军用卫星星座专题报告：对抗与反对抗，从保障性转向作战牵引

一、卫星互联网的由来、应用现状及未来市场空间

（二）应用场景：实现偏远地区覆盖，为高速远距离场景提供解决方案

（三）政策支持：稀缺频谱资源、太空产业发展、信息化升级为背景

稀缺频谱资源、太空产业发展、信息化升级背景下，主要国家对卫星互联网板块支 持力度逐步加大。随着第四次产业革命的快速发展和关键技术的更新迭代，太空正 成为国际战略竞争的新制高点，利用ITU频轨同时申请、先申先得、先发先得的规则， 各国纷纷在太空领域频频加码，以加速抢占总量有限的低轨卫星频率和轨道资源。

英国制定国家太空战略，入股卫星公司OneWeb。2017年，英国政府在卫星和空间 科学领域空间频谱战略报告中表示，要进一步放宽非同步轨道卫星的频谱使用，提 高卫星通信频谱的利用率。2020年，英国斥资4亿英镑入股卫星公司OneWeb。同年， 英国航天局推出天基定位导航与授时（PNT）计划，旨在提供全球高速互联网接入 的卫星星座，并确保英国在卫星导航系统领域处于前沿地位。2021年9月，英国政府 发布首个《国家太空战略》，计划在人工智能、应用开发、地球观测、导航和太空领 域感知构建服务、卫星宽带业务等高增长领域进一步发展其领导地位。

（四）星座建设：星链星座发展最快，国内多个国有与商业星座计划开启

美国星链（Starlink）星座是目前在轨卫星数量最多、发射频度最快、规模最大的星 座项目之一。美国SpaceX公司2015年1月宣布卫星通信星座星链建设计划，旨在为 全球用户，特别是农村和偏远地区用户提供高速互联网接入服务。根据SpaceX向美 国联邦通信委员会（FCC）提交的申请，星链星座主要分为两个建设阶段：第一阶 段计划部署1.2万颗低轨卫星，第二阶段计划部署3万颗低轨卫星，组成共计4.2万颗 的庞大卫星互联网星座系统。

星链一代卫星互联网应用逐步落地。SpaceX自2019年5月24日开始为星链第一代 （Gen1）发射第一批卫星，具有星间激光通信的卫星开始常态化批量入轨。应用上， 星链的测试版服务产品已在全球超过20个国家/地区推出。据《浅析“星链”卫星系 统的发展及其影响》（左海等，2022），第一代星链星座采用（频双分工）FDD传 输模式，主要使用Ka、Ku和V频段，其中下行链路主要采用Ku频段10.7~12.7GHz， 总可用带宽达到2GHz，单载波带宽250MHz；上行主要采用Ka频段14.0~14.5GHz， 总可用带宽500MHz，单载波带宽125MHz；V频段主要在VLEO（极低地球轨道）使 用。星链卫星单个用户链路传输速率最高达1Gbps，每颗卫星可提供17~23Gbps的 下行容量，链路时延约为15ms~20ms，极大缩短了传统卫星通信时延。

星链二代卫星进一步升级。据《Starlink第二代系统介绍》（刘帅军，2020），星链 第二代（Gen2）3万颗卫星计划分布在328~614km共计75个轨道面上，在每个卫星 有效载荷上利用先进的相控阵波束成型、数字处理技术，高效利用频谱资源，并与 其他天基和地面许可用户灵活共享频谱。用户终端将采用高度定向的可调向天线波 束，以跟踪系统的卫星。关口站将生成高增益定向波束以与星座内多个卫星进行通 信。据《Starlink第二代系统介绍》（刘帅军等，2020），第二代系统卫星也将采用 星间链路，将Ku频段用于用户链路，Ka频段用于用户链路、馈电电路，使用E频段 与关口站进行通信。

