低轨卫星行业研究系列之四：卫星星座组网加速商业应用不断拓展

目 录1、卫星简介 4卫星义 4卫星类 4运行道 4频谱 5卫星用 62、卫星结构 7卫星台 7结分统 8热制系统 9姿与道制统 10推分统 11电分统 11测分统 12数管分统 13有效荷 133、商业航天的典型案例——Starlink 144、商业卫星技术发展趋势 165、投资建议 176、风险分析 18图目录图1：卫示图 4图2：卫平各系示意图 7图3：卫结分统意图 8图4：通卫结实例 9图5：姿与道制系统路 10图6：姿和道制统组方式 10图7：电分统本型 12图8：测分统意图 12图9：数管分统理图 13图10：Starlink历卫射数量 15图11：Starlink用数营收 16图12：来星荷构 17图13：层星构型 17表目录表1：卫的途类 4表2：卫的行道 5表3：卫常频谱 6表4：通卫应用 6表5：遥卫应用 6表6：导卫应用 7表7：卫结分统成部分 8表8：被热制术关措施 9表9：主热制术三种型 9表10：态轨控统部件 11表星进类型 11表12：星荷类 13表13：信星效类型 13表14：感星效类型 14表15：航星效类型 14表16：Starlink主业收费准 15表17：Starlink卫参数 161、卫星简介卫星定义轨实现特定功能的仪器设备，根据卫星任务的不同可配置不同载荷。图1：卫星示意图ESA，卫星分类主要是应用卫星里的通信卫星、遥感卫星与导航卫星。表1：卫星的用途分类分类用途例子科学卫星科学探测与研究天文卫星、空间物理探测卫星技术验星 空间术空应技的理性 实践列星试验应用星 直接人供务 通信星遥卫、航星徐福祥《卫星工程概论》，运行轨道按照高度，卫星的运行轨道可划分为低地球轨道LEO、中地球轨道MEO、地球静止轨道GEO。不同轨道的高度及覆盖能力如下表所示。表2：卫星的运行轨道轨道轨道高度/km覆盖能力往返延迟/ms适用场景商业案例低地球轨道LEO200-200030-60颗卫星2-20全球互联网、物联网Salk中地球轨道MEO8000-2000010-20颗卫星47-167卫星导航O3b地球静止轨道GEO357863-6颗卫星239电视广播中星9号ITU官方，NI公司，LEO少数部署于中地球MEOGEOGEO轨道容量有限（仅可容1800颗卫星LEOLEOGEOLEO轨道的链路损耗更小，对用户终端功率的要求降低。LEO轨道需大规模星座组网才能实现全球覆盖，目前各国正LEO轨道资源。（SSO）SSO轨道高度集中60080090°（极地轨道LEO经过同一区域，光照条件稳定，适合遥感卫星执行对地观测的任务。MEOMEOGEOMEO轨道发射的卫星单个发射费用较低，且有更强的高纬度区域覆盖能力；LEOMEO频谱CKu高通量需求，频谱向更高频段（Ka）扩展。遥感卫星的工作频谱分为两类：被动遥感的可见光/红外波段和主动遥感的微波L/C/X率也不同，需结合卫星具体任务选择。LL频段 频率频段 频率围/GHz 特点 应用景L 1-2 /S 2-4 /

GPS导航/卫星电话遥测/跟踪与控制C 4-8 低雨/覆盖 卫星视播/业VSAT络/长途电话X 8-12 受保/度定 军事星信/雷成像Ku 12-18 /）//海事宽带K 18-26 /

执法雷达/车辆防碰撞系统Ka 26-40 //对高通量卫星（HTS）/5GESA，

降雨感 回传卫星应用传统的通信卫星服务业务以广播电视为主，近年来随着低轨星座布局越来越完低延迟优势，为航空、海事用户提供高速率、大带宽网络服务。表4：通信卫星应用用途场景案例固定业务转发器租赁、专用网络服务、宽带接入aa-1卫星广播业务数字化音频广播、卫星电视、多媒体中星6E卫星移动业务手机直连卫星、航空互联网、海事通信aat51无线电测定业务海上无线电监测、电磁空间态势感知Hawkeye360马雯雯《FCC卫星通信业务及台站概述》，范强《浅谈中国卫星通信应用发展现状及趋势》，等表5：遥感卫星应用用途场景案例农业发展农作物识别、长势监测、产量预测、灾害监测西光壹号05星环境监测污染监测、生态评估、环境管理北京一号卫星交通与物流领域智能化交通网络规划、道路监测高分2号卫星能源利用与资源分配矿产勘探、油田开采与监测Landsat8卫星陈霄燕《新质生产力理念下航天遥感产业化发展》，等驶等全新场景。用途场景用途场景案例交通运输车道级导航、车载导航仪吉利星座电力智能巡检、故障预警、能源管理北斗三号农业农田精确作业、监控与调控北斗卫星可穿戴设备智能手表、健身跟踪器GPS中国证券报，毛婧一《北斗卫星导航系统在农业遥感监测中的应用与挑战》，等图2：卫星平台各分系统示意图

