美國SEI公司發布全球50kg以下微納衛星市場預測報告

張召才　姜焱（ 北京空間科技信息研究所　 深圳航天東方紅海特衛星有限公司）

美國SEI公司發布全球50kg以下微納衛星市場預測報告

張召才1姜焱2（1 北京空間科技信息研究所2 深圳航天東方紅海特衛星有限公司）

2016年，美國航天工廠企業股份有限公司（SEl）發布了《微納衛星市場預測（2016）》報告，這是該公司自2008年以來連續發布的第9版《微納衛星市場預測》報告。報告基于該公司“衛星發射需求數據庫”（LDDB），對全球1～50kg質量范圍的微納衛星市場發展情況進行了預測。筆者把《微納衛星市場預測（2016）》報告的主要預測數據及觀點整理成文，并做了簡要分析。

1　運載火箭發射延遲及失敗顯著影響微納衛星發射數量

據《微納衛星市場預測（2016）》報告數據，2015年全球僅發射131顆1～50kg微納衛星，相較2014年大幅下滑了約17%。2015年初，SEI公司曾預測2015年全球發射的1～50kg微納衛星數量相較2014年將增長35%，但受火箭發射延遲及發射失敗影響，2015年實際發射的1～50kg微納衛星數量顯著下滑。當前，“一箭多星”是微納衛星發射的主流方式。美國、俄羅斯、歐洲、中國、印度等都具備“一箭多星”發射能力，以多星共享或搭載發射的方式，將大批量微納衛星以較低成本一次性發射入軌。因此，一旦運載火箭發射失敗或延遲，將會對微納衛星發射數量形成明顯沖擊。例如，2014年10月，“安塔瑞斯”（Antares）火箭發射失敗；2015年6月，獵鷹-9（Falcon-9）火箭發射失敗；2015年11月，“超級斯屆比”（Super Strypi）火箭發射失敗。3次失敗累計造成51顆小衛星損毀。此外，2015年有2枚火箭發射延遲，分別是“安塔瑞斯”火箭推遲18個月和獵鷹-9火箭推遲6個月，也降低了微納衛星搭載發射的機會。

2　全球微納衛星市場需求量繼續快速增長

SEI公司預測數據顯示，2016-2022年，全球對1～50kg微納衛星的市場需求保持逐年增長趨勢，且需求總量達到3000顆。

SEl公司預測的全球1～50kg微納衛星市場需求數據

筆者認為，全球微納衛星市場需求量保持高速增長的原因主要包括兩個方面。一是1～50kg以下微納衛星性能不斷提升，其應用領域不斷延伸，從工程教育、科學與技術試驗等領域向實用化、業務化、裝備化發展，在對地觀測、環境氣象、數據采集等應用領域已實現了業務化應用，成為大型、中型衛星等傳統衛星系統外的有效補充，并帶來了全新的應用模式和應用理念，引得政府部門和商業公司紛紛提出創新的微納衛星計劃。如，美國陸軍計劃發展的“隼眼”（Kestrel Eye）計劃，單星質量45kg，具備1.5m分辨率，目前已完成第二階段研制，在軌飛行驗證后即可批量發射并構成多星星座，面向基層作戰部隊提供軍事作戰支持。行星實驗室公司（Planet Labs，現已更名為行星公司）以3U立方體衛星構建的全球迄今規模最大的光學成像星座“鴿群”（Flock），單星分辨率3～5m，并每年保持星座規模百星以上。此外，斯派爾公司（Spire）、普奈蒂克公司（Planetiq）等也已經發射或計劃發射50kg以下微納衛星，構建新型商業對地觀測星座。

美國陸軍發展的“隼眼”衛星（左圖為第一代衛星構型，右圖為第二代衛星構型）

二是現役運載火箭提供大量搭載發射機會，新型專用火箭研制快速推進，并即將形成業務發射能力，為微納衛星以低成本進入空間提供更多選擇。現役火箭方面，以2015年發射情況看，美國宇宙神-5（Atlas-5）火箭和獵鷹-9火箭是發射50kg以下微納衛星數量最多的火箭，兩型火箭均完成了3次發射任務，分別搭載發射了41顆和27顆50kg以下微納衛星。此外，中國的長征-6和11火箭、印度的“極軌衛星運載火箭”（PSLV）等也搭載發射了微納衛星。新研專用火箭方面，政府主導的小衛星專用火箭遭遇挫折，商業公司研制的小衛星專用火箭即將在2016年迎來廣泛的首飛試驗熱潮。一方面，美國國防高級研究計劃局（DARPA）取消了“空中發射輔助太空進入”（ALASA）計劃，美國軍方主導的“超級斯屆比”火箭也遭遇首次發射失利；另一方面，維珍銀河公司（Virgin Galactic）、火箭實驗室公司（Rocket Lab）等商業公司研制的新型低成本、小運力火箭進展順利，即將在近2年執行首次飛行試驗。這些專用火箭一旦具備業務應用能力并投放到全球商業發射市場，將對全球1～50kg微納衛星市場形成良性刺激，帶動微納衛星發射數量快速增長。

