2024年中国商业航天低轨星座与发射能力突破性进展情况

2024年成为中国商业航天产业发展的标志性年份,特别是在低轨卫星星座领域取得了令人瞩目的进展。目前,中国已形成三大低轨卫星星座计划并行的发展格局,总体规划卫星数量超过3.5万颗,这标志着中国在全球空间资源竞争领域进入了实质性推进阶段。

1.1 中国星网国家级星座计划

中国卫星网络集团有限公司(简称”中国星网”)作为我国卫星互联网建设的国家队,于2021年4月正式成立,负责统筹规划我国卫星互联网发展7。2019年开始论证调研,2020年9月向国际电信联盟提交了轨道频率申请,计划发射12,992颗卫星,形成覆盖全球的互联网卫星星座6。该星座是我国第一个巨型卫星互联网计划,也是首个空天一体6G互联网计划。

  • 星座结构:中国星网的GW星座包含两个子星座系统:GW-A59子星座计划发射6080颗卫星,部署在500公里以下的极低轨道;GW-A2子星座则由6912颗卫星组成,分布在1145公里的近地轨道。这种高低轨道结合的架构设计既能够利用极低轨道降低通信时延,又能通过近地轨道实现更广泛的全球覆盖,与SpaceX的星链(Starlink)轨道规划高度相似。

  • 部署时间表:根据计划,中国星网将在未来5年内发射约10%的卫星(约1300颗),到2035年完成全部卫星的发射组网工作6。2024年12月16日,中国星网成功迈出组网第一步,使用长征五号乙运载火箭配合远征二号上面级,将低轨01组卫星发射升空,这是国网星座的首次批量组网发射,也是第一次使用长征五号B执行卫星互联网发射任务。

1.2 千帆星座商业进展

千帆星座(也称”G60星链”)由上海垣信卫星科技有限公司建设运营,是我国首个进入正式组网阶段的巨型低轨商业卫星星座,采用全频段、多层多轨道星座设计,核心技术及产业链全部自主可控。该项目由上海松江区牵头,联合多家资本共同打造。

  • 技术特点与部署计划:千帆星座采用分层架构设计,分阶段实施星座部署。第一阶段部署1296颗卫星,具备全球互联能力,完成全球完整覆盖;后续阶段将卫星轨道高度降低到300-500公里,从而提供手机直连、宽窄带物联网等更高级应用。截至2025年3月,千帆星座已完成第五批组网卫星发射,在轨卫星数量达90颗,所有发射均采用”一箭十八星”的方式,表明我国平板式卫星堆叠”一箭多星”发射技术已经成熟7。根据规划,到2030年底,千帆星座将完成超1.5万颗卫星的组网。

  • 应用场景:千帆星座作为低轨宽带卫星互联网星座,主要面向普通大众通信需求建设,将平板式高通量宽带通信卫星布局在低轨,具有离地较近、成本低、功耗低、覆盖广、时延低等优势,能够提供大带宽、低时延、高质量、高安全性、全球覆盖的卫星互联网服务2。据千帆星座副总指挥朱晓铖解释:”它其实是地面互联网的一个拓展和延伸,在未来,我们能够去到更远的地方,也能够在比如地质灾害、紧急危险的时候,及时连到互联网”。

1.3 鸿鹄三号星座计划

2024年5月,上海蓝箭鸿擎科技向国际电信联盟提交了”HONGHU-3″(鸿鹄三号)卫星星座的”提前公布资料”备案,计划组建由10,000颗卫星构成的低轨星座。该公司成立于2017年,大股东为我国商业航天领域的头部企业——蓝箭航天。

  • 技术规划:根据备案文件,鸿鹄三号星座计划在160个轨道平面上部署10000颗卫星。这种多轨道面设计能够实现对全球不同区域的全面覆盖,提高星座的整体性能。行业内消息人士透露,鸿擎科技10000颗卫星将按年分批发射,但最终实际发射数量与申请数量可能不一定相同。

