中国商业发射市场研究报告

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中国商业发射市场研究报告

2018 年 10 月 30 日 艾瑞咨询

研究报告丨工具及技术

全文字数:8751字精读时间:14分钟

核心摘要：

市场规模：全球商业发射市场收入稳步提升，于2017年提升至历史最高水平，总额达到30亿美元，预计2018年达到33.6亿美元。

宏观趋势：商业发射发展最大的不确定因素是资本环境和政策态度。民营企业的研制进度将直接影响公司融资能力，进而决定公司能否“活下去”；发射审批以及卫星审批方面需要具体的政策支持。

行业趋势：现阶段民营火箭公司与国家队主要比拼运营能力。未来将在可回收利用以及快速响应等方面将与国企比拼研发能力。未来商业发射行业集中度将大幅度提高。

公司趋势：公司战略规划需要提前布局，方能持续提高公司估值，可布局的方向包括：天地间往返系统、深空探索、卫星运营、武器研制。

商业航天与商业发射概念界定

按市场规则运行的航天活动

商业航天是以市场为主导，采用市场手段，运用市场机制，按照市场规律开展的航天活动，是航天事业发展到一定阶段的必然产物。商业航天涵盖火箭生产与发射、卫星研发与运营、地面设备制造与服务、新型航天活动等诸多领域，其中火箭生产与发射是所有航天应用的基础，亦是本文研究的主要领域。

根据美国联邦航空管理局公布的《商业空间运输年度纲要：2013》，商业航天发射（简称商业发射）特指面向全球有发射能力的供应商进行公开招标的发射行为，政府间的发射合同属于非商业发射。

商业发射产业链

产业链协调发展保障商业发射行业稳步成长

商业航天发射真正实现市场化是从SpaceX、轨道科学ATK等私营公司在没有政府直接干预条件下成功研制并发射火箭和飞船开始的。

国际发射市场竞争激烈，国内民营火箭公司只有在深耕国内市场的基础上，才能在国际市场获得立足之地。目前国内火箭制造商仍在设计和试验阶段，尚未达到量产要求。一旦进入量产阶段，保障零组件配套商按时交付可靠的零组件将成为各家火箭公司的关注重点。现阶段国内卫星企业尚未探讨出一条可盈利的成熟商业模式，无法持续提供大量发射订单。因此产业链协调发展是保障商业发射稳步发展的唯一途径。

美国商业发射发展历程

政府同时作为商业发射的规则制定者、推动者和需求方

纵观美国商业发射的发展历程，可以发现政府是所有参与者中最为重要的角色。政府从国家发展战略角度，制定有利民营航天企业发展的政策法规，是规则制定者；政府在民营航天企业技术不成熟资金不到位的情况下，通过合作项目给予技术和资金方面的支持，是推动者；政府在民营企业技术成熟后，通过招标签署合同享受民营企业提供的发射服务，是需求方。

中美发展商业发射源动力对比

美国发展商业发射源动力充足，中国略显不足

美国具有充足的源动力发展商业发射。相比之下，中国发展商业发射源动力稍显不足。受制于体制因素，国企对于市场的敏感性以及商业模式的创新方面不如民营企业，民营火箭公司的发展可以为国企发展航天商业化提供借鉴思路；引入社会资本帮助中国发展航天事业，减轻了政府财政压力；此外，如民营火箭公司发展良好可倒逼国企改革。在中国，目前商业发射相关政策主要体现在军民融合这一大指导思路，但尚无可以真正惠及企业的落地政策，期待未来航天法出台能为商业发射带来真正的帮助。

全球商业发射市场规模

美国商业发射高速发展，引领全球商业发射收入稳步提升

总体上看，全球商业发射市场收入稳步提升，于2017年提升至历史最高水平，总额达到30亿美元，预计2018年达到33.6亿美元。美国商业发射市场高速发展，后来居上，过去5年美国商业发射收入CAGR高达 50.2%，远高于全球平均的CAGR12.1%。

