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【关注】商业航天：仰望宇宙深空，星辰启航正当时

新鼎资本

2023-11-29

2023年11月18日，美国太空探索技术公司（Space X），进行了“星舰”重型运载火箭的第二次试飞。Space X“星舰”飞船发射起飞之后，飞船与推进器分离后仍继续飞行了一段距离，Space X公司称与“星舰”失去联系。

虽然Space X星舰第二次试飞未能达到完整流程效果，但依旧获得了许多人的掌声，不论在技术创新还是在第一次失败后多项技术的修复改进，都在证明其“人类历史最强火箭”的桂冠当之无愧。

由此商业航天发展被更多地带入到普通人的视野中；整个产业里面，火箭发动机为航天的产业的基石与心脏，而Space X 作为商业航天的标杆企业，其发展历程与商业模式也值得我们探究为何其会获得全球关注？为何其价值千亿美元？

内容目录

一、全球商业航天产业概况

二、商业航天基石：火箭发动机

三、商业航天标杆：Space X 的发展历程

四、商业航天标杆：Space X 的商业模式

五、中国商业航天发展进程

六、小结：仰望宇宙深空，星辰启航正当时

一、全球商业航天产业概况

1、商业航天概念界定

不同国家/地区对商业航天概念定义略有不同，但总体来看，商业航天是指采用市场化机制以获取商业利润为首要目标而开展的航天活动。

商业航天除了具有传统航天高风险、高投入、高技术的特点外，还具有经济性、市场驱动性及约束性的特点。

图表：不同国家商业航天概念（中国、美国、欧盟）

来源：《中国产业背景下的商业航天概念探讨》；清枫资本整理

商业航天企业发在经营发展过程中需要承担一定比例的投资风险和责任，按照典型的市场激励机制运行来控制成本并获得最大的投资回报，并具有为现有的或潜在的客户提供航天产品和服务的合法资质和能力。

商业航天产业基本围绕产品及服务展开，主要涵盖航天器制造领域、发射服务、航天服务及地面设备制造。

图表：商业航天产品及服务范畴

来源：艾瑞咨询研究院；清枫资本整理

2、商业航天产业链

商业航天产业链总体分为四个环节：

电子元器件、材料及燃料厂商；
卫星研制商、发射服务提供商和地面设备制造商；
卫星运营商与卫星应用服务提供商（国内卫星运营商主要是中国卫星网络集团有限公司）；
终端用户（政府、企事业单位、个人）。

图表：卫星及其应用产业链结构

来源：艾瑞咨询研究院

根据美国卫星产业协会（SIA）的统计数据，2022 年全球航天产业的总收入是 3840 亿美元

其中非卫星产业总收入为 1030 亿美元，主要包括载人航天飞行收入、非地球轨道航天器收入和政府预算。

卫星产业总收入为 2810 亿美元，占全球航天产业收入的 73%，主要包括了卫星制造业收入、发射服务业收入（约 70 亿美元）、卫星服务业收入和地面设备制造业收入等。

图表：2022年全球航天产业收入构成

来源：《The 2023 State of the Satellite Industry Report》

3、商业航天产业政策驱动：全球战略

图表：国外商业航天产业政策梳理

来源：艾瑞咨询研究院；清枫资本整理

二、商业航天基石：火箭发动机

1、火箭类型：固体火箭 or 液体火箭

在火箭技术领域，长期存在着所谓的“固液之争”，即固体火箭和液体火箭，哪个更适合航天发射。早在上世纪七八十年代，就曾经有过一场影响深远的大讨论。

液体派认为：液体发动机在运输时燃料储箱是空的，总体较轻，运输车辆的负荷较小，工程上更易实现，燃料在发射场里加注就可以了。

固体派则认为：固体火箭的燃料是在车间里浇铸完成的，不需要考虑燃料加注的问题，起竖后经过简单检测就可以发射。

图表：固体火箭与液体火箭对比示意图

来源：《The 2023 State of the Satellite Industry Report》

运载能力上，液体火箭具有更高的比冲，运力优势显著。

从航天飞机助推器的研制经验来看，超大直径固体发动机对运输环节造成的困难很难克服，卡车和公路的承载能力限制了固体火箭总体重量，从而限制了固体火箭的运载能力。

中大型固体火箭的研制目前存在诸多难以突破的技术难关，包括大型分段对接、大尺寸柔性喷管设计与制造、压力振动抑制、推力偏差控制、高性能碳纤维材料等。液体火箭具有更高的比冲，用于航天发射运力优势显著，而且用同样的卡车、公路运输液体火箭，只需要运输一个空壳，到发射场加注燃料后，便成为远比固体火箭运力强大的发射工具。中大型固体火箭研制短期难以突破，随着卫星组网对大运力的需求快速增加，液体火箭将成为商业航天主流箭型。