  • 资源保障:2024年5月23日,蓝箭航天运载火箭智能制造产业基地项目在无锡奠基,鸿擎科技卫星制造项目同步签约,为公司实施大规模星座计划提供了产能保障。此前,鸿擎科技已完成A轮融资,投资机构包括昆仑资本、银河创新资本等。

表:中国主要低轨卫星星座计划比较

特征 中国星网(GW星座) 千帆星座 鸿鹄三号星座
卫星数量 12,992颗 超15,000颗 10,000颗
轨道高度 500km以下和1145km 300-500km和1000多km 未知
运营主体 中国卫星网络集团有限公司 上海垣信卫星科技有限公司 上海蓝箭鸿擎科技
特点 国家级星座、空地一体6G 商业星座、多层多轨道 商业星座、160个轨道面
当前状态 首批组网星发射 在轨90颗(2025年3月) 国际电联申请阶段

1.4 频率轨道资源竞争

空间轨道和频率资源作为不可再生的战略资源,按照国际电信联盟(ITU)的规定,遵循”先到先得“的分配原则。这导致了全球范围内对低轨卫星资源的激烈竞争,美国、英国、加拿大、俄罗斯、德国、韩国等相继规划了宏大的低轨互联网卫星组网计划。

  • 国际竞争格局:目前,美国SpaceX主导的星链(Starlink)和欧洲主导的一网(OneWeb)等星座已经投入运行。仅SpaceX的”星链计划”就计划在2027年前将4.2万颗卫星送入低轨,已形成明显的先发优势。

  • 时间压力:根据国际电信联盟规定,卫星频率轨道申请成功后,运营商需要在7年内发射第一颗卫星,9年内发射总数必须达到10%,12年内发射总数需要达到50%,14年内整个星座必须完成发射。这种严格的时间要求为中国的星座计划带来了巨大的实施压力,但也推动了行业高速发展。

低轨卫星互联网星座的建设不仅具有商业价值,更关系到国家空间安全战略和数字主权。随着全球空间资源日益紧张,中国商业航天企业正在与时间赛跑,加速推进低轨星座部署,以确保我国在太空经济时代的战略利益和全球竞争力。

2 火箭技术突破:可重复使用与大推力动力系统

随着低轨星座计划对发射需求的大幅增长,中国商业航天企业在火箭技术领域特别是可重复使用火箭和大推力发动机方面取得了显著突破。这些技术进步正在大幅降低卫星发射成本,为提高我国进入空间的能力奠定了坚实基础。

2.1 可重复使用火箭技术

可重复使用火箭是降低航天发射成本、提高发射频率的关键技术途径。2024年,中国多家航天企业在可回收火箭技术方面取得了突破性进展。

  • 星际荣耀的突破:2023年11月2日,星际荣耀公司自主研发的可重复使用验证火箭双曲线二号(代号SQX-2Y)完成了首次全尺寸一子级垂直起降飞行试验,这是中国首次开展液体火箭全尺寸一子级的垂直起降与重复使用飞行试验。该公司计划于2025年12月完成双曲线三号的首次”入轨+海上回收”飞行试验,2026年6月完成复用飞行试验。双曲线三号运载火箭的最大运载能力可达14吨,未来将为我国巨型低轨互联网星座提供组网发射服务。

  • 技术细节:星际荣耀的双曲线二号验证火箭采用了基于无线测发的发射区、回收区两套独立测发控系统,均可实现有线、无线两种测发控模式,且可以相互备份。这套系统运行基于测试信息的智能故障诊断及处理软件,可以保障火箭飞行前的测试、发射可靠性及火箭着陆后的安全后处理。首次回收试验后,测试结果显示液氧甲烷发动机展现出了优异的重复使用能力,回收后的发动机没有出现结焦积碳,非常干净,整个箭上产品状态良好。

  • 其他企业的进展:蓝箭航天已经启动可回收火箭的研制项目,预计2025年下半年进行飞行试验;东方空间也与海南文昌国际航天城签约运载火箭发射与回收海南基地项目,围绕”引力二号”可回收液体运载火箭的发射与回收进行深度合作。”引力二号”起飞重量达927吨、起飞推力达1420吨,计划于2025年首飞。