2013年美国商业发射收入仅有3.4亿美元，市场占有率17.9%，而2017年美国商业发射收入17.3亿美元，市场占有率高达57.7%。美国原本是俄罗斯商业发射的最大客户，受制于美国商业发射的发展，俄罗斯商业发射收入以及市场占有率严重缩水。欧洲商业发射收入缓慢上升，市场占有率变化不大。未来随着中国商业航天的发展，中国的商业发射将成为新引擎带动全球商业发射收入增长。

2015年6月，美国太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰-9火箭在发射过程中出现严重事故，火箭以及搭载的卫星全部损毁。这次事故使得该公司原本10枚火箭发射计划缩减至6枚，进而导致美国以及全球商业发射收入在该年降低。

商业发射成本结构

火箭成本是民营火箭公司最重要的可控成本

运载火箭发射成本包含火箭成本、发射成本、测控成本以及保险产生费用。根据SpaceX公布的猎鹰9号发射成本结构，火箭成本占发射总成本的53%，占比最高；根据火箭规模的不同，国内租用发射场、地面设备以及加注推进剂等发射成本在500万-1000万；租用测控船的价格高达千万量级，租用测控站价格仅为百万量级，民营火箭公司受制于资金因素，现阶段都会租用测控站；保险成本占整枚火箭发射费用的5-20%，保险费率主要取决于火箭发射成功率。在一次发射运载火箭的成本构成中，火箭成本占比最高且是民营火箭公司最重要的可控成本。

商业发射收入成本结构改善措施

设计、制造、复用三驾马车助力企业改善成本结构

有效降低火箭研制及制造成本的方式包括：设计、制造、复用。目前国内民营企业研制过程中主要应用模块化、通用化、标准化设计标准，通过量产来降低分摊设计费用。关于可重复使用技术，目前蓝箭航天在液体火箭设计过程中埋入相关接口，在未来可以增加组件或进行修正来进行复用试验。目前国内第一梯队的民营火箭公司中仅有蓝箭航天自建工厂，自行生产核心部件，并进行总装总测。这样可缩短供应链，但会带来三个问题：1.重资产运营模式增加企业的资金压力；2.制造团队从无到有，需要一定时间的技术积累和人才储备，才能保证产品质量；3. 火箭产量不足造成生产线资源阶段性浪费。

全球商业发射数量

美国商业发射数量急剧增长，中国商业发射亟待发展

纵观全球主要国家和地区的航天发射次数，全球商业发射次数稳步上升，其中美国商业发射次显著增多，2017年达到历史最高点（21次），非商业发射次数略有降低；欧洲商业发射次数略有提高，非商业发射次数保持不变；由于美国商业发射的崛起，俄罗斯商业发射次数大幅缩水，非商业发射次数也略微降低；中国军事和民用航天发射数量略微提升，然而截至2017年中国商业发射次数依然为零；全球商业发射发展如火如荼，中国商业发射亟待发展。2018年1月中国长征十一号完成首次“全商业发射” 。此次事件标志着中国航天重新回到商业发射市场，增添全球商业发射市场活力。

全球商业发射订单来源分析

美国国内需求旺盛，支撑其商业发射快速发展

2013年全球各国共发射81枚火箭，搭载各类航天器共214枚。美国火箭共发射69枚航天器，领先全球，然而其中95%的航天器都是来自本国内的军用和民用航天器，本国内的商业载荷仅有1枚。俄罗斯发射58枚航天器，其中26枚是国外航天器，这使得俄罗斯成为2013年全球航天发射市场最具有竞争力的国家。2017年全球各国共发射91枚火箭，搭载各类航天器共473枚，平均每次发射5枚航天器，相较2013年的2.64枚增长近90%，主要原因是卫星小型化以及各国一箭多星技术发展。美国商业发射发展迅速，发射的国外载荷数与本国商业载荷数相较2013年均显著增加。

值得注意的是，纵观全球航天大国，美国有55颗商业载荷搭载本土的火箭，远多于其他国家，也正是由于国内具有旺盛的发射需求，才能支撑美国商业发射迅猛发展。2017年印度“一箭104星”创造新的世界纪录，俄罗斯“一箭73星”发射大量小型卫星，使得印度与俄罗斯在发射航天器的数量方面与美国接近。

