电子设备行业专题研究：商业航天星辰大海启航正当时

行业研究行业研究/电子设备/证券研究报告2023年03月09日【投资要点】◆商业航天不同于传统政府、军工主导的航天工作，是以盈利为目的，运用市场机制、遵循市场规律开展的航天活动。我们认为，航发展与计算机的发展背景与路径具有相似性。随着电子管体管的发展，以及集成电路规模持续增长，计算机在政府外的民用商用领域开始实现普及。航天领域过去也主要以以及更低的成本。我们认为，将能够实现市场化、商业化◆发展可回收以及大推力的火箭是产业基础。可回收火箭为航天飞机X在现火箭可回收的技术上对比固体发动机具有明显的优势，是可回蓝航天等对液体发动机亦保持持续投入，并取得。大推力火箭具有更强的运载能力，有效做到更高的发◆卫星互联网有望成为当前阶段商业航天核心应用领域。通过发射卫星座，无需地面基站即可实现全球无缝覆低轨高通量卫星，卫星互联网可以实现高带宽、低【配置建议】◆看好液体发动机核心材料供应商斯瑞新材(688102)，建议关注国内拥有通信卫星资源且自主可控的卫星通信运营商中国卫通联网相控阵T/R芯片全套解决1270)，深耕电磁仿真及测量技术领域的霍莱沃(688682)，以及国内首家全产业链商业遥感卫星公司长光卫星(暂【风险提示】◆政策导向变化风险◆重大事故发生风险挖掘价值投资成长东方财富证券研究所析师：邹杰：夏嘉鑫相对指数表现 7/99/911/91/9 7/99/911/91/95%2%8%4%0%相关研究《关注无稀土电机发展的潜在路.03.07《光学光电子系列报告之四：投影设备行业剖析，关注发展趋势及新.03.06《LCDTV订单需求预期强劲反弹，会》2.15IC：ABF载板国产替代在即，先进封装注入新活.02.03《柳暗花明，秉供给创新，期需求2023.01.18敬请阅读本报告正文后各项声明21.商业航天是实现航天活动可持续发展的必经之路 4 2.1.可回收火箭打破发射成本桎梏 82.2.液体发动机是可回收火箭的“心脏” 102.3.大推力火箭需求日益迫切 13 议 224.1.中国卫通(601698) 224.2.铖昌科技(001270) 234.3.斯瑞新材(688102) 234.4.霍莱沃(688682) 234.5.长光卫星(暂未发行) 245.风险提示 24 图表2：商业航天主要应用 4 图表4：星际荣耀-双曲线一号火箭 5 图表6：全球火箭发射服务市场规模(亿美元) 6图表7：国内航天发射次数 7图表8：长征系列运载火箭每百次发射时间间隔 7图表9：谷神星一号运载火箭成功发射 8 图表11：美国航天飞机项目的投入 9 图表14：一级助推器实现落地 10 图表16：回收一级助推器 10图表17：固体发动机示意图 11图表18：液体发动机示意图 11图表19：一款液体发动机 11 图表21：猛禽发动机 12图表22：某型液氧煤油发动机 13图表23：蓝箭“天鹊”系列液体发动机 13图表24：不同火箭的有效载荷 13图表25：梅林发动机推力不断升级 14敬请阅读本报告正文后各项声明3图表26：猎鹰系列火箭(Falcon1、Falcon9、FalconHeavy) 14 图表29：全球卫星产业规模(亿美元) 15图表30：卫星互联网系统模拟图 16图表31：卫星互联网发展阶段 16 图表33：2021年全球各国在轨卫星数量(颗) 17 图表35：中国典型卫星互联网星座部署情况 18图表36：低轨卫星发射成本 19图表37：中国卫星互联网产业市场规模 19图表38：全球卫星地面设备制造业收入(亿美元) 20图表39：相控阵雷达示意图 20图表40：三种雷达对比 21 敬请阅读本报告正文后各项声明4业航天是实现航天活动可持续发展的必经之路商业航天不同于传统政府、军工主导的航天工作，是指以盈利为目的，运用市场机制、遵循市场规律开展的航天活动。