来源制造界
作者:谭小米

图片/AI绘画、网络截图
大国竞争,数字技术太重要了。美国把它称为敏感产业,事关国家安全。中美两国很有可能把信息技术产业,从地面打到太空上去竞争。
马斯克称为这是一项激动人心的产业。也叫空天信息产业、商业航天产业、卫星互联网产业,大体就这个意思。
12月11-12日,刚刚开过的中央经济工作会议,新增了商业航天、低空经济等战略性新兴产业的表述,似乎更加强调“颠覆性技术和前沿技术”的急迫性。
2022年北斗卫星导航业务,创下高达5007亿元营收,预计2025年市场规模达一万亿元,商业利益诱人。
无论是商用价值,还是军用意义,商业航天正在创造一个新的万亿级产业赛道,一场决对激动人心的空天信息产业大浪潮要来了。
北京明确“南箭北星”产业布局,将卫星互联网定位为经济新增长极。重庆正在推动建设”行业共享的卫星超级工厂“,年产1000颗卫星规模。2025年,上海承诺要在造出600颗卫星和50发火箭。合肥、沈阳也规划了打造千亿级覆盖商业卫星制造及应用全产业链。山东、河南等地也规划了自己的“星座”计划。
有人把2023年定为中国商业卫星元年,2024年我国将迎来低轨卫星发射大年。
相关智库预测,2023年至2028年,商业航天产业将进入发展黄金期,2025年仅中国市场规模将达2.8万亿元。民营火箭制造商星河动力CEO刘百奇说,中国商业卫星正处在市场爆发前期。
1/未来全球互联网信号,只有两个国家提供
马斯克是一个技术发明家,也是一个非常的优秀企业家,为世界提供了很多创意性解决方案。“星链”和“太空互联网”都是马斯克的伟大作品,这一点没人不敬佩他。
什么是太空互联网?就是把地面上的通讯基站搬到卫星去。马斯克的这个方案的确很棒!无论在太空、海洋、大沙漠还是雪山之巅,人们都能通过卫星上网和通话。
几年来,事关SpaceX的星链,很多人发出这样的疑问,如果马斯克的“太空互联网”真的实现了,华为的那些地面基站是不是废于一旦?
2023年1月,华为轮值董事长胡厚崑发了一段这样的博文:“三年了,我们已经习惯了凭着惯性,沿着一条不知道通往何方的道路前行当方向盘突然回到手中,短暂的茫然之后一定有大胆前行的欣喜。”。
那段时间,没人能猜不出胡厚崑说的这个方向盘具体指什么?直到今年11月份,华为的科学家对外公开介绍了“华为6G卫星宽带技术”和“天地组网”技术方案。华为方案是将地面基站、卫星、空天平台专网连在一起,形成“地空天”大一统6G网络。
大家突然恍然大悟,华为早以涉足中国版“星链”,并深度参与卫星互联网建设,在卫星通信方面有早有储备。地面5G+卫星网络=6G。6G是当下华为为之奋斗的方向,也是华为的方向盘。
2023年最让马斯克失落的一件事情,是华为手机mate 60 Pro实现了直连卫星通话。华为通过氮化镓射频芯片信号无限放大技术和数字滤波技术把天线做成了一个微小芯片放进了手机里,这是一个里程碑似的技术突破。
当下SpaceX星链通话,还需要地面接收站(大锅子)、电源和一根大天线,属于高成本。
华为毕竟是通讯巨头,在通讯技术上超越马斯克很正常。11月30日,马斯克在接受《纽约日报》专访时表示,没必要做手机,有必要的时候也许会做。在那次访谈中,马斯克谈得比较多欢快的是脑机芯片和人形机器人。看来,马斯克的手机直连卫星,似乎有点遥遥无期了。
不过中国应该感谢马斯克的星链创意。未来全球可能只有两个国家为世界各国提供网络信号服务,一个是美国SpaceX,一个是中国。
2/太空,一个激动人心的新型产业
进入21世纪后,美国前瞻性企业家马斯克和贝索斯斥巨资创立了太空探索公司,开启了太空工业浪潮。
马斯克把太空探索称作是一项激动人心的产业,他提出了太空互联网解决方案,规化发射4.2万颗低规卫星。另外,马斯克还规划了火星移民的宏伟目标。制定了改太空挖矿、太空运输、太空制造、太空种植、太空居住等解决方案。
高盛集团曾在2017年预测,未来20年间,全球太空经济规模将高达数万亿美元。当下大量风险投资机构进入太空行业。
上个世纪60年代,美国第35总统肯尼迪说过,谁控制的太空,谁就控制了地球。后来美国科学家还提出,谁控制了环太空谁就控制了地球。所以我国发展的航天事业才那么至关重要。