中国商业发射供需情况分析

“搭车”机会不足，“专车”被广泛需求

根据中国运载火箭技术研究院公布的长征系列火箭搭载余量，截至2020年“国家队”火箭仅有7次搭载机会，所搭载次级载荷的轨道受到限制，且其中3次搭载余量低于100kg。

根据艾瑞咨询研究院的不完全统计，目前国内已公布的卫星星座计划发射卫星2505颗，以平均每期发射10颗卫星估算，需要250次商业发射机会，然而“国家队”火箭所能提供的“搭车”机会远远无法满足当前市场需求。未来五年，商业发射机会将会被广泛需求。

保障商业发射订单按时完成的措施

深耕国内市场需政府在审批流程及发射工位方面给予支持

保障商业发射订单按时完成需要依靠高可靠性火箭以及政策支持。研制火箭的相关内容将在下一章节详细讨论，此节主要讨论政策支持。民营火箭公司从事商业发射的基础资质是军工三证，申请审批难度不高。发射许可审批流程复杂，需要同时通过国防科工局以及军委战略支援部队的审批；审批时限久，民用航天发射项目许可证在30个工作日审批内完结，行政决定后10个工作日内通报各单位，这是限制火箭快速响应的主要因素；发射场审批需要得到军委战略支援部队的允许，此外由于发射工位紧张，各家民营火箭公司每年的发射次数也受到限制。因此保证商业发射订单按时完成需要政府在如下方面支持：

1.发射场及发射项目许可统一审批，适度简化审批流程，缩短审批时间，使火箭发射可以真正达到快速响应。

2.由国家建立商业发射专用的发射场/发射工位，由民营企业租用。这样既保证了军事发射的保密性又满足商业发射快速响应以及大批次发射的需求。

技术路线选择之火箭类型

固体火箭快速响应的理论优势由于发射审批限制很难体现

火箭有多种分类方式，按使用能源可以分为化学火箭、核火箭、电火箭以及光子火箭等。化学火箭又分为液体推进剂火箭、固体推进剂火箭和固液混合推进剂火箭。现阶段主流运载火箭是固体火箭和液体火箭。固体火箭相较液体火箭的最大优势在于可以长期储存，快速响应，在军用领域意义重大；然而在商用领域，由于发射审批流程往往长达30天左右，固体火箭快速响应的优势很难体现。

技术路线选择之火箭运载能力

LEO运载能力低于500kg的火箭无法满足航天市场主要需求

综合统计2013-2017年发射情况，并将其按照目标轨道进行分类，获得火箭载荷质量分布直方图。可以发现LEO与GEO轨道为火箭发射的主要目标轨道，占比分别达到53.88%和34.25%。对于LEO轨道发射，0.5-1.5吨与5.5-7.5吨这两个质量区间涵盖了最多发射频次；对于GEO轨道，3.5-7.5吨涵盖最多发射频次；MEO与HEO发射次数较少，在轨道资源紧缺的情况下，未来以MEO与HEO为目标轨道的发射次数将会大幅提高。

目前全球各国的初创火箭公司纷纷研制LEO运载能力在500kg以下的火箭，然而根据上述分析，LEO运载能力500kg的火箭仅能满足市场上非常少量的需求，这也使得未来小火箭市场竞争过于激烈。初创火箭公司小火箭的目标客户主要是卫星运营商的微小卫星。近年来卫星向小型化发展的同时，卫星发射数量显著增加。为了尽快完成星座组网，卫星方往往单次发射5-10颗小卫星；对于微纳卫星，单次发射数量最多达到88颗；使得小火箭无法满足小卫星公司的组网需求，仅能满足卫星星座先期发射单颗技术验证卫星的需求以及星座出现问题时，补发单颗卫星的需求。

技术路线选择之推进剂类型

液氧甲烷成为绝大多数民营火箭公司的选择

综合比较几类常用的推进剂组合，国内的公司纷纷选择液氧甲烷作为在研液体火箭的推进剂，理由如下：

1. 四氧化二氮/偏二甲肼虽可在常温下存储，但比冲低、价格高且具有挥发性和毒性。

2.液氧/煤油由于结焦及积碳严重，限制了发动机燃气发生器的最高温度，进而限制了效率。

3. 液氧/液氢理论比冲最高，但是液氢价格极高，经济性差；液氢密度极低，导致发动机需要过大的贮箱储存液氢，增加结构质量降低质量数；同时液氢储存温度过低（-253℃）增加发动机设计难度。