美苏争霸时期的政府在航天领域不计代价的支持，随着竞争而落下帷幕，完全依赖于政府投入的产业是无法实现可持续发展的，社会资源的投入以及航天应用的落地是实现商业航天的必要条件，商业航天的发展也是实现人类航天活动可持续发展的必经之图表1：阿波罗11号拍摄图片根据美国联邦航空管理局的定义，商业航天活动是指按照市场规则配置技术、资金、人才等资源要素，以盈利为目的的航天活动。按应用可分为空备以及相关卫星服务四类。图表2：商业航天主要应用NSDD42，指出扩大美国民营企业参与航天活动是一项国家目标。1989年3月，敬请阅读本报告正文后各项声明5图表3：Delta系列火箭点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》(国务院60号文)提出“鼓励民营企业、民营资本参与国家空间技术基础建设”的相关政策后，中国商业航天开始面向社会资本打开大门，中国商业航天开始步入快速发展通道。2015年，蓝箭航天、零壹空间等第一批民营火箭公司相继成立。随后，星际荣耀、星河动力、深蓝航天等中国火箭公司陆续崭露头角，国内民营商，通过双曲线一号火箭将多颗卫星送入300公里圆轨道，实现了中图表4：星际荣耀-双曲线一号火箭理示，中国航天将推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展，开启全面建我们认为，航天产业的发展与计算机的发展背景与路径具有相似性。计敬请阅读本报告正文后各项声明6IBM要5台计算机。随着电子管技术向晶体管的发展，以及集成电路规模持续增长，计算机在政府与军方之外的民用商用领域开始实现普及。航天领域，过去也主要以满足政府和军方的需求，且造价高昂、工期较长，而商业化追求更高的性能以及更低的成本。我们认为，将能够实现市场化、商业化的部分向市向。火箭是能够将人造卫星、载人飞船、空间探测器等送入预定轨道的飞行商业航天发展的基础。载人、运输等航天活动工作、卫星等空间基础设施建加快，SpaceX几乎每年都在刷新运载火箭飞行图表5：SpaceX发射记录火箭发射市场规模将保持持续增长。太空发射服务是指按照需要来发射图表6：全球火箭发射服务市场规模(亿美元)敬请阅读本报告正文后各项声明7国内方面，随着火箭能力越来越强，航天产业发展如火如荼。根据国家将再次刷新中国全年航天发射次数记录。航天科技集团计划2022年安排40图表7：国内航天发射次数保持高密度发射。预计2023年长征系保持高位，发射次数将超过60次，呈现高密度常态化图表8：长征系列运载火箭每百次发射时间间隔中国将迎来商业火箭的发射大年，多型商业运载火箭将执行一系列发射任务。敬请阅读本报告正文后各项声明8图表9：谷神星一号运载火箭成功发射2.1.可回收火箭打破发射成本桎梏来继续载人航天的事业，因此航天飞机应运而生。航天飞机的设计初衷即是大幅下降，目标实现发射、回收、再发射的重复使用，因此被认为在成本的角度上，航天飞机的发射成本要低于“阿波罗计划”使用的登月飞船。图表10：航天飞机STS-01，美国的航天飞机STS-01正式开始执行载人航天任务，敬请阅读本报告正文后各项声明9图表11：美国航天飞机项目的投入可回收火箭为航天飞机回收再发射理念的迭代，通过回收火箭大幅降低余年的发展，基于可重复使用理念的航天飞机的产品迭代X一级助推器将火箭主体推入合适高度后分离，按照既定路径落地，实现台梅林发动机提供动力的猎鹰9号一级助推器在将火箭升至指定高度后与二级助推器分离，并重新点火按照预设路径返回陆地或海上接驳台。