2、卫星结构卫星平台分系统。朱仁璋等《全球高分光学星概述（一）：美国和加拿大》，结构分系统系统的骨架，由主结构与次结构组成。图3：卫星结构分系统示意图eoPortal，组成组成分 定义 功能主结构 卫星主承框，运火接 承受射在载，供心和构型次结构 主结分的助撑统 设备装架外等徐福祥《卫星工程概论》，24图4：通信卫星结构实例徐福祥《卫星工程概论》，热控制分系统但本身没有自动调节温度的能力。表8：被动热控制技术相关措施措施原理应用热控涂层吸收热辐射涂料型涂层、电化学涂层多层隔热材料减少热量流入特定仪器或区域金属反射屏热管通过热量传递实现仪器设备等温化环路热管相变热控材料吸收或释放相变潜热，保持温度不变液-固型相变材料接触热阻和导热填料增大热流途径上的降温导热硅脂、柔软金属箔徐福祥《卫星工程概论》，主动热控制技术是通过某种自动调节系统使航天器内的仪器设备的温度保持在统能更好适应卫星内、外热状况变化。表9：主动热控制技术的三种类型技术类型方法原理典型设备辐射式主动热控方法控制辐射热阻进行温度控制热控百叶窗、热控旋转盘传导式主动热控方法控制热传导途径上的热阻进行控温接触式热开关、可控热管对流主动热控方法流体对流热控方法气体循环系统、液体循环系统徐福祥《卫星工程概论》，姿态与轨道控制分系统轨迹。图5：姿态与轨道控制分系统回路国家航天局，于轨道控制和自旋、双自旋卫星的自旋轴姿态控制。图6：姿态和轨道控制系统组成方式徐福祥《卫星工程概论》，

感器是核心部件，是获取卫星姿态信息的关键。名称 功能 组成名称 功能 组成件敏感器 通过测同考量取星信

姿态敏感器（太阳敏感器、陀螺、星敏感器、射频敏感器、磁强计）轨道敏感器（高度仪、空间六分仪导航敏感器、导航接收机）控制器 处理控制器 处理感数据 星载算机执行构 接收制指产控力力调卫态或轨道徐福祥《卫星工程概论》，

推力器、飞轮、力矩推进分系统卫星推进分系统是指为姿态控制和轨道控制提供所需动力的卫星分系统，包含推进器、供给系统、加压系统、推进剂存储与管理四部分。进等。不同的推进技术使用的推进剂不同，各自的优劣如下表所示。缺点优点缺点优点推力（N）能源推进剂类型固体发动

化学 50-5×106 简单可靠成性能限推较可机 低 靠性争次使用，冷气 N₂ 高压体 0.05-200 极其单可靠，液元H₂O₂/N₂H₄ 放热解 0.05-500 单组简，可

性能很低，系统最重单组元性能较低推进剂推进剂

N₂O₄和MFH₄)

化学 5-5×106

靠，成本低双组元性能好双组元复杂，推力不能太低电阻热,H,2 电阻热 0.5-.5 性能，耗低功耗化推大推力等气体等气体简单静电Xe等静电5×10⁻⁶-0.5性能高功耗大，推力小，复杂电磁泰氟龙等电磁等气体简单静电Xe等静电5×10⁻⁶-0.5性能高功耗大，推力小，复杂电磁泰氟龙等电磁5×10⁻⁶-0.05性能高低推力，功耗大，复杂

