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低轨通信星座:商业航天界的热潮与挑战

佚名

本文是风险投资观察系列第 121 篇文章

撰稿人:卫星与网络 杨燕、郭朝晖(微信ID:satnetdy,本文原载于《卫星与网络》杂志8月刊)

近年来孩子起名 ,随着O3b的运营和OneNet星座的推进,低轨通信星座再次成为商业航天领域的热潮。受此影响,国内提出了多个低轨星座计划,包括中国航天科技集团的“鸿雁”、中国航天科工集团的“虹云”,以及多家民营企业规划的宽带星座、物联网星座等。应该说命理学,低轨通信卫星是小卫星星座中盈利前景最好的,但难度和风险也非常大,本刊曾详细探讨过这个问题。但从行业实际表现来看,难度和风险并没有吓倒企业家,我们非常希望这是行业在充分了解和计算风险后做出的选择。

从中国航天科研能力来看,低轨宽带星座的技术问题迟早可以解决;融资问题可以依靠国企的金字招牌或者商业航天的发展潜力;频率协调问题也可以通过长期艰苦细致的工作来解决。真正的风险其实是在管理上。我们这里就简单谈一谈运营低轨星座的经济账。

首先我们来看看竞争对手。

国外在轨和计划建设的低轨道通信星座清单

根据表1统计,国外已发射和提出的低轨道宽带星座卫星总数已超过1万颗。需要注意的是,这些星座并非地球静止轨道卫星领域常见的“纸上谈兵”,背后都有强大的信息或航天工业企业集团支撑,并非空谈。其中,三大星座尤为值得关注。

首先是SpaceX的“星链”计划,马斯克一度对此并不重视,但在受到OneWeb星座快速发展的刺激后,马斯克不仅再次强调“星链”计划,还抢先发射了一颗测试卫星。

波音公司的这组星座是人类历史上Q/V频段首次大规模用于商业卫星通信,也是其首次用于低轨卫星通信。同时星座运势查询每日更新,这也是美国最强大的航空航天制造巨头之一的波音公司首次尝试进军卫星运营服务业。

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第三是三星的星座。三星最近在手机领域的颓势非常明显,虽然在存储设备领域依然稳居世界领先地位,但中国等国家和地区正在奋起直追,三星的危机感还是很深的。因此,三星计划发射4600颗卫星的星座,在意料之外却又在情理之中。依托三星庞大而成熟的全球营销网络,这一星座有可能让三星从制造商转型为运营商,同时带动韩国航天制造业的大发展,进而推动整个国民经济的升级。

在已投入运行的星座中,铱星在规模、轨道高度、服务模式等方面与国内公司倡导的低轨宽带星座最为接近,因此以铱星为参照考察相关经济性指标更为合理。

我们从铱星卫星公司2017年年度报告中选取了一些重要声明,呈现给读者。

铱星卫星公司2013年至2017年主要财务数据

(单位:百万美元)

铱星卫星公司 2013-2017 年资产负债表

(单位:千美元)

2013-2017年铱星卫星服务收入及用户来源

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(单位:百万美元)

铱星卫星 2016 年和 2017 年现金流对比

(单位:百万美元)

铱星卫星公司采购合同和意向

(单位:百万美元)

为了维护全球星座,铱星卫星在全球建立了12个中心,有些是租用的,有些是建在租来的土地上。国内商业航天公司若有意建立和维护全球星座,可能也需要建设如此规模的地面站系统。

铱星卫星公司设施位置

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可以看出,尽管铱星卫星以低价收购了原铱星公司的资产,包括完整的低轨星座和地面设施,以及成熟的用户终端设计和相关专利,但目前仍处于负债经营状态。2017年,铱星虽然获得了4.48亿美元的收入,盈利超过4000万美元,但其现金成本也高达4亿美元。新一代星座的建设成本高达30亿美元。这绝不是一个卫星发射上太空后就可以坐收渔翁之利的生意。

因此,中国企业,无论是国有企业还是民营企业,在从事低轨宽带通信卫星业务时,都要意识到这是一条不归路。尤其是国有企业如果发射星座却不能成功实现商业运营,将对后续的航天商业化乃至发展商业航天的信心造成沉重打击。铱星公司曾经破产过一次,因为当时低轨星座竞争并不激烈,才获得了重整旗鼓、重获新生的机会。2020年以后,当有数千颗甚至数万颗宽带低轨卫星在天上飞翔时,如果因为经营不善而退出,一两个星座将不会保留下来。

星座运营与其他信息基础设施运营类似,成本类别复杂,我们简单列一下:系统研发设计、卫星采购、发射服务采购、发射保险、在轨运行保险、地面站研发、地面站建设、用户终端研发、用户终端生产、办公场地费用、人力资源费用、网络卫星建设及发射费用、市场营销费用、管理运营费用、税费、贷款利息等。

据业内人士测算,以我国目前的人力资源成本和技术发展水平,研制一个宽带与窄带相结合、兼具船舶自动识别(AIS)和民航自动识别(ADS-B)功能的星座,每颗卫星的成本约为2亿元人民币。而要建成一个实时覆盖全球的星座,至少需要54颗卫星,考虑到在轨备份,一共需要建造60颗卫星,那么卫星制造成本就高达120亿元人民币。

考虑到如此复杂功能卫星的体积和质量不可能太小,平均单颗卫星发射费用5000万元是一个比较合理的估算,总计30亿元。

保险方面,新研制卫星的保险费用一般占卫星成本的20%左右,我们假设前两批12颗卫星都采用这个费率,保费为1.2亿元。这12颗卫星入轨后视为成熟卫星,后续卫星保险费将降至卫星成本的4.7%,共计4.512亿元。在轨保险为卫星成本的3.9%,即4.68亿元。