敬请阅读本报告正文后各项声明10图表14：一级助推器实现落地通过一级助推器的回收，SpaceX已成功做到发射成本的极大下降。SpaceX的一级助推器以良好状态返回地球，通过翻新再利用来节省资金并实现发射成本的有效下降。根据CenterforStrategicandinternationalXSoundingLine东方财富证券研究所2.2.液体发动机是可回收火箭的“心脏”根据所使用的燃料区别，发动机可分为固体发动机和液体发动机。在固体发动机中，燃料与氧化剂混合形成固体推进剂，在燃烧室被点燃从而产生推力。常见的固体发动机燃料包括硝化棉等单基推进剂、硝化甘油、硝化纤维素等组成的双基推进剂以及复合推进剂。液体发动机中，燃料与氧化剂分离存储，发动机工作时，液态的燃料和氧化剂被泵入燃烧室进行混合燃烧并产生推力。目前常见的液体发动机燃料包括煤油、液氢等，目前，包括SpaceX、蓝箭航天等国内外厂商均以发展甲烷为燃料的液体发动机为核心研发方向。敬请阅读本报告正文后各项声明11ee显。固体发动机没有系统阀门，固体燃料存储在燃烧室中，一旦点燃，将以预定的速率平稳燃烧至所有燃料被消耗。液体发动机设计更为复杂，燃料与氧化剂分开储存，并可以根据需要通过阀门调节燃料供应，因此在功能上可以允许进行关闭、重新启动等重复操作。从可回收的可行性角度上，一方面，固体发动机的整个壳体包裹燃烧室，实现回收的成本更高，另一方面，一旦发动机点火，固体发动机无法实现液体发动机通过控制燃料流量或停止并重新点燃，液体发动机在实现火箭可回收的技术上对比固体发动机具有明显的优势，发展高性能、高可靠性的液体发动机也是实现可回收火箭的基础，液体发动机就是可回收火箭的“心”。图表19：一款液体发动机液体发动机燃烧效率高，可以提供强大的推力。在相同的规模下，液体火箭运载能力更大，主要得益于液体发动机更高的燃烧效率。从推力、比冲SpaceX的梅林发动机也更强于常见的固体敬请阅读本报告正文后各项声明12图表20：P80与梅林发动机对比发动机型号类型P80-Vega固体发动机Merlin1D(x9engines)-Falcon9液体发动机燃料端羟基聚丁二烯火箭级煤油比冲(真空条件)280s311s推力3015MN(真空)7686MN(海平面)e性能的液体发动机。Raptor猛禽有史以来第一台全流量分级燃烧火箭发动机。图表21：猛禽发动机国内方面，包括中国航天、蓝箭航天、深蓝航天等对液体发动机亦保持液氧煤油发动机首次实现重复飞行试验验证。该型发动机作为某飞行器主动力装置参加首飞试验后，经检测维护，再次装配并顺利完成了重复飞行试验，次实现了液体火箭动力的重复使用。深蓝航天在2021年7月成功实现中国首例液氧煤油火箭垂直回收试验“蚱蜢跳”，在同年10月再次成功实现中国首例液氧煤油火箭百米级垂直回收试验。蓝箭航天8月表示完成“天鹊”80吨改进型发动机二次起动试车考核，标志着蓝箭航天“天鹊”发动机已经完全具备了可重复使用能力，有效增强了运载火箭各类任务轨道卫星的发射能力，并为子级回收需求及可重复使用提供了基础技术保障。敬请阅读本报告正文后各项声明13液体发动机2.3.大推力火箭需求日益迫切火箭的“心脏”就是发动机，发动机的推力关系到能运载多大质量的航天器，更大的推力意味着具有更高的载重负荷。