2014年美国商业航天震惊世界,美国宇航局NASA 与马斯克 SpaceX合作,马斯克Starlink星链引领卫星互联网商业化,他的4.2颗低轨卫星,会像蜘蛛网一样将地球团团围住,无论商业利益,还是军用战略,不得不让人深思。
2014年我国也陷入深度思考,这一年政策开始破冰。“国发【2014】60号文”鼓励民间资本参与国家空间基础设施建设。5年孕育期,2019年恰逢美国对中国科技企业实施严厉制裁,这一年被美国打懵了,也打醒了这一年中国政策正式驱动民营公司进入商业航天,参与造卫星、造火箭。我们一定要占领太空资源。
2020年,国家发改委将卫星互联网正式纳入新基建当中。2020年9月,中国向国际电信联盟(ITU)申请了“国网”星座计划,代号GW星链,卫星数量12992颗,另外还有数千颗遥感卫星。
2021年中国卫星互联网公司集团成立,简称:中国星网。星网成立标志着我国正式进军卫星互联网,也正式吹响了民企进军太空工业的号角。星网作为我国卫星互联网行业带头人,2023年3月,星网牵头电信、移动、卫通、中国联合网络通信集团、中国信息通信研究院十余家相关单位,制定卫星互联网技术标准,推动移动终端直连卫星、物联网接入。
由于国家鼓励民营企业进入商业卫星领域,今天我国的太空行业已不在单纯地由政府主导投资。大量的民营资本也参与进来了,8年时间我国民营卫星产业链上的企业已悄然兴起,卫星相关企业规模迅速扩张。
作为中国航天的发源地,北京聚集了全国最主要的航天机构和最完整的产业链,也是全国商业航天发展最活跃区域,截至2022年底,北京商业航天领域注册企业超500家。截至2023月底,我国今年已新增卫星相关企业9200家。
太空工业也像基建、高铁、光伏、汽车其它工业一样除了国内市场,也可以去开拓国际太空市场、去赚钱、去创造GDP。中国的国际太空合作目的是为客户地区提供通讯、远程教育、农业、城市规划、经济开发等卫星数据服务。而不像美国的国际太空合作则是为了机密行动、情报收集、监听全世界。
2013年12月20日,我国为玻利维亚成功发射了第一颗卫星。除了玻利维亚之外,中国还与巴西、阿根廷、委内瑞拉等南美国家展开太空项目合作,在当地建设卫星地面站。
卫星互联网产业链由上游卫星制造、运载火箭制造中游地面站应用设备制造;下游卫星组网、运营服务三大环节构成。
上游制造端率先受益,远期产业链价值重心逐渐转向运营服务端。卫星高价值量组件主要包括相控阵雷达、射频芯片、TR组件、星间激光通信、测试仿真系统、空间光学敏感器等星载核心元器件。
卫星制造总装厂商主要包括航天科技集团、航天科工集团、中国卫星、银河航天、长光卫星、微纳星空、天仪研究院、九天微星、欧科微和星智空间等。
火箭总装主要参与者有航天科技集团、航天科工集团、星际荣耀、蓝箭航天、星河动力和零壹空间等。火箭配套环节主要参与者有上海沪工、航天电子、宇航推进、灵动飞天等。
建设卫星互联网是一套绝对尖端技术工业制造体系和数字技术体系的联合体,太空产业正成为一个新型工业,将是继光伏、智能手机、电动汽车之后的一个巨大产业风口。
很多专家说,中国要想爬出中等技术和中等收入陷阱,必须找到高技术产业,太空产业绝对是高技术产业,这个没有疑问。
但是银河航天创始人徐鸣接受媒体采访时表示,在Starlink之前,所有的卫星在全球的做法都是全手工打造。每一个卫星都类似于天上的一辆劳斯莱斯,成本非常昂贵。也就是说,马斯克的星链做到了低成本制造和发射,他的火箭重复使用。
太空虽然被马斯克描述成一个激动人心的新型工业,但今天我国的卫星成本和火箭成本与马斯克相比,还没有优势。
Space X的官方的数据显示,Starlink在2027年预计能够服务超过一千万用户,营收100亿美元,2031年预计营收247亿美元。数据反映了卫星互联网未来变现能力。
中国要想实现卫星互联网商业成功,依靠华为通讯技术单方面超越,是无法和马斯克竞争的。中国必须把卫星成本和火箭发射成本降下来,这就要考验中国制造技术了。说一千,道一万,还是“制造为王”。
3/制造为王,谁在嘲笑中国制造?