这样算下来,星座建设总成本约为160.392亿元。需要注意的是,我们的测算假设发射和入轨运行成功率达到100%,如果出现波折,建设成本还会进一步上升。

假设一切顺利,星座运营商只需要投入160亿元就可以完成星座建设,然后还要投入建设卫星测控站,发展固定、便携、车载、航空、海事等用户终端,建设与基础电信网对接的电信端口,投入建设销售渠道,那么总投资在200亿元左右是完全有可能的。

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另外,虽然AIS和ADS-B业务不需要星座全面部署才可以开通,但是普通语音和宽带业务却需要星座全面部署,因此这200亿元必须用最短的时间变成可以运营的卫星系统。

这就给融资带来很大压力。如果这是一个国家投资项目,200亿元不算什么大数目。但作为商业项目就完全不一样了,即使是大型国有航天企业,也很难完全靠自己筹集到这笔钱。可以选择的方式有合资、合作经营、商业融资。如果考虑贷款,目前银行贷款利率在4.35%-4.9%之间,假设贷款总额为100亿元,每年就需要支付4亿多元利息。对于一个新兴公司来说,这不是一个小数目。注意上面铱星公司的财务报表,2017年支付的利息成本就超过了3.7亿美元。

这么多费用需要的钱,都是硬件销售、工程咨询、运营、融资的钱,最终还是要靠运营,也就是说,要靠客户来买单。

中国的低轨卫星要成功,最重要的问题就是建立用户群,有了足够多的用户,合资、融资、贷款都会比较容易。

首先要明确的是,中国商业航天不能再依赖国内市场的保护。电子信息产业的发展历史证明,只有勇于走出国门,参与全球竞争的航天企业才能生存下来;在国内安于“舒适区”的航天企业终将遭遇打击。低轨星座是全球运营的,必须争夺全球市场才有存在的意义。

从具体的用户类型来看,我们经过了多年的探讨和呼吁第一星座网,即使不谈所谓的“光缆无法到达的区域”,全球无数的公路车辆、轨道车辆、内河船舶、海上船舶、发展中的无人机和通用航空、传统民航、机动工程队和工程机械等都是低轨宽带星座的优质客户。

从铱星用户分布中,我们可以看到另外两个重要趋势。第一,曾经拯救铱星的政府用户,现在数量占比刚过10%,服务收入占比刚过25%。商业用户已经成为铱星的主要收入来源。因此,虽然政府是商业星座的重要用户,但发展商业用户是决定性的。第二,无论是商业用户还是政府用户,物联网用户数量都已经超过传统语音和数据用户,其在运营收入中的占比正在增加。

这里我们做一个年报里没有包括的对比统计,那就是物联网在铱星业务中的占比。

物联网业务在铱星业务中的占比

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注:铱星卫星公司的年度报告给出了政府业务中的语音和数据用户以及物联网用户贡献的收入。

可以发现塔罗占卜,铱星业务中物联网业务的占比在逐年提升,商用领域的物联网用户数已经超过语音和数据用户,并以24%的年复合增长率逐年增加。虽然物联网用户贡献的平均营业收入没有语音和数据用户高,但从长远来看,物联网收入占比超过语音和数据用户是必然趋势。

因此,努力开拓商业市场和物联网市场也是中国商业宽带星座成功的必由之路。

要发展这样的市场,当然首先要解决相关的牌照问题,解决服务的可靠性和易用性问题,避免“全产业链”式的利益包办家庭的做法,并解决传统卫星通信服务费过高的问题。

对于任何面向消费市场的产品或服务来说,性价比都是最有力的促销手段。在消费者习惯了4G服务、梦想着5G的今天,宽带卫星提供的服务至少要与4G处于同一水平。或许有人会说,这个价格水平太不现实了。但必须指出的是,很多人已经在向4G资费水平迈进的路上了。首当其冲的就是大家熟悉的美国Viasat,它通过Ka频段为消费者提供与4G相当的月度服务资费。消费者并不关心他们的服务来自哪个轨道,低轨道星座也没有理由收取更高的费用。

我们还要给出一个更有杀伤力的数据。另一个以颠覆传统为日常行为模式的美国机构——国防高级研究计划局(DARPA),近日选定8家公司承担名为“21点”的宽带星座项目。利用商用卫星平台和专用有效载荷,将组成由100颗卫星组成的低轨道星座,为全球美军提供千兆每秒的宽带通信服务。按照DARPA的设想,“21点”单颗卫星的制造成本在300万至400万美元之间,发射成本为200万至300万美元。因此星座查询表,包括发射成本在内的单个节点成本为600万美元。相比之下,单颗铱星的制造和发射成本就达到了3750万美元。

如果“21点”星座模式成功,那么相关企业必然会在低成本、高性能卫星制造和低成本星座运营方面取得突破,将现有成本降低一个数量级。即使用户收费降低一半,也是颠覆性的。试想一下,现在OneNet星座单颗卫星成本定为50万美元,如果降低一个数量级,收费会比现在更低。如果中国的低轨星座按照传统模式制造、发射,显然缺乏竞争力。

如此低的成本,在当今中国众多宽带星座倡导者看来,似乎相当困难。但挑战也意味着机遇。中国企业提出的几个星座至今尚未发射,首轮发射的卫星数量有限,仍有机会积极引入颠覆性技术,大幅降低卫星成本和发射成本。如果企业秉持服务客户的理念,一方面积极推动技术创新,用较低的成本制造和发射星座,另一方面努力建立合理的资费标准和服务机制,以可持续的方式经营公司,就能在国内市场和中国客户中站稳脚跟,进而将业务拓展到全球。