图表：固体燃料火箭与液体燃料火箭对比

来源：头豹研究院；清枫资本整理

响应速度上，固体火箭无需加注，发射周期明显短于液体火箭。

固体火箭单位发射价格不具备绝对优势，但其具有可长期储存、快速响应、发射地点灵活等特点。

以美国国防部高级研究计划局DARPA组织的“快速发射竞赛”为例，DARPA要求参赛者要在两个星期内把火箭和支援保障设施拉到指定发射地点，完成燃料加注、星箭对接、综合测试等一系列工作，最终成功发射。采用液体火箭的阿斯特曾想尽办法压缩准备流程，但最终由于时间仓促导致箭上GNC系统不正常，挑战失败。

如果换作固体火箭则大为不同，即使考虑卫星准备时间和空域使用协调等因素，一个星期内也可完成。而液体火箭加注燃料费时，无论怎么压缩制造和准备流程，响应速度也比不上固体火箭。故而，固体火箭响应速度更快，更适用于军事现代化对快速响应和卫星补网发射。

2、发动机推力：轻型 or 中型 or 重型

火箭的“心脏”就是发动机，发动机的推力关系到能运载多大质量的航

天器，更大的推力意味着具有更高的载重负荷。

以近地轨道卫星为例，大推力火箭可以一次性运载更多的卫星，有效做到更高的发射效率以及更低的发射成本。动力作为航天发展的关键，已成为全球航天界的共识，发展大推力火箭的需求日益迫切。

按照火箭的有效载荷划分，可分为轻型、中型以及重型。

轻型火箭通常指有效载荷在 2 吨以下的火箭
中型火箭的有效载荷在 20 吨以下
重型火箭的有效负载在 20 吨以上

猎鹰9号的近地轨道有效载荷在22.8吨，对比国内火箭，猎鹰9号与长征5B系列为同级火箭，长征5B有效载荷为22吨，其他重型运载火箭，包括欧洲航天局的Ariane5（阿丽亚娜 5 号），近地轨道有效载荷超过20吨，也属于重型运载火箭级别。

图表：不同火箭的有效荷载

来源：：NASA，SpaceX，新华社，Astronautix，Spaceflight101，Spacenews，Space.com，Spaceopedia，东方财富证券研究所；清枫资本整理

火箭发动机不断升级，实现更强的推力。SpaceX 的梅林发动机已历经多次迭代，在性能与可靠性上不断升级，由最初的梅林-1A 型号发展到目前应用在猎鹰 9 号上的梅林-1D，发动机推力也由最初的 340kN 提升至 900kN 以上。大推力火箭发动机的应用，可以极大提高了运载火箭的性能。

图表：梅林发动机推力不断升级

来源：infogalactic，东方财富证券研究所；清枫资本整理

通过多发动机组合的方式，为火箭提供更强的推力。多个发动机的组合是实现大推力火箭的途径之一，SpaceX 猎鹰 1 号的一级助推器由1台梅林发动机提供动力，而猎鹰 9 号则有 9 台梅林发动机，猎鹰 Heavy通过模块化组合的方式，一级助推器有 27 台发动机协同工作，能够在升空时产生超过 500万磅的推力。

图表：配备9个发动机的猎鹰9号

来源：SpaceX，SpaceFlight101

3、发动机类型

火箭发动机价值量占比过半，发动机能否满足重复使用是技术路径选择的重要考量。在一次性使用运载火箭成本构成中，发动机约占总成本的 54.3%，箭体结构约占总成本的23.6%，电气系统约占 8%，阀门管路及执行机构约占 8.1%，点火、级间分离等火工品约占 5.3%，推进剂成本约占 0.7%。