2.2 大推力液体发动机研发

大推力液体火箭发动机是支撑重型运载火箭发展的关键技术,也是可重复使用火箭的核心动力装置。2024年至2025年间,中国在该领域取得了多项重要成果。

  • 140吨级液氧甲烷发动机:2025年4月26日,中国航天科技集团六院研制的140吨级重复使用液氧甲烷发动机完成首次整机试验,试验取得圆满成功。这款发动机是我国目前推力最大的开式液氧甲烷发动机,于2024年9月正式开始研制,当月完成方案论证,至首次整机试车成功只用了7个月时间。研发团队打破传统研制壁垒,以数字化手段高速迭代方案设计,在设计仿真全覆盖的基础上采用组件联合仿真分析,以最短的时间突破了多项关键技术。

  • 发动机特性与应用:液氧甲烷发动机具有低成本、使用维护方便、适于重复使用、比冲较高等特点,更加适宜于重复使用、低成本运载器的使用要求,是新型液体运载火箭的理想动力选择。140吨级液氧甲烷发动机能为可重复使用运载火箭提供关键核心动力,将在天地往返运输系统、可重复使用运载器及大运力火箭等领域发挥重要作用。

  • 快速技术迭代:中国航天科技集团六院凭借在液体火箭发动机领域的人才和技术优势,加速推进可重复使用发动机技术迭代,仅用不到一年时间,完成140吨级液氧甲烷发动机、90吨级重复使用液氧煤油发动机研制。后续,该院将继续加快液体火箭发动机研发工作,特别要对200吨级液氧甲烷发动机、可重复使用发动机等实现快速迭代,全面突破技术难点。

表:中国主要可回收火箭研制进展

火箭型号 研制企业 特点 状态 计划首飞时间
双曲线三号 星际荣耀 运力最大14吨,液氧甲烷发动机 已投产三发火箭 2025年12月
朱雀三号 蓝箭航天 可重复使用液氧甲烷火箭 完成10公里级重复使用飞行试验 2025年下半年
引力二号 东方空间 起飞重量927吨,起飞推力1420吨 签约发射与回收基地 2025年
快舟系列 航天科工 可重复使用技术 攻克关键技术中 未公布

2.3 卫星批量生产技术

面对上万颗卫星的组网需求,传统的卫星研制模式已无法满足成本和进度要求,卫星批量生产技术成为必然选择。

  • 智能化生产线:上海微小卫星工程中心自主研发建成了智能化卫星生产线,实现了卫星”批量化”生产。一般情况下,一颗卫星在发射前,从元器件采购、单机研制到整星生产大概需要3至5年的周期,而通过智能化制造平台,采用模块化、标准化的卫星生产线,研制效率大大提高。

  • 平板卫星技术:千帆星座组网卫星均采用平板式构型,使多颗卫星可以像平板电脑一样一层层堆叠起来,从而大幅节约运载火箭的内部空间,支撑大批量卫星的高频发射。这种设计不仅提高了火箭的空间利用率,也简化了卫星的部署流程,为大规模星座建设提供了技术保障。

目前,上海微小卫星工程中心的生产线已具备年产300颗以上卫星的能力,未来将可支持1箭36星发射,满足更大规模星座快速组网密集发射的需求这种工业化、规模化的卫星生产模式,正推动中国商业航天产业从定制化向标准化转型,为超大规模星座部署奠定基础。

3 产业发展动力:政策与市场双轮驱动

中国商业航天产业的爆发式增长并非偶然,而是政策支持和市场需求共同作用的结果。近年来,国家层面持续出台支持政策,同时市场需求不断扩大,为商业航天企业创造了良好的发展环境。