以近地轨道卫星为例，大推力火箭可以一次性运载更多的卫星，有效做到更高的发射效率以及更低的发射成本。动力作为航天发展的关键，已成为全球航天界的共识，发展大推力迫切。按照火箭的有效载荷划分，可分为轻型、中型以及重型。轻型火箭通常国图表24：不同火箭的有效载荷火箭型号有效载荷(吨)轻型TaurusXL(金牛座)中型AtlasV(宇宙神)Falcon9(猎鹰)重型及以上长征5BSaturnV(土星5号)1.3612.522.822130eopediaSpaceX机已历经多上不断升级，由最初的梅林-1A型号发展到目前应用，可以极大提高了运载火箭的性能。敬请阅读本报告正文后各项声明14图表25：梅林发动机推力不断升级发动机型号Merlin1AMerlin1BMerlin1CMerlinVacuumMerlin1DMerlinVacuum推力(kN)400(真空推力)11720(真空推力)34使用再生冷却喷烧室更大的排气与喷嘴室通过多发动机组合的方式，为火箭提供更强的推力。多个发动机的组合磅的推力。图表26：猎鹰系列火箭(Falcon1、Falcon9、FalconHeavy)国内大推力火箭及发动机的发展不断取得突破。1970年，运载能力为kg东方红一号卫星成功送入太空，拉开了中国航天产业发展箭发动机首次整机试车圆满成功。该型发动机设计推力达到500吨级，是现下简称“TH-12”)圆满完成第二次全系统热试车。天兵的液体火箭发动机。敬请阅读本报告正文后各项声明15图表28：TH-12发动机全球卫星产业规模在2021年已达到2794亿美元，2011-2021年CAGR为4.65%。全球卫星产业收入主要来源于卫星服务业和地面设备制造业。根据主要包括卫星通信、卫星遥感、空间科学和国家安全；地面设备制造业收入备。图表29：全球卫星产业规模(亿美元)卫星互联网是指通过卫星为全球提供互联网接入服务的网络系统。卫星互联网通过发射一定数量的小型卫星，在低轨道组成卫星星座，实现太空互敬请阅读本报告正文后各项声明16联，无需地面基站即可实现全球无缝覆盖，是继有线互联、无线互联之后的第三代互联网基础设施革命。借助低轨高通量卫星，卫星互联网可以实现高带宽、低时延的宽带覆盖，并具有覆盖范围广的优势，成为了解决全球网络图表30：卫星互联网系统模拟图交锋，展开竞争。该阶段卫星互联网以铱星和全球星等为代表，提供语音、低速数据、物联网等服务。然而该阶段地面通信系统在通信质量、资费价格通信竞争失败。型卫星互联网星座建设，卫星互联网与地面通信系统进行了更多的互补合作、融合发展。卫星工作频段也进一步提高，向着高通量方向持续发展，逐渐步图表31：卫星互联网发展阶段敬请阅读本报告正文后各项声明17G络的跨域覆盖能有效解决移动通信网对于海域、空域、山地等区域用户的接入难题。欧洲航天局已成立Sat5G组织5G的可行性方案，并于2019年欧洲网络和通信大会成功完成提供无缝覆盖的泛在无线连接和情景感知的智能服务与应用，实现地面、卫海洋通信网络的无缝覆盖。在6G网络架构中，卫星互联网的图表32：6G卫星通信示意图为世界第二大在轨有效卫星拥有国。而占比第一的美国拥有的在轨卫星数量图表33：2021年全球各国在轨卫星数量(颗)ObTelesat敬请阅读本报告正文后各项声明18图表34：国外卫星互联网星座部署情况公司名称数XLinkLEO4408rLinkVLEOWebeWebLEOneWebVLEOeWebMEOtsatVLEO我国卫星互联网星座加速组网。