作为火箭中价值最高的部分，发动机能否满足重复使用需求是火箭回收的前提条件，而火箭回收是商业航天降低成本的必由之路。

液氧液氢、液氧甲烷、液氧煤油3种低温推进剂均满足发动机重复使用基本需求，国外已有阶段性成果。

液氧液氢制造、贮存成本高，液氧煤油易结焦、难复用，两种推进剂均无法满足“物美价廉”的商业需求。液氧液氢发动机由于性能高、可检测维修、推进剂洁净无结焦、返航后易处理、推重比高、燃烧稳定性好等易于实现重复使用，其重复使用性最佳，但推进剂制造、贮存成本高;液氧煤油发动机成本低、推重比高，但由于煤油易结焦，自蒸发能力最差，返航后处理复杂、复用困难。

图表：火箭发动机低温推进剂技术对比

来源：《航天制造技术》2011年 4 月第2期，华泰研究；清枫资本整理

液氧甲烷发动机成本低、性能适中、结焦少、与液氧沸点接近，商业航天需要在成本和性能之间获取平衡，液氧甲烷发动机将是商业趋势。

液氧甲烷推进剂比冲性能介于液氧液氢推进剂和液氧煤油推进剂之间，密度比冲较高，能有效提高火箭运载能力。

目前，美国 SpaceX和蓝色起源积极开展液氧甲烷发动机的研制工作，其发动机型号分别为“猛禽”和 BE-4，国内则有蓝箭航天的“天鹊”80t。

图表：SpaceX“猛禽”液氧甲烷发动机

来源：SpaceX官网；清枫资本整理

图表：蓝箭航天“天鹊”80吨级液氧甲烷发动机

来源：蓝箭航天官网；清枫资本整理

液氧甲烷发动机研制难度大，借用液氧煤油发动机组件或为可行路径。液氧甲烷发动机潜力最大、综合性能最佳，但却要面临发动机从无到有的研制现状。

俄罗斯以液氧煤油发动机 RD0110MD 和液氧液氢发动机 KVD-1 作为演示样机，研究发现液氧煤油发动机 70%~80%的组件可借用于液氧甲烷发动机的研制，因此，民营火箭公司或可在液氧煤油发动机的研制基础上，通过逐步改造完善，最终研制出可复用的液氧甲烷发动机。

三、Space X 发展历程

1、起步：军方扶持，技术积累

二十世纪初美国航天产业发展趋缓，商业航天激励政策助力 SpaceX进行技术累积

图表：美国航天政策激励进程

来源：公开信息，民生证券研究院；清枫资本整理

在此背景下 2002 年成立的 SpaceX 乘政策东风发展迅猛，逐步完成了核心运载火箭和飞行器等技术的积累。

图表：SpaceX 的发展节点与商业航天政策节点综合概览

来源：高端装备发展研究中心，虎嗅网，民生证券研究院；清枫资本整理

SpaceX得到NASA与军方双重资金支持

图表：2002-2015 年间 NASA、军方与 SpaceX 的合作项目

来源：CMS，Space X，今日头条，腾讯新闻，民生证券研究院；清枫资本整理

2、商用铺垫：卫星互联网融资基建与应用

2015 年起Space X开始为其卫星互联网发展大规模融资奠基

图表：Space X 2015年-2018年融资进程

来源：公开信息；清枫资本整理

图表：2015年1月，马斯克提出星链计划

来源：spacenews；清枫资本整理

图表：2018年2月，猎鹰重型火箭升空

来源：space，Space X；清枫资本整理

3、商用发展：星链计划发展商业运营

2019年-2020年

2019年星链计划正式启动，Space X开始为其航天器的更新募集资金；2020年SpaceX进一步为三个主要航天项目（载人龙飞船、星链互联网卫星和大型星际飞船火箭）进行大范围融资，同时筹备星链卫星商业运营服务。

图表：Space X 2019年-2020年融资进程

来源：公开信息；清枫资本整理

图表：龙飞船“奋进号”与国际空间站对接（龙飞船）

来源：space，Space X；清枫资本整理

2019年-2022年

2021年SPACEX继续为Starship计划和星链计划进行筹资；2022年，SpaceX为推动Super Heavy和Starship的制造及全球卫星互联网网络Starlink 2.0的发展吸收大量融资。