One Web星座主要面向企业、政府、军队。据《从“一网”（OneWeb）卫星探究 卫星互联网面临的风险与挑战》（崔潇潇，2022），One Web星座采用开放式架构， 即可在原有系统基础上通过增加新卫星提升星座整体容量，具体分为三个阶段实施：第一阶段由648颗Ku/Ka低轨卫星构成，分布在轨道高度为1200km的18个轨道面上， 星座容量达到7Tbit/s，可为用户提供峰值速率为500Mbit/s的宽带服务，延迟约为50ms；第二阶段增加720颗V频段卫星，组成与初期星座的轨道高度相同的“亚星座”， 星座容量扩至120Tbit/s；第三阶段增加1280颗V频段卫星，运行在中地球轨道，星座 容量达1000Tbits。整个星座可根据覆盖区域内的服务需求和数据流量情况，在低轨 和中轨之间进行“动态地分配流量”。计划2022年底前完成初期星座648颗星部署， 2026年8月前部署一半数量卫星，2029年完成One Web星座构建。

（五）空间：2025 年前全球卫星互联网产值可达 5600 亿~8500 亿美元

全球卫星产业保持增长，在航天产业中占据主导地位。据SIA官网，全球航天产业在 2021年收入达3860亿美元，较2020年增长4%，卫星产业在其中占主导地位，收入 为2790亿美元，占比高达72%，2019年至2021年全球航天产业和卫星产业收入均保 持增长。在卫星产业中，卫星制造、发射、地面设备和服务收入分别为137亿美元、 57亿美元、1420亿美元和1180亿美元，地面设备对卫星产业贡献最高。据铖昌科技 援引欧洲咨询公司Euroconsult 2020年报告预测，2019年-2028年全球卫星制造和发 射的数量将比前十年增加4.3倍，2009年-2018年全球平均每年发射230颗卫星，预计 2018年-2028年平均每年发射990颗卫星，市场容量达到2920亿美元，卫星市场预计 将进入快速发展阶段。

（六）发展方向：容量更大、频率更高，高低轨卫星协同发展为趋势

二、卫星互联网在国防军事领域的应用现状及发展前景

（一）军事应用：战场通信、态势侦查、导航协助、攻击和防御等

在侦察方面， “星链”低轨星座卫星数量多、重访周期短，每个国家上空很短一段时 间就会有几颗卫星过境 ，通过在卫星上搭载相应的传感器，可实现对全球近乎全天 候不间断的侦察和监视。据人民网2020年6月转载解放军报《美“星链计划”威胁太 空和平》新闻，2019年11月，美国国防部宣布筹划建设 “庄家”系统，力图通过低轨 道卫星收集数据，进行信息融合处理，覆盖全球范围。未来美军有可能通过“星链” 卫星载荷搭载有关的遥感器，其或将成为“庄家”系统的重要搭载平台，从而大大提高 对地监视侦察和太空感知能力，强化美军的侦察监视优势。

在导航方面，卫星互联网将进一步提升美军导航定位能力。据《美国“星链”低轨 星座军事应用前景探析》（杨广华等，2022），从技术上看，“星链”卫星具有比 GPS卫星更高的通信速度，可传输大量数据，通过卫星上的GPS接收器可以同现有 GPS卫星信号相结合，将“星链”打造成卫星定位和导航系统，可以将用户位置精 度达到30cm以内，同时，由于卫星信号较强，更不容易被地面干扰系统干扰。据称， 美国陆军研究得到初步结论认为，“星链”低轨星座成本低、不易被干扰，且精度更 高，可作为一种替代性的全球导航定位系统。因此，充分利用“星链”卫星轨道低、 信号强、密度高等特点，某种程度上可弥补GPS系统的不足，将进一步提升美军导 航定位能力。

“星链”等低轨卫星可作为整个太空杀伤链的信息传输层。低轨卫星向上能够作为 中高轨卫星的通信枢纽和太空计算节点，处理中高轨卫星对作战目标的跟踪、监视 等信息，实现更快、更大范围跟踪地面、海上及空中目标；向下联通全域作战指挥控 制系统和陆、海、空、电、网等多域作战力量，用“系统-系统”的数据交换方式取 代“人-机”的数据交换方式，从而将数据跨域、跨系统的交互时间缩短至毫秒级， 大幅提升杀伤链闭合速度。全域作战单元可通过“星链”实现星上数据和分域传感 器数据的共享共用，以及数据的一体化获取、处理、分发，将太空作战能力延伸至战 场末端。