我国卫星互联网起步较晚，虽然拥有较多数量的在轨卫星，但中、低轨道资源存量稀少，卫星互联网产业建设尚处互联网目标，目前已有多家国内企业投入卫星互联网的规划建设中，其中具有代表性的卫星互联网图表35：中国典型卫星互联网星座部署情况公司名称数8颗在轨(2018)41颗在轨(2018)1颗在轨验证(2018)7颗在轨(2022)所低轨道卫星制造和发射成本大幅下降，助力卫星互联网全球覆盖。在SpaceX等公司带动下，卫星制造模式从传统的定制化变为批量化，促使卫星产业的制造成本降低。2019年，我国的单颗卫星成本已降至第一代卫星的十FutureTimeline卫星互联网的低轨道卫星发射成本也大幅降低。卫星制造和发射成本的降低为卫星互联网快速发展创造了条件，通信卫星得以实现低成本快速组网，促使卫星互联网加快完成全球覆敬请阅读本报告正文后各项声明19图表36：低轨卫星发射成本国内卫星互联网产业稳步发展，市场规模持续提升。我国的民营商业航国家战略基础以及民营效率优势，我国卫星互联网产业市场规模快速提升。国图表37：中国卫星互联网产业市场规模敬请阅读本报告正文后各项声明20卫星地面设备制造业市场规模逐年增长。根据SIA数据，占卫星产业总亿低轨卫星等空间目标进行搜索捕获、跟踪测量、轨道计算和编目预报等功能，图表38：全球卫星地面设备制造业收入(亿美元)相控阵雷达有望取代机械扫描雷达，成为雷达发展主流。传统机械扫描雷达的波束扫描依靠雷达天线的转动实现，而相控阵雷达则用电的方式控制雷达波束的指向变化进行扫描，同时使用“移相器”来实现雷达波束转动。相控阵雷达由大量相同的辐射单元组成，每个辐射单元都接有可控移相器，并由电子计算机控制，辐射器可在电子计算机的控制下实现发射、偏转。相控阵雷达具有控制灵活性高、抗干扰能力强、可同时跟踪多个目标、功能多样化、机动性强、可靠性高等特点，逐渐取代传统的机械扫描雷达成为雷达发展的主流产品。图表39：相控阵雷达示意图敬请阅读本报告正文后各项声明21有源相控阵雷达优势明显。相控阵雷达根据天线的不同可分为无源相控阵雷达和有源相控阵雷达。无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机主动分配给天线阵的各个单元，目标反射信号也经各个天线单元送达接收机统一放大。有源相控阵雷达则为每个天线单元都配装一个发射/接受组件(T/R组件)，每一个T/R组件都能自己发射和接收电磁波，因此相比无源相控阵雷达在频宽、功率、效率及冗度设计方图表40：三种雷达对比扫描雷达雷达阵雷达靠雷达天线的转动实现雷达波束扫描处理射器都配装发射/接收组电磁波标跟踪慢，抗优相控阵雷达替换空间大，核心T/R组件市场规模快速增长。根据雷达生产总数比例仅为14.16%，总销售额占比为25.68%，市场规模目前相实现收发信号的放大，并针对信号进行相位与幅度调节，其成本约占到整个相控阵雷达系统造价的60%。根据MarketInsightsReports统计，2022年用TR元，并预计2028年市场规图表41：全球雷达系统T/R组件市场规模卫星通信以卫星作为中继站转发微波信号进行通信，其覆盖范围远大于敬请阅读本报告正文后各项声明22换到利用卫星信号，进行相关的语音、图像、短消息的传输，常被用于地质。北斗卫星消息的智能手机，在无地面网络信号覆盖的环境下，可实现将文字与位置信息向外发出，与外界保持联系，同时支持多条位置生成轨迹地图。置信息发送。召开。大会由全球移动通信系统协会主办，芯片厂商联发科(MediaTek)在MWC2023上展示旗下的卫星通信平台，基于标准的3GPP5G非地面网络MediaTek卫星通信技术的智能手机也将推出。