階段是1296顆星,到2027年提供全球網絡覆蓋。到2030年,G60星鏈將致力于打造一個擁有1.4萬多顆低軌寬頻多媒體衛星的組網,大幅提升我國在全球衛星通信領域的競爭力,為國內用戶提供更廣泛、更高質量的通信服務。
目前,全球最成功的低軌通信衛星聯網星座是SpaceX的StarLink。截至2024年6月12日,StarLink已經發射衛星175批共6611顆,其中手機直連衛星達到64顆,經測試傳輸速率已達到17Mbps。
另外,美國星鏈還有Kuiper、銥星二代,英國星鏈有OneWeb。隨著中國版星鏈首批衛星成功入軌,全球星鏈競爭將進入新階段,開啟低軌資源的爭奪戰。
三個規劃實施的中國“萬星星鏈”
G60星鏈的建設運營方為垣信衛星,該項目由上海松江區牽頭,聯合多家資本共同打造。
據介紹,G60星鏈的技術特點包括采用先進的衛星通信技術和多層、?多軌道星座設計,?可能更加注重衛星的多媒體功能和寬帶通信能力,?以滿足不同用戶的需求。該項目于2021年啟動,采用上海格思航天自主研發的可堆疊型平板衛星平臺,每顆衛星重300kg。
上海格思航天總經理曹金表示,G60星鏈衛星制造采用智能化脈動生產線,每個工位固定完成特定的操作流程,如裝配太陽板、力學振動測試等,這條流水線每年可量產300顆衛星。
除了G60星鏈,國內目前還規劃了“GW星座”和Honghu-3(鴻鵠-3)另外兩大萬星級別的星鏈。其中,“GW星座”是由中國衛星網絡集團有限公司(中國星網)牽頭,計劃打造一個由1.3萬顆衛星組成的中國星鏈主體,總共包含2個子星座,軌道高度也分為兩組,GW-A59子星座的衛星分布在500km以下的極低軌道,GW-2子星座的衛星分布在1145km的近地軌道。
Honghu-3(鴻鵠-3)是我國規劃的第三個萬星級別的星鏈。根據國際電信聯盟(ITU)的API信息,鴻鵠-3星鏈將在160個軌道平面上總共發射1萬顆衛星,為兩期建設。第一期預計投資200億元,在2022年建成由60顆衛星組成的通信網絡;第二期預計在2025年完成,通過數百顆衛星構建“海、陸、空、天”一體的衛星移動通信與空間互聯網接入系統。
低軌衛星資源嚴重不足
雖然各國以及各家公司都在積極布局星鏈,并都希望打造萬星級別的大規模星鏈。不過,這些計劃可能都會受到資源的限制。
低軌能容納的軌道資源終究是有限的,按照國際電信聯盟制定的《無線電規則》,衛星軌道和頻譜資源具有排他性,這就是為什么國際電信聯盟要制定“先到先得”的策略。
按照劃分,衛星軌道分類共有五種,分別是低地球軌道(LEO)、中地球軌道(MEO)、地球同步軌道(GEO)、地球同步轉移軌道(GTO)以及太陽同步軌道(SSO)。其中,地球同步軌道(GEO)為35786千米只有一條,各國之間需要公平協商分配;低地球軌道(LEO)、中地球軌道(MEO)全部按照“先登先占”的原則。
然而,目前Starlink衛星申報數量已達到46000顆,國際電信聯盟據悉已經批準了7500顆,Starlink發射了6611顆。中國星網已經申報了12992萬顆,計劃再次加申5656顆;上海垣信已經申報了1296顆,計劃加申2.7808萬顆;另外,亞馬遜的Kuiper、英國OneWeb等公司申報的數量都是千顆級別。根據賽迪數據,地球近地軌道可以容納的衛星數量為6萬顆,那么目前申報數量已經嚴重超出了近地軌道的容量。
另外,時效性也非常重要,因此G60星鏈首批衛星的發布具有非常重要的意義。按照國際電信聯盟的規定,衛星運營商須在第一顆衛星投入使用的監管期結束后的2年內發射10%的衛星,5年內發射50%,7年內全部部署完成。在星鏈建設方面,我國起步比較晚,Starlink自2019年就開始了建設布局,目前Starlink已經服務超過80個國家和地區,全球用戶超過了300萬。?