（二）对抗星链：干扰上行、下行链路及转发器，定向能反卫星武器等

“星链”卫星的庞大数量造就了其较强的抗毁伤性和韧性，使得传统针对单颗卫星 对的攻击武器失效。以美俄为代表的太空力量强国都拥有成熟的导弹反卫能力，但 成本较高。定向能反卫星武器如激光武器、粒子束武器或可有效对抗大规模低轨卫 星。此外，俄罗斯开发“白芷”反星链系统，能够有效侦察、定位星链终端设备，对地面通信终端实施有效打击；发展智能型反小型无人机系统，提升反无人机作战效 能具有重要意义。

从长远角度来看，反“星链”建议应从大力研发火箭回收技术、发展自身卫星系统 建设，以及研发低轨反卫星武器（如同轨伴飞平台）等方面入手。据《“星链”在俄 乌冲突中的应用及对策浅析》（刘业民等，2023），首先，应大力研发火箭回收技 术及“一箭多星”和“拼车”等发射模式。在太空资源有限的前提下，高昂的火箭发 射成本会降低我国在太空领域的竞争力，从而丧失了在太空领域作战的主动权。因 此，不仅需要加快研究火箭回收技术降低发射成本，同时也需要开发类似于“一箭 多星”和“拼车”的发射模式，提高卫星发射效率，从而能够快速构建国家的巨型星 链系统。其次，应大力发展自身的互联网卫星星座建设。根据国际电信联盟规定，轨 道和频谱资源以“先到先得”方式分配，后申报方不能对先申报国家的卫星产生不 利干扰。因此，抓住有利时机，提早建设和利用低轨星座系统，不仅能够抢占有限的 低轨轨道资源，而且有利于抢占频谱主动权。与此同时，应积极发展低轨道反“星 链”措施。在伴飞星与同轨“星链”集群距离极近的位置，对其实施相同时频域、精 确控制波束指向的瞄准式电子干扰，其干扰效果将远远超过设立在地面的干扰设备。此外，采用同轨伴飞平台，还可以搭载一定数量可分离的离子电推进器，破坏“星 链”卫星的姿态控制能力。

三、复盘：美国军用星座计划的需求动因及计划安排

（一）背景：从保障性为主的能力驱动，转向以作战应用牵引的威胁驱动

美国希望在太空中建立全面的军事优势。据《从美国国防太空战略看“星链”的军 事应用》（黄志澄，2020年），近年来美国在军事航天领域一直为未来的大国竞争 积极“备战”。例如，2019年12月正式通过国防授权法案建立太空军，成为第六支 独立武装力量。2020年6月，美国国防部向公众公开《国防太空战略概要》，该战略 围绕提升美国太空综合军事优势，对加快形成太空作战能力战略指导。

高轨卫星生存能力低，低轨星座或成发展趋势之一。据《美国军用低轨星座发展计 划及关键技术分析》（姚延风，2022年），美国国家安全空间（NSS）运行在地球 同步轨道上，为美军在全球提供持续性访问接入，对美国作战能力至关重要。在美 国当前太空架构中，每个星座都由少量大型精密卫星组成，虽然现役卫星功能强大， 但生存能力不足，如果卫星失效或被摧毁，则需要数年时间才能够更换，对战场产 生重大影响。低轨星座以其低时延、快速响应、功能扩展性强等显著优势成为体系 转型焦点。从技术角度看，巨型低轨星座高时空密度、高功能密度及超低时延的优 势，将大幅增强战术级作战保障能力，提高各军种联合指挥、协同作战，以及信息系 统及各类感知平台和武器平台一体化的体系作战保障能力。