此外，MediaTek还将分享下随着手机品牌与芯片等产业链厂商对智能手机卫星通信技术的持续研发布局，我们认为，卫星通信功能或将发展成为旗舰手机标配。随着在智能手4.1.中国卫通(601698)公司运营管理各类通信广播卫星，为客户提供卫星空间段资源、行业系统集成及综合信息服务等相关应用服务，主要业务流程覆盖卫星网络申报、协调及维护；卫星项目建设；卫星测控管理；业务运行管理；卫星转发器出公司拥有自主可控、体系完备的通信广播卫星资源、频率轨道资源和地星，是我国唯一拥有自主可控广播卫星资源的基础电信运营企业，被工信部列为国家一类应急通信专业保障队伍，是国家行业主管部门直接指挥调度的保障力量。公司广播通信服务覆盖中国全疆域、周边及“一带一路”主要区敬请阅读本报告正文后各项声明23号覆盖我国90%以上的国内空中航线，以及我国中部、东部和近海区域。公司着力打造海洋、航空等行业应用平台，重点发展“感传智用”4.2.铖昌科技(001270)业务为微波毫米波模拟相控阵T/R芯片(以下简称“相控阵T/R硅基工艺的系列化产品以及相关的技术解决方案，是国内少数能够提供相控阵T/R芯片完整解决方案的企业之一。公司产品主要包含功率放大器芯片、、模拟波束赋形芯片及相控阵用无源器件等，频率可覆盖LW产品广泛应用于探测、遥感、通信、导航等领域，并逐步拓在卫星互联网方面，公司充分发挥技术创新优势，成功推出星载和地面相控阵T/R芯片全套解决方案，目前已与多家科研院所及优势企业开展合作，从元器件层面助力我国卫星互联网快速、高质量、低成本发G公司已经和主流通信设备生产商建立了良好的合作4.3.斯瑞新材(688102)公司以铜基特种材料的制备技术为核心，从中高压电接触材料及制品突破，大力发展高强高导铜合金材料及制品的应用，在多个应用领域打破核心材料依赖进口的问题的同时，不断拓展业务边界，已开拓并掌握了高性能金公司围绕成为多个细分领域新材料领跑者的目标，确立了在所从事的新材料细分领域每年新增发明专利要占据全国第一、全球第一，并努力达到全球新在公司核心技术支持下，高强高导铜合金材料逐步拓展到液体火箭发动用方向订单800万以上。目前公司是蓝箭航天等公司战略4.4.霍莱沃(688682)公司长期聚焦于电磁仿真及测量技术的自主研发及应用，致力于成为电磁仿真验证、电磁测量系统、相控阵产品三大业务板块，主要服务于国防军工、航空航天、通信、汽车等高端制造业的产品研发、生产及应用。公司成立十五年来，在电磁仿真及测量领域取得了丰富的自主研发技术成果和工程经验，代表性技术成果经科技成果鉴定，达到国际先进水平。公敬请阅读本报告正文后各项声明24司曾参与嫦娥探月、北斗卫星、高分卫星等多项国家知名工程，为中电科、航天科技、航天科工、中船集团、航空工业、中国电子、中科院下属的多家单位以及中兴通讯、大唐移动等客户提供了坚实的仿真及测量技术保障。4.5.长光卫星(暂未发行)公司专注于商业航天领域，是我国第一家集卫星研发制造、运营管理和信息服务于一体的全产业链商业遥感卫星公司。自成立以来，公司采用高端装备制造与航天信息服务融合的发展模式，始终专注于高性能、低成本卫星的研发与技术创新，瞄准遥感行业“数据获取难、更新频次低、影像价格贵”的痛点问题，致力于建设并不断完善“吉林一号”卫星星座，通过提供海量、优质遥感数据，促进遥感行业生态发展，会需求。经过多年的研发和技术积累，公司自主建设并运营管理着目前全球最大高空间分辨率、高光谱分辨率、快速广域覆盖的卫星遥感数据以及以卫星遥感数据为基础的空间信息综合应用服务；同时，公司凭借着在卫星平台和空间光学有效载荷方面的核心技术积累，能够为客