图表：Space X 221年-2022年融资进程

来源：公开信息；清枫资本整理

图表：Space X 星盾卫星概念图

来源：Space X，全球技术地图；清枫资本整理

四、Space X 商业模式

商业模式：军民两用，多端组合

目前Space X 主营业务已涵盖运载器设计制造、卫星通信服务和太空运输三大板块。SpaceX目前主要分为猎鹰火箭、龙飞船、星舰、太空拼车、星盾和星链板块。涉及载人航天，航天器发射、运载器设计与制造、太空货物运输、卫星全覆盖通信等领域。

1、基础设施：发射场+运载火箭

发射场不断增加扩建，满足日益增长的发射需求

图表：Space X 发射场地情况

来源：Wikipedia，CNBC；清枫资本整理

运载火箭经多次迭代，大幅降低进入空间的费用

目前SpaceX的运载火箭经历了3次迭代，2008年9月猎鹰1号首飞成功，其由一台发动机提供动力，使用液氧和火箭级煤油。

2010年6月猎鹰9号首飞成功，猎鹰9号两级火箭，由9台发动机组成，2022年猎鹰9号完成了60次发射任务，成功率达100%，是当前SpaceX承担主要发射任务运载火箭，且内部也经过4次迭代。

2018年2月猎鹰重型火箭首飞成功，其近地轨道运载能力达63.8吨，地球同步轨道运载能力为26.7吨，为现役推力最大的运载火箭，由28台猛禽发动机组成。

图表：猎鹰系列运载火箭

来源：维基百科、Historic Spacecraft；清枫资本整理

图表：猎鹰9及猎鹰重型成功发射统计（至2023.10.10）系列运载火箭

来源：维基百科、山西证券研究所

发动机与火箭回收技术的攻关，进一步稳固商业航天主体业务

SpaceX有梅林发动机到猛禽发动机两个系列。梅林发动机主要用于猎鹰1号，猎鹰9号火箭，采用燃气发生器循环，使用RP-1和液氧作为推进剂，最新一代的梅林1D发动机的真空推力达到934kN。

2016年，SpaceX发布猛禽发动机的参数，其海平面推力3050kN，真空推力3500kN，采用预先冷却的液氧-甲烷推进剂组合，燃烧室的室压高达30MPa。

在火箭回收技术方面2016年Falcon 9火箭首次实现一子级的回收，2017年SpaceX又首次实现“二手火箭”的成功发射。

图表：猎鹰9 一子级海上回收轨迹图

来源：Space X；清枫资本整理

可重复使用火箭可以使有效载荷费用减少了40%，回收和翻新的成本不到初始生产成本的10%。以当前全球火箭发射行业65亿美元的市场规模来看，可以节约50%的费用，即32亿美元。

图表：全球主流火箭成本对比

来源：NewSpaceEconomy；清枫资本

2、航天器：星舰卫星+星舰+龙飞船

SpaceX打造低轨卫星规模化设计和制造产业体系

“星链”的星载高通量通信天线、卫星间激光通信设备、霍尔推进器、反作用轮、1.5版及之前各版卫星的太阳能电池板等，均由“星链”部门独立研发、自主生产，实现了多领域研发与生产的垂直整合。在生产上，星链以流水线方式，实现快速制造、规模化、低成本目标，“星链”卫星的成本远低于50万美元。

图表：低轨卫星发射成本对比

来源：FutureTimeline；清枫资本整理

Space X 龙飞船开辟商业载人航天和太空运输新时代

龙飞船目前有第一代货运龙飞船、第二代货运龙飞船和载人龙飞船三个子型号。现役4艘载人龙飞船为奋进号C206、恢复号C207、耐力号C210、自由号C212。2022年11月26日，货运龙飞船C211.1 执行最新第26次商业补给任务（CRS-26），计划于2023年执行CRS-27、CRS-28、CRS-29三次商业补给任务。2022年10月5日，载人龙飞船C210执行了第五次商业载人航天任务（CREW-5）。