4. 液氧/甲烷比冲仅次于液氢/液氧，不易积碳；部分产地的液化天然气甲烷含量达到99%，可以直接使用，来源广泛，价格低廉；液氧/甲烷储存温度与空间环境温度相近，适合空间环境长时间保存；储存液氧和甲烷的贮箱体积相近，符合通用化设计标准，可进一步降低成本。

技术路线选择之动力循环方式

研发相对简单、研制成本低是国内民营火箭选择燃气发生器循环作为动力循环方式的原因

燃气发生器循环的优点在于涡轮泵功率小、发动机质量轻、发动机成本低，然而比冲低、燃烧稳定性差；富氧补燃循环与富燃补燃循环具有比冲高、结构尺寸小的优点，主要缺点是系统压力更高；另外由于富氧补燃循环产生的高温燃气中氧气含量富余，容易侵蚀发动机壁面，对材料要求更高；全流量补燃循环主要优点是比冲高、结构尺寸小、燃气温度低、涡轮泵密封要求低，主要缺点是系统压力高、系统复杂、结构质量大。

燃气发生器循环比冲低于补燃循环接近10%，使得运载能力低于补燃循环20%左右；四种动力循环方式研制难度从低到高排序：燃气发生器循环、富燃补燃循环、富氧补燃循环、全流量补燃循环；除SpaceX的梅林发动机外，2000 年以来各国提出的发动机方案大多为补燃循环。国内民营公司为了尽快完成产品研制，快速抢占市场，纷纷采用燃气发生器循环方式。

技术路线选择之火箭回收方式

现有技术条件下，固体火箭伞降回收，液体火箭垂直返回

伞降回收在技术难度，总体设计影响，运载能力损失，发动机技术要求方面都具有优势，然而回收难度大，搜索时间长。液体火箭内部构造精密，采用伞降海上回收，海水灌入发动机会产生极大维修费用；伞降陆地回收箭体落地冲击可能造成肉眼难以可见的损伤，降低箭体可靠性。带翼飞回全球尚无成功案例可供参考，不适合民营火箭公司单独开发。

垂直返回可重复运载技术介绍

发展垂直返回可重复运载技术需从发动机、GNC技术、监测维修以及结构布局同时开展研究。

SpaceX可重复运载技术发展历程

大量试验以及多次回收失败铸就SpaceX可重复运载技术

SpaceX发展可重复运载技术共经历了四个阶段。发展可重复运载技术，验证机起到了关键的作用，验证机的发动机数量逐渐提高，试验高度以及飞行速度逐渐提高。SpaceX通过降低发射费用，降低运载能力使客户接受发射任务中进行回收试验。回收失败原因主要包括：旋转离心力使得燃料无法进入燃料管，着陆支架无法打开/锁定，栅格翼液压不足，节流阀响应慢于预期。中国发展可重复回收技术可从中借鉴经验。当SpaceX回收技术成熟后，限制发射回收的条件主要是海面的环境以及载荷重量，这也是垂直返回的限制。

快速推出产品的方法

有效的顶层设计、合适的组织架构、政策的充分利用助力企业快速完成火箭研制

根据埃里克·莱斯所著的《精益创业》，初创企业应该集中资源与精力快速完成核心产品的研制并打入市场，获得用户反馈并修改，完成产品迭代进而高速增长。发射成功率对于航天企业尤为重要，因此将精益创业的思想应用于初创火箭公司时，核心在于快速完成高质量基础型号火箭研制，打入市场获得盈利并完成新一轮融资，进而研究低成本（火箭复用），快速响应的改进型号。企业快速完成火箭研制需从顶层设计、组织架构以及政策利用三个方面下功夫，其中顶层设计尤为重要。