供给系统简单电弧热 0.05-5 性能高供系

小功耗大徐福祥《卫星工程概论》，电源分系统装置、电能储存装置、电源功率调节、电源电压变换、供配电等全部硬件。图7：电源分系统基本构型徐福祥《卫星工程概论》，测控分系统（（（现，该信号被转发回地面站进行处理。图8：测控分系统示意图ndreaModinini等《ATutorialontheTracking,Telemetry,andCommand(TT&C)forSpaceMissions》，数据管理分系统原理如下图：遥控单元接收来自星载测控应答机中的接收机输出的遥控副载波,通过解调、译码、分路输出直接指令。图9：数据管理分系统原理图徐福祥《卫星工程概论》，有效载荷卫星有效载荷指卫星上装载的为直接实现卫星在轨运行要完成的特定任务的仪星有效载荷、遥感卫星有效载荷、导航卫星有效载荷。载荷类型用途载荷类型用途例子信息取类 对地测遥器 多光扫仪信息输类 中继信单信传输 通信星的信发和线信息准类 提供间准时基信息徐福祥《卫星工程概论》，

导航卫星载荷（俗称转发器（上行信号经过变频等处理并放大后再转发向地面。星座 类型 工作星座 类型 工作理 优势天线分系统

反射天线 通过射聚信号 增益、构熟成可控相控天线 通过制单相形可波束波束快扫描/切、持多波束透镜线 利用质镜焦号支多束同时覆盖

波束隔离度高、覆盖均匀弯管式转发器频率转换和放大，不改变信号调制方式可靠性高、成本低、功耗小转发器分系统处理式转发器星上完成信号解调/编码，可优化信号质量抗干扰能力强、信号质量高星上交换转发器无需地面干预，实现波束间灵活通信灵活性高徐福祥《卫星工程概论》，光谱类、成像光谱仪类、高空间分辨率类和合成孔径雷达（SAR）类。载荷载荷型 主要成件 分辨率 代表星CCD相机/1/10多光谱

描仪 有几至十探波空分率为几Landsat系卫星米至几十米卡塞格伦式变型折光谱分辨率在百分之一中心波长量级，探测成像光谱仪

反射系统

为几十米至千米量级

Lews卫星高空分率 TD件 全色段空分率在1m右光谱波段的空间分辨率约为几米合成径达 SAR天线 工作微频能全时全候地测，分辨率一般为几米至几十米

KOS卫星ERS-1卫星徐福祥《卫星工程概论》，应导航卫星的有效载荷也有这三种不同类型。类型 工作类型 工作理 主要成分低轨速航统星效荷 单星动定系统 高稳时、频射、向、数据存储器全球航位统星效荷 多星动定系统 高稳频标、入号收下行信号产生器、频段发射机与天线阵出站信号转发器、入站信号转发器、高RDSS卫有载荷 主动定系徐福祥《卫星工程概论》，

增益天线系统、高稳频标与高功率放大器3、商业航天的典型案例——Starlink201512019596020251222Starlink10839941093992025增卫星3190颗。图10：Starlink历年卫星发射数量肖武平《2024年全球航天发射分析统计》，Starlink业务 服务业务 服务象 核心性 收费准5025MbpsRedetale0美元家庭带 无地光纤/4G/5G覆域家庭或个人

上行速度：10-40Mbps延迟：20-40ms即插即用，自定位天线

/月Residential:120美元/月移动信 RV户临营、相关

支持动网 50GB：50元/月无限量：165元/50GB：65美元/月企业带 公司 高带：300-500Mbps更低时优带调全球海洋覆盖

500GB：165美元/月1TB：290美元/月2TB：540美元/月50GB：250美元/月海事信 货轮游、

簸设计下行可达350-500Mbps

500GB：650美元/月1TB：1150美元/月2TB：2150美元/月20GB：2000美元/月航空信 航空司私飞Starlink官网，

时延<50ms天线可承受高速气流

无限流量：10000美元/月Starlink2022-202412Starlink900图11：Starlink用户数量及营收Teslarati网站，Starlink官网，ViaSatellite网站，StarlinkLEOStarlink卫星经历了多个版本的更迭，不同版本的卫星性能参数与执行的业务也存在差异。Starlink（V1.0）逐步扩展至移动通信（V1.5航海）、手机直连（V2ini）。表17：Starlink卫星参数卫星版本质量 构型/kg轨道高度/km通信能力激光链路通信频段覆盖范围推进系统终端目标速率/（Mbit/s）V1.0260单面太阳能板550-无Ku/Ka中低纬度氪气霍尔推力器100、重、重2.0i800530570100b/sKa/+模块设计 下行： 提升洋高功氩500列上行： 速链路 激光7Gbit/s范围进器

550

有率较Ku