图表：Space X 龙飞船

来源：公开信息；清枫资本整理

SpaceX星舰将突破运载能力新上限

星舰第一级超重型推进器高达70米，第二级星舰飞船高达50米，整体高度大约120米，比执行载人登月任务的前世界最大火箭土星五号高了10米，超过中国现行最大火箭长征5号，以及SpaceX正在运营的猎鹰九号。

星舰的第一级包含33台推力230吨猛禽-2发动机，总推力7590吨，起飞重量超过5000吨，总推力为土星五号3408吨的两倍多，猎鹰九号的8倍多，长征5B的7倍多；在重复使用的情况下，星舰能运送150吨货物到近地轨道，100吨货物到月球或者火星，都超过了只能用一次不用为返程留燃料的土星五号，是猎鹰9号和长征5B的6倍左右。

图表：近地轨道最大有效载荷（kg）

来源：BBC；清枫资本整理

3、后端服务：卫星互联网+载人航天

基于巨型星链网络，SpaceX将打造全覆盖的通信服务

截至2023年3月3 日累计发射星链卫星4002颗，在轨星链卫星达到3194颗，具有太空组网和星间光路通信能力，2020年10月开始测试。建设卫星互联网是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的重要手段，是实现网络信息地域连续覆盖普惠共享的有效补充，全覆盖的卫星通信服务将在民用通信、国防领域以及海洋、航天和救灾等特殊领域发挥着重要作用。

Space X 加紧打造太空云服务和太空物联网服务等商业板块

2021年8月SpaceX全资收购了提供卫星商业物联网的初创公司Swarm，将其作为全资子公司。2020年10月与微软旗下的Azure云服务达成太空领域的云计算业务的项目合作。2022年8月SpaceX与T-mobile达成合作，打造新一代卫星电话，实现无死角的手机信号覆盖。

图表：Space X 卫星互联网业务合作公司概况

来源：36 氪，腾讯网，搜狐网，纽约人，民生证券研究院；清枫资本整理

五、中国商业航天发展进程

1、中国商业航天发展里程碑

在全球新一轮科技革命的大背景下，美国的Spacex、Planet等商业航天企业迅速发展。从2015年开始，我国商业航天产业的发展明显提速，并陆续取得了突破性的进展。

图表：2015年-2021年中国商业航天发展标志性事件

来源：艾媒咨询；清枫资本整理

2、民生需求推动市场规模快速增长

商业航天不仅带来了经济效益，还产生了巨大的社会效益，解决着国家战略、民生需求等领域对通信、出行生产、生活的多重需求。艾媒咨询分析师认为，环境、海洋、气象等生产端，以及网约车、快递、外卖等生活端，都极大地释放了商业航天的市场潜力，商业航天技术在提高社会运转效率的同时，还优化着人民的生活体验感。

图表：中国商业航天社会需求领域分类

来源：艾媒咨询；清枫资本整理

在政策和资本等多方加持下，2015-2021年中国商业航天产业保持着22.3%的年均复合增长率。iiMediaResearch(艾媒咨询)数据显示，2020年中国商业航天市场规模已经突破1万亿元，预计2024年有望达到2.3万亿元。

图表：2015-2024年中国商业航天市场规模及预测

来源：中国航天工业质量协会、艾媒数据中心；清枫资本整理

3、产业链概况：（上游）卫星制造

产业链上游：卫星制造

从商业航天企业投融资情况看，现阶段中国商业航天的投融资，集中在卫星制造与卫星发射两大模块。2019-2021年，中国商业航天产业披露的投融资金额接近200亿元，商业航天的市场格局呈现出主体多元、模式多样的竞争格局。

全球卫星制造业的收入呈现波动变化。2020年全球卫星制造规模为122亿美元，在商业航天市场规模中占比约为4.62%，中国商业卫星制造产业收入16.25亿美元，占据全球商业卫星制造业13%的市场份额，中国成为推动全球卫星产业发展的主要动力的趋势已经显现。

图表：2015-2020年全球卫星制造业收入规模

来源：美国卫星产业协会、艾媒数据中心；清枫资本整理

目前中国卫星制造环节的主力单位是以中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国东方红卫星股份有限公司等为代表的国营单位。部分民营企业，如长光卫星、时空道宇、银河航天等，在商业卫星批产制造等领域逐渐取得突破性进展。

