航天任务运行行业前景

航天任务运行行业前景

航天测控管理行业概况太空资产是国家或企业拥有或控制的各类太空资源，主要包括矿产、能源等自然类资源，通路类资源，人造卫星、载人航天器等各类在轨航天器，以及航天产业快速发展背景下不断丰富完善的卫星测控数据、健康数据、载荷数据、轨道数据等数据资产。航天测控管理系通过建立涵盖发射、在轨、离轨等航天器全生命周期各阶段的管理控制系统，为航天器制造、航天发射、在轨运营、离轨退役等各应用场景提供硬件设备、软件产品、信息保障、技术服务等全套解决方案。航天测控管理是统筹各类太空资产调度使用、提升太空资产使用效率、发挥太空资产最大效能的重要保障。作为管好用好太空资产的核心技术之一，航天测控管理近年来在太空经济热潮带领下，日益成为航天产业的前沿学科和热门领域。商业航天是推进航天产业经济发展的重要动力，直接关系到未来卫星网络与航天系统的搭建，因此是当下大国战略竞争与博弈的主阵地、主战场。国外商业航天发展较早，尤其是美国一直重视太空战略竞争，始终以维护美国太空霸权为目标。早在2010年美国在《国家航天政策》中即提出，商业航天活动是私营企业在承担适度的投资风险和责任的前提下，提供航天产品和服务的活动。商业航天活动与基于市场动机的活动都以控制成本、优化投资回报率为目标，均具有为现有或潜在非政府用户提供产品和服务的法定资格。ESA（欧洲航天局）则于2021年6月启动欧盟太空计划，计划拨款148．8亿欧元，深化卫星导航、空间态势感知等领域发展。目前已涌现出以SpaceX、OSC为代表的一批商业航天企业以及猎鹰、火箭、龙飞船、高分辨率商业遥感卫星为代表的全新商业产品及配套服务。我国商业航天产业从2015年开始明显提速，并陆续取得了突破性的进展。在政策和资本等多方加持下，2015-2021年中国商业航天产业保持着22．3%的年均复合增长率。数据显示，2020年中国商业航天市场规模已经突破1万亿元，预计未来3年将继续以年均超20%的增长率进行扩张，2022年将突破1．5万亿元，2024年有望达到2．3万亿元。当前，我国卫星功能更加丰富，通信、遥感、科学实验、教育娱乐、导航等功能增强，大量的商业卫星布局与研发增加了航天测控管理的市场需求。未来随着我国航天事业的进一步发展和商业航天的进一步开放，相关市场空间将得到充分释放。同时，在特种领域，商用技术爆发式增长极大推动了太空开发。在具体场景上，航天测控管理在进行情报、监视和侦察（ISR）、导弹防御、定位、导航和授时（PNT）以及其他推动战术行动方面的作用至关重要，在信息支援、战场决策、空间安全等多个方面对未来战场起到深远的影响。在商业航天快速发展以及太空竞争加剧的背景下，通过优秀的航天测控管理水平提升航天器的运行效率、航天活动的经济效益水平越发成为太空竞争的关键领域。在太空竞赛和商业航天快速发展的推动下，航天测控管理面临着持续增长的市场需求，市场前景良好。航空航天行上游材料碳纤维是由有机纤维（主要是聚丙烯腈纤维）经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料纤维。碳纤维的含碳量在90%以上，具有强度高、比模量高（强度为钢铁的10倍，质量仅有铝材的一半）、质量轻、耐腐蚀、耐疲劳、热膨胀系数小、耐高低温等优越性能，是军民用重要基础材料，应用于航空航天、体育、汽车、建筑及其结构补强等领域。相比传统金属材料，树脂基碳纤维模量高于钛合金等传统工业材料，强度通过设计可达到高强钢水平、明显高于钛合金，在性能和轻量化两方面优势都非常明显。然而碳纤维成本也相对较高，虽然目前在航空航天等高精尖领域已部分取代传统材料，但对力学性能要求相对不高的传统行业则更看重经济效益，传统材料依然为主力军。根据测算，2021-2030年军机列装扩编是高温合金市场的主要增量点，总规模约为497亿元，2030年军机换代基本完成后，维修需求是高温合金市场的主要贡献点，年均市场规模达到295亿元。假设2021-2030军机列装数量平均分布，年均49．7亿元，那么2030年高温合金总市场规模约为345亿元。2020年我国高温合金市场规模达到231亿元，其中航空航天部分占比55%，约为127亿元。2021-2030年我国高温合金市场规模CAGR约为10．5%。航空航天制造工程是航空航天高科技产业的重要组成部分。航空航天工业就其行业性质来说，是属于制造业范畴的。现代航空航天制造技术是集现代科学技术成果之大成的制造技术，远远高于一般机械制造技术，日益由一般机械制造向高技术和提供技术密集型产品的高精尖先进制造技术的方向发展。