美国发展低轨星座需求方向或可分为弹性分散、战术信息支撑，以及网云体系支撑 三大需求。据《美国军用低轨星座发展计划及关键技术分析》（姚延风，2022年）， （1）弹性分散需求，由美国空军航天司令部于2013年提出，目的是形成太空威慑力、 强化空间体系抗毁能力，并为太空作战域构建强大的装备体系，包括导弹预警卫星、 通信卫星、导航卫星、侦查卫星领域等。例如，在导弹预警卫星方面，根据最新规 划，未来美军将逐步取消昂贵的高预警卫星项目距，重点发展中轨、低轨预警卫星。（2）战术信息支撑需求，从技术角度，巨型低轨星座高时空密度、高功能密度及超 低时延的优势，将大幅增强战术级作战保障能力，提高各军种联合指挥、各军种协 同作战等。（3）网云体系支撑需求，拟充分利用大规模商业低轨星座成果，全面开 发软件定义、分布计算架构，加速一星多用、云端服务模式等。

（二）架构：提出 7 层下一代太空体系架构，千余颗卫星组成数十个星座

美国当前致力于创建一个“扩大数量、增加弹性”的太空体系架构，建立以组网分 布式小卫星为主的太空系统。美国太空发展局（SDA，2019年3月成立，现隶属于美国太空军）负责定义、规划和 组织建设美国未来的空间能力架构，并加快发展和部署新的太空军事能力，以谋求 美国在太空国防领域不断保持军事技术领先的优势。美国目前太空架构中每个星座由少量大型精密卫星组成，功能强大但生产能力不足。据《美国“下一代太空体系架构”分析》（胡旖旎，2021年），在美国目前太空架 构中，每个星座都由少量大型精密卫星组成，现役卫星虽然功能强大，但生产能力 不足，任意一颗卫星被摧毁或失效都可能对战场产生重大影响，需要探索新的平台。在目前的军事系统中，一两颗卫星的损失可能是毁灭性的，但由数百颗卫星组成的 卫星星座可以忽略一两颗卫星的损失，因此美国太空发展局致力于创建一个“扩大 数量、增加弹性”的架构，由数百颗承载多种有效载荷的小型卫星组成。尽管SDA 未来的太空架构由小型卫星构成，但不影响美国继续使用和建造大型精密卫星。

美国SDA的国防天空体系架构建设初步分为5个阶段、预计2030年完成。据《美国 国防太空体系架构发展浅析》（任远桢，2023年），美国SDA针对国防太空体系架 构提出的核心发展愿景主要包括三方面，如实现全球实时PNT（定位、导航和授时） 与通信传输能力、综合全面的天基感知能力，以及全维指挥、控制和执行能力。瞄准 该愿景，根据美国SDA当前的规划，国防天空体系架构的建设初步分为5个阶段，0 期至4期，每个阶段2年，预计2030年完成。

（三）项目：黑杰克系统，由 60-200 颗、搭载军用载荷的商业卫星组成

“黑杰克”项目是一个由运行在600-1300km低轨道上60-200颗卫星组成的星座。据 《“黑杰克”项目动向及应用前景分析》（李菲菲等，2020 ），2020年最初计划先 期开展20颗卫星演示项目，2021年发射首批2颗卫星，2022年发射剩余18颗卫星， 卫星轨道高度约1000km，分为两个轨道面，每个轨道面10颗卫星。后续根据项目进 展情况扩充至90多颗卫星。截至2022年5月，据《美国军用低轨星座发展计划及关键 技术分析》（姚延风，2022），美国国防部先进研究计划局授出12颗卫星平台的研 制合同，其中蓝色峡谷技术公司10颗，加拿大电信公司2颗。由于疫情和供应链等问 题，项目进度推迟，2022年9月蓝色峡谷技术公司交付了第1个“黑杰克”卫星平台。

项目分为五大独立部分和三个阶段执行。“黑杰克”系统通过多个通用商业化卫星 平台搭载通信、导航、侦察、预警等多类军用任务载荷，具备自主运行能力，包括有 效载荷、通用平台、自主和集成、发射、运控五个独立部分，分三个阶段执行：确定 卫星平台和有效载荷的需求；两颗卫星的在轨演示验正研发卫星平台和有效载荷；在低轨对拥有两个轨道平面的系统进行六个月的演示验证。未来用于演示验证的星 座将包含20颗卫星，每颗卫星拥有一个或多个有效载荷。