4、产业链概况：（中游）卫星发射、地面设备制造

产业链中游：卫星发射

全球商业航天的中游企业，主要是卫星发射企业及地面设备制造企业。2015-2020年，全球卫星发射服务业收入整体呈现波动走势，收入规模约占商业航天市场规模的1.81%。

图表：2015-2020年全球卫星发射业收入规模

来源：美国卫星产业协会、艾媒数据中心；清枫资本整理

中国卫星发射服务领域的商业航天企业主要有两类，一是以航天科技集团与航天科工集团为代表的国有企业，二是星际荣耀、蓝箭航天、零壹空间、星河动力等为代表的民营企业。

产业链中游：地面设备制造

地面设备制造也是商业航天产业链中游的重要环节，主要面向导航、通信、遥感等多个应用终端。从市场规模看，全球卫星地面设备制造的收入保持稳定并缓慢增长。全球市场规模从2015年的1060亿美元增至2020年的1353亿美元。

图表：2015-2020年全球卫星地面设备制造业收入规模

来源：美国卫星产业协会、艾媒数据中心；清枫资本整理

卫星地面设备主要包括：网络设备和大众消费设备。截至2021年底，全球大众消费设备的收入在卫星地面设备收入中的占比近九成(88.5%)，网络设备的收入占比仅一成(11.5%)。目前，卫星地面设备主要面向导航、通信、遥感等应用领域。

图表：中国商业航天卫星地面设备分类及占比

来源：美国卫星产业协会、艾媒数据中心；清枫资本整理

5、产业链概况：（下游）卫星应用及运营

随着商业航天的兴起，卫星的应用及运营产生了新的方向。2020年中国厘米级应用高精度芯片、模块和板卡的总出货量高速增长，突破100万片，并为智能网联汽车、无人机、农机、工程机械、测绘仪器、机器人和物联网终端等提供服务，高水平、高精度的应用呈现泛在化和规模化趋势。

2021年公开数据显示，2020年中国卫星导航与位置服务产业的总体产值增至4033亿元。其中，中国卫星导航的市场规模最高，达到1730亿元；其次是大众消费和卫星遥感，市场规模分别为121亿元、102亿元。

图表：中国商业航天卫星应用服务收入结构（亿元）

来源：美国卫星导航定位协会、艾媒数据中心；清枫资本整理

随着北斗三代卫星导航系统全面部署完毕，我国卫星应用产业的发展迈入了新阶段。目前，国内各地区均有龙头企业带动卫星及应用产业的发展，国企阵营主要有中国卫通和中国卫星等企业，民企阵营有时空道宇、中海达等企业。

5、中国商业航天产业图谱

图表：中国商业航天产业图谱

来源：公开信息、艾媒咨询；清枫资本整理

六、小结

仰望宇宙深空，星辰启航正当时

随随着Space X星舰的二次尝试，其多元化商业布局的星链版图已逐步显现，不论是其大推力火箭发动机技术的不断更新、还是其独一无二的火箭回收技术与高效运营；都为全球商业航天企业的发展树立了一个典型发展路径。

随着Space X星链向美国国防部定制为“星盾”系统，商业航天的技术反馈至军事领域价值凸显，同时也给我国在空天一体化战略部署提供了紧迫动力。

在全球航天战略部署的新形势下，中国也积极投入到“航天强国”的建设中。从市场规模看，中国商业航天产业已经初具规模，并且迈入产业发展的快车道；从应用场景看，虽然商业航天仍处于产业发展的初级阶段，但发展空间及潜力极大，这种发展潜能吸引了资本市场的持续投入。但是，随着资本逐步向优秀企业集中，商业航天企业需要加速商业化应用落地，形成先发优势。

来源：清枫资本

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　　北京新鼎荣盛资本管理有限公司（新鼎资本），成立于2015年，为中国证券投资基金业协会备案的私募股权投资机构。目前管理规模90多亿元，发行备案的私募基金产品200余支，投资项目80余个。新鼎资本聚焦于：芯片半导体，人工智能，生物医药，新能源汽车，商业航天五大行业龙头企业，上市前一级市场投资，上市后二级市场退出获取收益。

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