航空航天是人类拓展大气层和宇宙空间的产物。经过百余年的快速发展，航空航天已经成为21世纪最活跃和最有影响的科学技术领域之一，该领域取得的重大成就标志着人类文明的最新发展，也表征着一个国家科学技术的先进水平。航空航天材料的发展对航空航天技术起到强有力的支撑和保障作用;反过来，航空航天技术的发展需求又极大地引领和促进航空航天材料的发展。21世纪以来，航空航天事业的发展进入新的阶段，将会推动航空航天材料朝着质量更高、品类更新、功能更强和更具经济实效的方向发展。航天测控管理行业趋势（一）航天测控管理是掌控未来航天发展的关键太空轨道资源有限，在地球同步轨道带能够部署的同步卫星轨道位置不足一万个。由于国际社会对太空轨道分配采取先到先得的原则，各航天大国都加快了抢占太空轨道资源的步伐、资源争夺激烈。为掌握太空资源开发主动权、提升太空竞争实力，各航天大国纷纷加大了太空开发力度，航天器发射数量和频率快速增长、在轨运行任务越发复杂和繁重。通过充分发挥航天测控管理效能、提升太空开发经济效益和航天器在轨运营效率，越发成为掌控未来航天发展的关键。（二）航天测控管理行业联合发展，形成庞大成熟的管理网络航天测控管理涵盖轨道动力学、姿态动力学、新一代信息技术等多学科，并与航天任务全生命周期规划、调度等技术高度融合，专业性强，对于数据、平台及各类基础设施要求较高。在商业航天全力发展之前，我国航天测控管理主要集中在特种领域及民用卫星的运维管控，主要由西安卫星测控中心负责执行，民营企业在该行业的技术积累相对有限。同时，依靠少数站网难以实现高时效管理，在市场上不具备竞争力。为实现包括超千颗卫星在内的各类航天器高效管理，除统一的测控中心之外，必须要有足够多的地面站网等相关资源配套。通过形成规模化管理网络，才能确保提供充分资源、能力储备，以提升整体服务能力、服务效率。因此，为满足业务发展要求，多家优势企业联合开发、互相借鉴，进而快速完成技术积累、形成较为成熟的管理网络预计将成为行业发展的趋势。商业航天产业发展社会驱动：民生需求商业航天不仅带来了经济效益，还产生了巨大的社会效益，解决着国家战略、民生需求等领域对通信、出行、生产、生活的多重需求。艾媒咨询分析师认为，环境、海洋、气象等生产端，以及网约车、快递、外卖等生活端，都极大地释放了商业航天的市场潜力，商业航天技术在提高社会运转效率的同时，还优化着人民的生活体验感。航天产业行业概况航天产业是以航天技术为主导、多种学科专业集成的综合产业，应用领域广泛，包括通信、导航、遥感等，产业链包括航天器制造、航天器发射、航天器服务、管理和应用等。航天产业上游为航天器制造，中游包括发射服务和卫星运营，下游为各种终端应用领域；航天测控管理涉及航天产业中游的发射业务及卫星运营，航天工业设计涉及航天产业上中下游。航天产业是国家综合竞争力的集中体现，在国家经济社会发展中发挥着重要作用，具备显著的经济特征和技术特征。航天产业的经济特征明显，主要包括：①用途广泛。航天产业在特种领域、民用及商用领域应用场景丰富。特种领域航天以提升在太空方向的国防能力为目的，通常由特种领域用户制定目标、由政府主导投资建设，并由特种领域用户或相关政府部门运营；民用航天以社会效益为目的，由政府、企事业单位、科研院所等负责开展，主要包括对地观测、空间探索及载人航天等；商业航天以盈利为目的，由民营企业主导，以航天产品开发、系统运营、应用服务为核心。②产业带动效应显著。航天技术对衍生产业的拉动作用明显，带动了电子、材料、制造、化工、冶金、纺织多个行业的发展，整体效益十分明显。③投资额度高、开发风险大。航天产业的发展需要高投入，据Euroconsult（欧洲咨询）的报告，2021年世界各国在太空部门上总共花费920亿美元。同时航天活动涉及多学科、多部门统筹协调，未知因素多、探索性强，具有较高风险。然而，航天及其应用所产生的效益更大，投入产出比较高。航天产业的技术特性主要包括：①航天工程的高风险性。航天器需要在远离陆地的外太空、缺乏人类现场支持、真空及超低温等恶劣环境下以自主运行模式完成任务，航天器全生命周期内的运营风险较高；②航天工程的复杂性。航天工程系跨学科集成，跨行业协作，系统庞大，参与人员众多，技术和管理复杂性高；③航天工程的先进性。航天工程系统和产品研制需要集最新科技成果之大成，即需要综合运用相关专业领域最前沿的研究成果，使得航天工程成为技术先进性最为突出的复杂工程系统。