实实在在地说,当下中国既不是穷国,也不是富国。无论从技术和人均收入上讲,我们都有一个中等技术和中等收入的国家。尽管华为麒麟9000S芯片和昇腾AI芯片造出来了,但与国际上比我们还是中等技术。
在卫星通讯方面,华为率先有了手机直连卫星通话技术,也有了卫星和地面组网技术方案。如果卫星信号比地面信号贵的话,那么卫星互联网就很难实现商业化,因此,必须把卫星成本将下来,才是卫星互联网走向成功的关键。
前端时间,为什么华为否认了造1万颗卫星的传言?华为为什么不造通讯卫星?应该是华为还没有找到更低成本的卫星技术。别忘了,华为的地面5G通讯技术设备成本最低,且性能领先世界。
要想爬出中等技术陷阱,必须在原创技术上迭代出更尖端的新技术,这是中国制造产业的艰巨任务。
改革开放45年,中国将西方300年积累工业成果几乎解刨了一遍。连高端芯片、民用大飞机、磁共振都造出来了。
爱迪生发明了电,中国的绿色电力却在影响世界。贝尔发明了电话,华为通讯设备却遥遥领先了。乔布斯发明的智能手机,华为手机曾一度超越苹果。特斯拉是电动汽车先驱,中国电动汽车却在主导这些趋势。莱特兄弟发明了飞机,中国商飞公司的C919飞机已成为仅次于波音、空客的全球第三民用飞机制造商。还有光伏发电、锂电池也都不是中国发明的,当下中国光伏、锂电池妥妥地垄断着全球。
通讯知名专家汪涛先生说过,产业技术这件事儿,会的不难,难的不会。产业技术一旦被中国掌握,那就无敌了,中国会一夜之间把产业规模做到全球第一。
说到这里,可能一会儿,就有人出来骂了。嘲笑中国制造没有原创技术,仿造、山寨、自嗨、意淫。我想起一对院士夫妇在网上公开谈论中国,好像那位女院士说:“中国在物理学领域对世界没有任何贡献!”没有贡献可能是事实,但那位院士一脸鄙夷和愤世嫉俗的表情,让我很难接受。
在舆论上,国外骂中国制造业的国家并不多见,反而那些自恨的中国人在骂自己人挺奇怪!这些人都是什么人?他们为这个国家做了什么贡献呢?这个国家又如何亏待了他们呢?老百姓骂骂也就算了。有些院士级科学家也出来骂。既然你是科学家,你咋不去创业呢?我百思不得其解。
对科学技术而言,如果说前三次工业革,欧美是发明者。那么第四次革命进程中,中国将是所有科学技术的整合者,因为中国人善于将传统技术融会贯通、快速迭代并积极创新。
第一次工业革命是机械革命,英国包揽了全部机械发明成果。当年德国被英国骂成厚颜无耻的小偷。然而德国西门子为世界贡献发电技术装备,推动了第二次工业革命中的电器革命。第三次工业革命是通讯革命,美国在二战后接走了多少德国科学家,有多少华裔在硅谷?张忠谋、黄仁勋、苏尔姿等企业家型科学家。任正非说过,半导体是全球科学家智慧结晶。
第四次革命是智能革命,美国在算力上严格制约中国,垄断高端芯片,拖慢中国AI技术应用。旧金山中美元首会晤,我们的最高领导苦口婆心安慰华盛顿,中国不走霸权老路、不走殖民地老路,希望能与美国确定合作伙伴关系,共同造福人类。
但最终,美国还是确定中美是竞争关系,在尖端半导体管制上没有让步。既然不当朋友,还得当对手。
扯的有点远了,还是回到造卫星上来吧。
马斯克SpaceX“星链”是平均550公里的低轨卫星。中国善于变道超车,我国采用的是150~300公里的超低轨道和36000公里的超高轨道,把SpaceX夹在了中间。
我国的主要星座规划(部分)
星网工程:12992颗。鸿雁星座:324颗。虹云星座:156颗。银河Galaxy:1000颗。天仙星座:98颗。女娲星座:48颗。齐鲁星座:20颗。等等。这些星座主要来自央企、民企和地方政府。
如果中国能做出高性能的“白菜价”卫星,+火箭低成本发射+华为6G技术,或许超越Space X不是梦。
4/东北系,新概念卫星
东北落后了多少年了?你敢相信吗?造卫星这么高大上的产业,竟然东北领先了。为什么是东北?近几年哈工大和长春光机所,两大机构在光学、航天、材料学领域不断爆出重大突破性成果。传说中国航天产业的半壁江山是哈工大人打造的。
拍摄到某国的航母和战机,网上故事最多、最能打的卫星,当然是“吉林一号”光学遥感卫星了,该星是长春光机所旗下长光卫星公司生产的。
2023年6月15日,吉林一号”利用长征系火箭,创造了“一箭41星”成功升空的壮举。虽然比SpaceX“一箭143星”,差距还很大,但总算是发射成本开始降低了。