3.1 政策支持与战略意义

中国政府高度重视商业航天产业发展,将其纳入国家战略新兴产业范畴,并通过多项政策予以支持。

  • 国家战略定位:2020年4月,国家发改委将卫星互联网纳入”新基建“范畴,确立了其作为新型基础设施的战略地位。2021年4月,中国卫星网络集团有限公司成立,负责统筹规划我国卫星互联网发展。2024年初,工信部等七部门印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,提出前瞻布局6G、卫星互联网、手机直连卫星等关键技术研究,构建高速泛在、集成互联、智能绿色、安全高效的新型数字基础设施。

  • 频率轨道资源管理:为了支持国内卫星网络的发展,中国加强了频率轨道资源管理的国际化程度。潘冀等专家撰写的《卫星频率轨道资源国际申报与协调》一书,系统介绍了国际电信联盟的相关国际规则和技术要求,将国际电信联盟《无线电规则》与我国相关管理要求相融合,对维护和拓展卫星频率轨道资源全流程的各项技术内容进行深度剖析。这种专业知识积累为我国商业航天企业参与国际频率轨道资源竞争提供了重要支持。

  • 地方政策支持:各地方政府也积极支持商业航天产业发展。以上海为例,千帆星座(G60星链)项目由上海松江区牵头,联合多家资本共同打造。海南文昌国际航天城则与东方空间签约,围绕”引力二号”可回收液体运载火箭的发射与回收进行深度合作。这些地方性支持政策为商业航天企业提供了良好的区域发展环境。

3.2 市场需求与应用场景

卫星互联网能够解决传统地面通信覆盖不足的问题,具有广阔的市场前景和多样化的应用场景。

  • 覆盖范围优势:目前,传统的陆地移动通信服务仅覆盖了不足6%的地表面积,受固有特性限制,要实现陆地基站全面铺设成本过高,短期范围内基本只能保障城市覆盖。低轨卫星星座可全球覆盖,实现对偏远区域、海洋等的网络补充,尤其是在应急通信、公共安全、海洋科考等特定场景优势突出。

  • 万物互联需求:卫星互联网不仅可以解决人与人之间互联互通的需求,同时也是实现万物互联、打造新一代物联网的基础。千帆星座建设完成后,将为交通运输、新能源、智慧城市、智慧农业、应急救灾、低空经济等领域赋能。据一些研究机构预测,未来五年,中国卫星互联网市场规模将以年均约12.8%以上的速度高速增长,到2028年市场规模有望突破千亿元大关。

  • 手机直连业务:各运营商都在手机直连业务上跃跃欲试。2023年9月,电信+天通卫星为Mate60 Pro提供了全卫星通话功能;2024年3月,中国联通宣布完成手机直连卫星在轨试验;2024年6月,中国移动试验星试制项目,华为、中兴、银河航天3家中标;2024年12月,中国电信成立天通卫星科技公司,注册资本10亿元。2024年11月华为的发布会上,余承东宣布将在2025年下半年开启测试低轨卫星互联网系统,将推出支持三网卫星通信的智能手机。

4 未来展望:挑战与机遇并存

中国商业航天产业在快速发展的同时,也面临着多方面的挑战。只有准确把握技术发展趋势,有效应对国际竞争,才能在全球商业航天领域占据领先地位。

4.1 技术挑战与创新方向

尽管中国商业航天取得了显著进展,但与世界先进水平相比仍存在一定差距,需要在多个技术领域持续创新。

  • 可重复使用火箭成熟度:虽然中国多家企业已开始可回收火箭的研制,但截至目前,仅有星际荣耀完成了全尺寸一子级垂直起降飞行试验,尚未实现轨道级回收和复用。相比之下,美国SpaceX的猎鹰9号火箭已完成超过250次回收。中国商业航天企业需要加快试验进度,提高技术成熟度,早日实现可回收火箭的商业化运营。

  • 发动机技术迭代:液氧甲烷发动机作为可重复使用火箭的理想动力,需要进一步提高推力和可靠性。中国航天科技集团六院正在研发200吨级液氧甲烷发动机,但与国际先进水平相比仍有差距。商业航天企业需要继续加大研发投入,突破大推力液氧甲烷发动机的关键技术,为重型可重复使用运载火箭提供动力保障。