航空航天行业发展前景广阔进入21世纪，航空航天已展现出更加广阔的发展前景，高水平或超高水平的航空航天活动更加频繁，其作用将远远超出科学技术领域本身，对经济以至人类社会生活都会产生更广泛和更深远的影响。应该指出，航空航天事业所取得的巨大成就，与航空航天材料技术的发展和突破是分不开的。材料是现代高新技术和产业的基础与先导，很大程度上是高新技术取得突破的前提条件。例如20世纪60年代高纯硅半导体材料的突破，使人类进入信息化时代。航天行业市场规模近年来，随着国际国内航天产业发展提速，航天测控管理和航天工业设计行业也迎来快速发展。美国《2021年航天工业基础现状》报告指出，2020年全球太空产业规模为4，469亿美元，较2010年增长了55%，预计2040年前将达到1-1．5万亿美元，2050年前达到2．7-10万亿美元。根据《2021中国的航天》白皮书，2016年至2021年我国共完成207次发射任务，其中长征系列运载火箭发射共完成183次，共发射通信、导航及遥感卫星合计245颗。根据Statista预测，2020年至2030年，全球航天产业经济规模将由2020年度的3783亿美元增长至2030年的5996亿美元，年均复合增长率达4．7%。其中，根据数据，2015年以来我国商业航天市场保持高速增长，预计2024年市场规模将达23，382亿元。国际国内航天产业规模的快速增长，给作为重要技术支撑的航天测控管理和航天工业设计创造了大量市场需求。根据Statista预测，航天产业衍生应用市场2020年至2030年复合年均增长率将高达60．2%。我国航天产业发展迅猛，由此对航天工业设计和航测控管理的技术也提出了更高、更大、更深层次的要求，也带来更加旺盛的航天工业设计需求。行业内龙头企业在政策指引下，也逐步拓宽航天测控管理、航天工业设计的应用领域和应用方向。同时，近年来各主要航天大国相继推出了数十个星座建设计划。美国近几年利用已有技术优势深化对太空资源的争夺，通过SpaceX加速实施星链计划。截至2022年5月23日，SpaceX已经发射2，653颗星链卫星，其中1，800多颗（包括近300颗在轨备份星）处于工作状态，并计划在未来10年之内完成一个由42，000颗卫星构成的巨型星座。我国则于2021成立中国卫星网络集团，开启单位星座计划整合之路，公开发布的星座计划卫星数量合计1，700余颗。目前仅入轨20余颗卫星左右，实施率不足2%。全球庞大的星座建设计划为航天测控管理提供了广阔的市场空间和发展潜力。航天工业设计行业趋势（一）新兴技术进一步推动航天工业设计市场需求近年来，我国航天事业突飞猛进、在多个领域取得重大突破，北斗导航、载人航天、深空探测、运载系统等诸多工程异军突起。这些成就标志着我国从世界航天大国迈向航天强国，反映出我国航天实力不断增强，也对航天工业设计提出了更高的要求。随着我国航天任务的复杂化、航天工业信息化程度不断提高，对航天工业设计的应用需求也越来越迫切。航天工业设计技术与手段正在向数字化、高效化、信息化、智能化等方向演进。当前业内研究热点包括复杂系统建模仿真理论与方法、网络化建模仿真、虚拟现实技术与仿真融合等。此类技术吸纳了新兴电子信息技术的研究成果，对传统建模仿真等设计手段的理论、方法与平台技术提出了严峻的挑战，将对航天工业设计的继承与发展产生重大影响。航天工业设计不仅将在功能、任务、应用场景等方面更加丰富，而且也正逐渐在立项论证、方案设计试验验证、生产制造、定型评估、服务保障等航天任务全生命周期发挥更大作用。（二）特种领域等传统应用方向的航天工业设计需求增加特种领域是航天工业设计的传统应用方向。一方面，根据《新时代的中国国防》白皮书，2012年以来，中国国防支出进入适度增长阶段，总体保持与国家经济和财政支出同步适度协调增长。2015年至2022年，中国国防支出从9，087．84亿元人民币增加到14，760．81亿元人民币，年平均增长7．17%。国防开支的增长为航天工业设计创造了更广阔的市场空间。另一方面，随着未来各国对太空主权、混合战的深化发展，装备的现代化，装备自动化、智能化程度将不断提高，同时，由于航天相关领域的高风险、高价值和高投入的特点，相关单位对航天装备的数字化论证和设计的要求更加迫切，航天工业设计的需求更复杂、经费投入也持续增加。整体来看，航天工业设计在特种领域等传统应用方向的需求将持续增加。（三）航天工业设计标准持续完善随着太空技术的成熟与太空商业化的推进，在太空民主化的趋势逐步显现的背景下，美国基于对自身太空能力及其面临的威胁进行的评估