四、商业模式：Starlink 星座的成本构成与盈利分析

卫星互联网成本主要分为研制、发射、地面站建造和运维四大部分。据《Starlink 低 轨卫星通信星座深度分析》（徐冰玉，2021），目前，Starlink卫星通信星座的单颗 卫星制造成本为50万美元，SpaceX采用一次性论证和设计、流水线并行生产的方式， 缩短了生产周期，可实现日产1-3颗卫星的产能。采用猎鹰9号火箭发射，官方报价 6200万美元，按照一箭60星的方案来估算，其单颗星发射成本为100万美元左右。考虑到猎鹰9号可以多次重复使用，实际发射费用应远低于这个报价。并且，根据 SpaceX于2021年8月提供给FCC的信息，2022年Starlink卫星通信星座将采用 SpaceX公司研制的星际飞船来发射卫星，能够一次发射400颗卫星，在大幅提升网 络部署速度的同时，有效降低成本。

复用火箭带来成本节约或成为新趋势。据《SpaceX模式对电信运营商的挑战》（姬 天相，2022），SpaceX火箭控制器采用成本更低的X86双核处理器，通过同步计算 对比的方式实现高可靠性，其成本仅为传统控制器的约万分之一。另外根据计算， 猎鹰-9在回首后第二次发射报价将为首次报价的73%，依次计算到第八次发射报价 为首次报价的50%。SpaceX用了不足10年的时间实现了猎鹰-9火箭从首飞到一级回 收、一级复用、整流罩回收和整流罩复用。采用复用型猎鹰-9火箭发射服务的客户从 商业通信卫星运营商扩展到政府和军事部门。在积累火箭一级和整流罩回收和复用 经验的过程中，SpaceX持续改进技术方案，有效提高了火箭一级和整流罩复用次数 和效率并降低了回收成本。

商业化运营模式探索提速。截至2022年3月，SpaceX星链已累计发射低轨卫星超过 2200颗，并已开展美国部分地区的试收费运营；2022年5月，SpaceX公司宣布星链 互联网服务已覆盖美国、加拿大、英国、德国、新西兰、澳大利亚等32个国家。。据 《Starlink 低轨卫星通信星座深度分析》（徐冰玉，2021），目前星链提供Beta测 试用户接入互联网的定价为99美元/月，同时用户需要支付499美元购买星链终端设 备。截至2021年1月，美国仍有14%的人口约4200万人无法接入互联网，若其中3000 万人选择使用星链卫星互联网，按照套餐费99美元/月/人计算，星链仅移动互联网宽 带接入服务一年收入可达360亿美元，基本能够实现收益。此外，航海航空等特殊领 域有望采用卫星互联网，提供可观的收益空间。

五、投资分析

卫星互联网军事应用现状及前景分析：（1）应用场景，包括战场通信、态势侦查、 导航协助、攻击和防御等。（2）对抗星链，基于用户工作模式，对抗星链包括干扰 卫星的上行链路、干扰卫星的下行链路和对卫星转发器实施硬摧毁三种思路，如定 向能反卫星武器如激光武器、粒子束武器具备有效对抗星链的能力。

发展背景：维持太空优势，战略定位从保障性为主的能力驱动，转向以作战应用牵 引的威胁驱动。（1）建立太空优势。从美国19年成立太空军、20年发布《国防太空 战略概要》看，美国希望在太空建立全面的军事优势。（2）关注战场生存能力。现 有美国国家安全空间运行在地球同步轨道，由少量大型精密卫星组成，功能强大但 战场生存能力不足，巨型低轨星座的高时空、高功能密度，以及低延时优势，将大幅 增强战术级作战保障能力。（3）战略重大转向，美国在军用低轨星座上投入，反映 其太空体系建设从“以保障性为主，不考虑或较少考虑太空军事化环境”的“能力驱 动”，向“以作战应用牵引，应对非对称太空作战能力”的“威胁驱动”转变。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）