目前“吉林一号”在轨卫星108颗,是全球最大的亚米级商业遥感卫星星座。预计2025年实现在轨300颗卫星组网,在强大的AI技术加持下,具备10分钟将地球扫描一遍的能力。
低轨宽带卫星“龙江三号”和“灵犀03星”都来自哈工大血统。
2023 年 6 月 9 日,哈工大“龙江三号”试验卫星顺利进入预定轨道,是该校成功发射的第 22 颗卫星。“龙江三号”是我国首颗平板式新体制低轨宽带通信卫星,突破了再生式低轨星地高速通信、平板式卫星平台等关键技术。在轨验证终端直连、星上再生处理、网络功能切片以及星地融合通信等卫星通信技术。卫星适应批量化生产、自动化组装、堆叠式发射,大大降低卫星生产和发射成
银河航天公司生产了一颗互联网试验卫星,叫“灵犀03星”,该星配置了先进的毫米波多波束数字载荷,主要用于验证下一代低轨宽带卫星通信的相关技术。该星2023年7月23日成功升空,2023年11月成功实现中国首例终端到终端低轨卫星通信测试,无需经过地面信关站进行数据中转,通信时延可以降低50%,
银河航天公司是哈工大校友徐鸣创办的。软件定义卫星,东北系卫星很有思想。
徐鸣有AI物联网工作背景,他主导用软件和互联网思维来定义卫星。他认为卫星是一场新技术革命,载荷技术升级与迭代进入了摩尔定律阶段,卫星载荷正在向数字化、网络化方向发展;在能源方面,传统卫星的太阳翼采取刚性蜂窝板,厚度约为20毫米,如今利用柔性砷化镓电池生产的太阳翼,厚度仅约1毫米,新技术使卫星性能大幅提升、体积大幅降低。卫星正在经历着类似“超大老式台式机”向“笔记本电脑”的进化。他说卫星类似于浮在太空当中绕着地球轨道运行的计算机,卫星配备的“数字载荷”可以通俗理解为卫星安装了智能“大脑”。
2022年银河航天开始自主研制平板堆叠式卫星,深度融合航天与互联网基因。“灵犀03星”是中国首款使用柔性太阳翼的平板堆叠式卫星,这种卫星外型好像一个‘太空飞毯’。平面上既有可以通信的天线,又有可以把太阳能转换成卫星能源的太阳片,是一种相控阵天线和太阳翼一体化的通信卫星。这种“柔性翅膀”具有包络小、轻量化、模块化等特点,适合卫星大批量堆叠发射,这种卫星低成本、高性能,对加速卫星互联网建设具有重要意义。
吉林一号卫星自2015年发射首颗卫星以来,根据整星研制技术可划分为四代卫星。第四代卫星重点解决新一代高集成度电控系统、超高速率激光数据传输和微电推进等方面存在的问题,按照“载荷平台融为一体”的思路,深入开展星载一体化整星批量化设计与制造技术研究,预计实现单颗亚米级卫星重量在 20 kg 级,批量化单颗制造成本不超过 400 万元的目标。重量从重量420 kg降到20 kg ,单颗制造成本不超过 5,000 万元降到不超过 400 万元。
造卫星和造芯片一样,追求性能越来越强大,成本和重量越来越低。
5/华为的长板与两块硬骨头
任正非说过,华为不能什么都做,华为要做自己的长板,不做短板。每个企业都应该做自己的长板,把这些长板拼起来就做成了一个长桶。任正非还说,全国人民每个个做一个事,加起来我们就是一个伟大的国家。
是啊!华为不可能亲自去造卫星,华为一定帮助实现卫星互联网。我们来好好谈谈华为6G卫星互联网的愿景。
什么是6G?华为定义的6G其内涵将远超通信范畴,6G如同一个巨大的分布式神经网络,集通信、感知、计算等能力于一身。6G将具备互联感知能力,6G频段是太赫兹与毫米波组合使用,华为还将使用能大幅提升通信速率的创新极化码。
空天地一体化,6g整合地面网络和非地面网络,地面网络是地面上通讯基站。非地面网络有超低轨卫星网络,无人机与高空平台站网络。全球无缝覆盖,深度融合物理世界,生物世界和数字世界,真正开启“万物智联”的新时代。
华为做的大一统6G网络,是多星协同+地面基站协同,可以智能调用整个网络上的资源!不会让你再重新选择一个网络去连接,你去任何一个地方,网络自动切换。
华为建立大一统的6G网络,当然离不开鸿蒙,正是因为有了鸿蒙,在自己的底座上链接自己家的卫星,并且鸿蒙大到链接航母,小到链接纳米机器人。
中国做好卫星互联网,有两块硬骨头要啃。第一,必须做强算力,高端算力被美国卡着,AI芯片必须继续追赶英伟达 。第二,spacex强在高频次的火箭发射回收和卫星低成本,卫星成本必须追赶马斯克。
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