  • 卫星智能化与低成本化:面对上万颗卫星的组网需求,卫星的智能化和低成本化成为必然趋势。需要通过标准化设计、批量生产工艺、自动化测试等技术手段,进一步降低卫星制造成本,提高生产效率。同时,需要提升卫星的自主运维能力,减少地面人工干预,降低星座运营成本。

4.2 国际竞争与合作机遇

全球低轨卫星互联网竞争日趋激烈,中国商业航天企业需要在这场空间资源争夺中找到自身定位,同时寻求国际合作机会。

  • 空间资源竞争:近地轨道上的空间资源非常有限,遵循先到先得的原则。目前,美国SpaceX的”星链”计划已发射超过5000颗卫星,占据了大量优质轨道和频率资源。中国商业航天企业需要加快部署速度,提高发射频率,才能在空间资源竞争中争取更多份额。

  • 国际市场拓展:中国商业航天企业在满足国内需求的同时,可以积极拓展国际市场,特别是为”一带一路”沿线国家提供卫星互联网服务。通过国际合作,既可以提高产能利用率,降低单位成本,又可以增强中国商业航天的国际影响力。

  • 产业链整合:商业航天产业链长,涉及卫星制造、发射服务、地面设备、运营应用等多个环节。中国商业航天企业需要加强产业链整合,形成协同效应,提高整体竞争力。千帆星座进入常态化、密集型的组网阶段,意味着上游卫星、商业火箭制造以及相关设备、零部件企业真正拥有了”大客户”,商业航天产业链有望全程打通。

4.3 可持续发展路径

中国商业航天的可持续发展需要在技术突破、商业模式和政策支持之间找到平衡点,形成良性循环。

  • 差异化竞争:面对激烈的国际竞争,中国商业航天企业可以采取差异化竞争策略,专注于特定区域市场或垂直领域应用。例如,优先覆盖”一带一路”地区,或者专注于海事、航空、应急通信等特定应用场景,形成自身特色和竞争优势。

  • 军民融合发展:商业航天技术具有天然的军民两用特性,可以通过军民融合发展实现互利共赢。商业航天企业可以为国防建设提供技术支持,同时也能从军工技术转移中受益,提高自身技术实力。

  • 人才培养与创新生态:商业航天的发展离不开高素质人才和创新生态系统的支持。需要加强航天领域人才培养,鼓励创新创业,形成充满活力的商业航天生态圈。同时,可以通过建设商业航天产业园区,集聚产业链上下游企业,形成产业集群效应。

5 结论:迈向航天强国的关键一步

2024年中国商业航天产业的爆发式增长,标志着中国正从航天大国向航天强国迈进。低轨卫星星座计划的密集实施和火箭技术的突破性进展,显示了中国在太空经济时代的雄决心和实力。

中国星网、千帆星座和鸿鹄三号星座等低轨卫星互联网计划,不仅具有商业价值,更关系到国家空间安全战略和数字主权。这些星座建成后,将为我国乃至全球用户提供高速、便捷、可靠的卫星互联网服务,弥补地面通信网络的覆盖不足,支持万物互联时代的各种应用场景。

可重复使用火箭技术和大推力液体发动机的突破,则大幅降低了进入空间的成本,为大规模星座部署提供了经济可行的运输手段。商业航天企业正在成为航天技术创新的重要力量,与传统国有航天企业形成互补和协同效应。

然而,也应该清醒认识到,中国商业航天仍然面临技术成熟度不足、国际竞争激烈、商业模式尚未完全成熟等挑战。需要政府、企业和社会各界共同努力,持续投入资源,完善政策环境,培育市场需求,加强国际合作,才能实现中国商业航天的可持续发展。

未来五年将是中国商业航天发展的关键窗口期,随着可重复使用火箭的首飞、低轨星座的大规模部署以及空间应用的不断创新,中国有望在全球商业航天领域占据重要地位,为建设航天强国提供有力支撑。

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