幾種典型的小衛星專用火箭

3　微納衛星小型化趨勢明顯，10kg以下微納衛星占據主流

1～50kg微納衛星可細分為1～10kg和10～50kg兩個質量區間。從歷史發射數據看，微納衛星小型化趨勢異常顯著，1～10kg納衛星發射數量占比不斷提高，是1～50kg微納衛星發展最為活躍的部分。這一趨勢主要得益于立方體衛星的不斷發展與成熟。立方體衛星概念自1999年首次提出后，其最初主要在高校小范圍內發展，并隨著能力提升不斷被政府部門和商業市場關注，快速成為熱點發展領域，發射數量急速增長，成為推動1～50kg微納衛星高速發展的主力軍。將1～10kg納衛星進一步細分看，1～3kg納衛星（一般為1U或2U立方體衛星）占比將顯著降低，其在1～10kg納衛星中的占比從2009-2013年的71%降低至30%以下；4～6kg納衛星（一般為3U立方體衛星）占比快速提升，其在1～10kg納衛星中的占比從2009-2013年的23%提高至60%。

2000-2015年期間全球發射兩類微納衛星數量變化

1～10kg納衛星發展變化趨勢

SEl公司預測的未來3年1～50kg微納衛星資產屬性

SEl公司預測的1～50kg微納衛星應用領域

4　商業應用需求占據七成份額，對地觀測領域保持絕對領先

據《微納衛星市場預測（2016）》報告數據，2016-2018年，全球1～50kg微納衛星中有70%為商用微納衛星。商業市場是推動微納衛星高速發展的核心動力。盡管微納衛星最初由政府和高校主導發展，并在工程教育、技術試驗等領域取得一定應用，但其發射總量始終維持相對穩定水平。自2013年行星實驗室公司開始發射其“鴿群”星座后，全球1～50kg微納衛星發射數量才實現飛躍式增長，并保持持續“井噴”態勢。行星實驗室公司商業模式的成功，使得資本市場快速關注這一新興市場，并相繼催生了阿根廷衛星邏輯公司（Satellogic）、美國斯派爾公司、黑天全球公司（Blacksky Global）等新興公司。這些初創公司紛紛提出基于微納衛星的大規模星座，進一步推動了商業市場發展。

從應用領域看，業務型微納衛星發展占據主導地位，科學與技術試驗衛星占比不斷下降。其中，對地觀測衛星發展最為活躍，2016-2018年占比達到73%，相較2009-2015年占比增長接近1倍。對地觀測微納衛星發展最為活躍，主要得益于以下幾方面。

一是全球信息化浪潮提高了對地球大數據的需求，衛星遙感應用從關注空間分辨率向兼顧空間分辨率和時間分辨率發展，并且從關注全球態勢變化的宏觀維度看，時間分辨率在特定應用需求下成為比空間分辨率更重要的性能指標。應用需求的改變使得構建全球快速重訪的大規模遙感星座成為迫切需求。微納衛星具有單星成本低、可編隊組網、可批量發射部署的天然優勢，成為構建全球數據快速更新的遙感星座的理想選擇。如美國行星實驗室公司基于3U立方體衛星構建的“鴿群”星座，單星分辨率僅為3～5m，但支持“永遠在線”（Always On）工作模式，可對陸地自動成像。

二是光學成像載荷微小型化技術不斷發展，使得研制具有業務應用能力的對地觀測微納衛星成為現實。美國航空航天局（NASA）每年資助發展的創新前沿技術均包含微小型光學成像載荷項目，歐洲航天局（ESA）于2014年也支持開展了適用于立方體衛星的微小型多光譜成像載荷的研制。政府部門投入資金培育創新技術，商業市場廣泛應用政府支持發展的前沿技術，這一產學研模式在微納衛星領域得到有效運用，并助推了對地觀測微納衛星的發展。

三是對地觀測市場不斷細分，為技術創新、應用創新以及新興公司提供了發展空間。微納衛星對地觀測應用從傳統的中分辨率光學成像，逐步向光學分辨率不斷提高、環境氣象應用快速發展邁進。自行星實驗室公司構建了規模超過100顆的光學遙感星座后，美國又涌現了斯派爾、普奈蒂克、地理光學（Geo-optics）等公司，這些公司借助“全球定位系統”（GPS）無線電掩星技術，提出并發展了全球覆蓋的氣象衛星星座項目。其中斯派爾公司已率先啟動業務衛星部署，其“狐猴”（Lemur）星座規模將超過100顆，是全球首個由商業公司發起并建設的商業氣象衛星星座。斯派爾公司除提供氣象數據及增值服務外，其“狐猴”星座還搭載了“船只自動識別”（AIS）載荷，可提供海運管理服務。

SEI Released Market Forecast Report of Nano/Microsatellites