電子元器件面臨的重大歷史機遇
星河動力董事長劉百奇此前透露,低軌通信衛星目前國內平均造價為3000萬元,就以目前4萬顆的申報量來算,硬件價值也超過了1.2萬億,每一家入局的企業都需要在硬件方面投入數千億元。
不過,衛星產業鏈不只是制造,總體包括衛星制造、衛星發射、地面設備、衛星運營及服務、衛星應用等多個環節。按照SIA 的估算,在衛星服務產業鏈中,衛星制造的產業規模只占總規模的5.62%,衛星發射占比約為2.49%,地面設備占比約為51.59%,衛星運營及服務占比約為40.30%。
在衛星制造方面,使用到了大量的電子元器件,包括星載原子鐘、聲表面波濾波器、鋅銀蓄電池組、繼電器、連接器、射頻同軸開關、星用大功率射頻電纜組件、微波射頻T/R組件、功能性傳感器和數字信號處理器件等。在這些器件的設計制造方面,中國航天集團承擔著主要責任,比如在此前大家熱議的北斗衛星中,中國航天集團承擔了星載原子鐘、聲表面波濾波器、鋅銀蓄電池組、電連接器、繼電器、晶體元器件、緊固件等多項產品的研制生產任務。
當然,中國航天集團下屬各個院所也有分工,比如航天二院提供原子鐘,該院能夠為衛星設計、驗證、試驗、組網各個階段提供原子鐘,最新一代的原子鐘相比前代產品其體積更小、重量更輕。另外,航天二院在晶體元器件方面也很有優勢。
再比如航天科工十院的電連接器、繼電器、鋅銀蓄電池組等產品,也都在北斗衛星上得到了充分的質量驗證,能夠順暢、準確地傳遞各種信號指令。
除了中國航天集團,目前國內參與衛星系統制造的還有:
·T/R芯片和組件企業:中國電科13所、中國電科55所、中國電科十三所、中國電科三十八所、鋮昌科技、雷電微力、國博電子、和而泰、亞光科技、無錫華測、臻鐳科技等;
·射頻芯片和器件:臻鐳科技、中瓷電子等;
·后端信號處理:創意信息、信科移動等;
·連接器:航天電器、陜西華達、富士達等;
·衛星平臺部件:航天智裝、國光電氣、智明達、航宇微、振芯科技和天銀機電等。
根據太平洋證券研報《通信行業研究報告:通信網絡天地一體化,未來并不遠》,在衛星系統中,相控陣T/R組件價值量占比高,因此從上述統計也能夠看出,這部分參與企業的數量也是非常多的。相控陣T/R組件包括數字信號處理模塊、數據轉換模塊、發射/接收(T/R)組件和天線單元,無論是無源相控陣雷達(PESA)和有源相控陣雷達(AESA)都需要集成大量T/R組件,因此生產成本相對高昂。根據國博電子招股說明書,T/R組件成本約占有源相控陣系統總成本的70%-80%。到2030年,國內T/R組件市場規模預計將達到1418億元。
結語
由于低地球軌道(LEO)和中地球軌道(MEO)均按照先到先得的申報邏輯,且具有明顯的時效性,因此G60星鏈首批18星上天有著重要意義,也對國內的衛星系統產業鏈提出了很高的要求。在電子元器件方面,航天集團和中電科在國內占據主導地位,但民營企業近幾年發展也非常迅猛,比如臻鐳科技、國博電子等。從器件類型來說,T/R組件的價值占比較高,是市場競爭的核心。
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