航天保险介绍

首台 (套) 保险未来或可为民营火箭公司新型号火箭保驾护航

航天保险分为发射前保险、发射保险、在轨保险以及第三者责任险。对于成功率高的火箭，发射保险费率最低仅2%；对于新型号火箭，保险公司不愿承保，即使承保发射保险费率高达10%以上；一年期在轨保险费率4‰以上（对于风险较高的项目甚至达到1%）；第三者责任险保险费率1‱-1‰；由于投保客户的需求不同，发射前保险费率相差很大。对于民营火箭公司，由于制造过程中部分零组件配套商不是军工配套单位，缺少受保险公司认可的质量保证，费率会更高。

重大装备（首台套）保险是专门针对首台（套）重大技术装备提供的定制化创新型综合保险产品，为了增强用户使用国产首台套装备的信心，由中央财政对企业投保给予80%的保费补贴。目前首台套保险尚未应用在航天保险中，主要原因是工信部出台的《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2017版）》尚未收录航天产品，个别省份虽然已增添入名录，然而申报通过率低。保险公司在为民营企业首架火箭承保时，费率很高，如可有效利用首台套政策，保险成本将大幅降低。

人才流动

保障中高层人才的稳定性对航天企业至关重要

民营火箭公司的技术人员绝大多数来自国企，技术人员的数量及能力很大程度决定公司未来发展。根据北京大学经济研究中心发表的《中国企业领袖调查》：54%的国企的高管认为自己在两年之内会离开公司。国企由于决策效率低下、体制僵化保守、束缚自身发展而难以挽留人才；相反，民企成为高收入高挑战、体制机制优化、成就创业梦想的理想去处。

航天领域由于其高技术的特点，人才尤其是中高层人才的稳定性无论对国企或是民企都很重要。对于应届或工作年限短的员工应重点满足其生理需求、安全需求以及爱和归属感需求；低层次需求无法有效激励中高层员工，因此需要使企业愿景与员工个人抱负相契合，为员工提供实现抱负的平台。此外合理的晋升渠道，组织架构的合理性，以及公司选择的技术路线也都是员工是否留在或选择某家航天企业的原因。

商业发射企业融资情况

初创火箭公司需要大量资金持续注入以支撑火箭研制

航天发展需要资金和技术双驱动。火箭研制需要持续投入大量资金。SpaceX成立至今共完成12轮融资，累计融资19.2亿美元。即使目前SpaceX拥有全球最为成熟的商业运载火箭，已获取大量的商业订单，依然需要大规模融资，才能支撑其火星移民愿景。

如今我国从宏观政策方面鼓励商业航天发展，近年来商业航天领域备受资本青睐。2018年上半年民营火箭公司接连完成大额融资，其中不仅因为国外商业航天发展的刺激，更是因为2017年底航天科工火箭技术有限公司A轮融资12亿使得诸多投资机构认识到目前处于价值洼地的商业航天。然而现有融资水平尚不能支撑各家公司完成整个系列火箭的研制，未来仍需要资本的持续注入，且由于航天产品研发周期长，投资方应对初创火箭公司抱有耐心。民营火箭公司需要及时曝光当前研究进度以及未来公司的计划，以展示研发能力，进而增强投资方的信心。

宏观趋势

商业发射发展最大的不确定因素是资本环境和政策态度

2018年“资本寒冬”再现。中外创投机构共新募集261支可投资于中国大陆的基金，其中披露募集金额的基金总额达到794.67亿元，同比下降44.1%。主要原因是我国正处于经济结构转型阶段，严监管、去杠杆。国内诸如区块链，无人零售店，共享概念等风口都没有长期持续。在贸易战、国内经济下行、资本寒冬这些大背景下，按照技术成熟度曲线发展规律，商业发射这一风口预计难以长久持续（研发周期长且投入高）。届时民营企业的研制进度将直接影响公司融资能力，进而决定公司是否能够“活下去”。

中国商业航天发展离不开政策的支持，目前国家仅在军民融合方面做出指导性政策，然而诸如发射审批以及卫星审批方面需要具体的政策支持。目前发射许可审批与发射场审批分开，使得火箭发射很难实现快速响应；同时发射场资源紧缺，或限制卫星公司按时完成星座布置。另外卫星运营牌照审批以及卫星通信频率审批不及预期（审批不通过或审批时间过长）将成为行业发展风险。