衛星互聯網供應鏈與工業級器件選型和應用

牛旼 寧少杰 俱丹（北京未來宇航空間科技研究院有限公司）

2022 年1 月12 日，國務院正式印發《“十四五”數字經濟發展規劃》，當中提到加快建設信息網絡基礎設施，積極穩妥推進空間信息基礎設施演進升級，加快布局衛星通信網絡，推動衛星互聯網建設。

可以清晰地預見，衛星互聯網供應鏈將迎來發展風口，特別是民營衛星相關制造廠商，如能抓住機遇則有望成為“衛星互聯網”星座建設中的重要供應鏈環節。衛星互聯網供應鏈涉及多個方面，包括衛星制造商、衛星發射商、衛星接收設備制造商、衛星地面終端設備制造商等，這些環節都需要進行合理的選型和應用，以確保整個供應鏈的高效穩定運作。

1 引言

衛星互聯網供應鏈需求廣泛，為滿足其增長需求，衛星研制和星載載荷方面需要先進技術。在衛星研制中，要有高速穩定通信、多協議支持、高效數據處理、云技術應用，提高平臺靈活性和擴展性。在衛星載荷方面，須保證穩定信號、精準性、耐久性、可靠性，與地面系統協作遠程控制，確保安全性?？臻g高速數據傳輸涉及星間通信、星地通信、信關站與基站、終端與基站，對商業衛星星座至關重要。衛星互聯網供應鏈通過通信衛星、測控中心、信關站、終端設備實現全球信息中繼、通信和數據交互。衛星互聯網供應鏈構成如圖1 所示。

衛星互聯網供應鏈的未來發展將集中在低軌衛星領域，這為航天供應鏈企業提供機會，加強對整個衛星產品的零部件質量和性能控制。因此，近年來各國紛紛關注衛星互聯網供應鏈中工業級器件的選擇和應用標準化，這已成為研究和發展的關鍵趨勢之一，進一步推動了衛星互聯網供應鏈的迅速發展。

2 衛星互聯網供應鏈發展的現狀

傳統衛星互聯網供應鏈依托傳統的航天和軍工體系，企業各自負責提供衛星的各個子系統和部件（包括：平臺、姿軌控、動力、結構、測控、數傳、電源、儲存、導航等）。衛星的組件構成因其類型和大小而異，一般而言，一顆典型的衛星包括數百個部件，涵蓋微處理器和轉發器，乃至太陽翼和天線等。這些部組件對衛星的性能和運行都至關重要。隨著航天和空間信息技術的迅速發展，低軌衛星網絡的建設需要滿足超高速數據傳輸、更低延遲、更廣泛頻譜資源的利用，以適應物聯網、云計算、人工智能（AI）等技術的需求。衛星互聯網供應鏈目前正在快速發展，已經成為國家戰略，并在國際競爭中呈現出越來越激烈的態勢。

全球衛星互聯網供應鏈近年來飛速發展。隨著衛星技術的不斷進步，越來越多的國家和企業紛紛加大在衛星研發和應用領域的投資，全球衛星互聯網供應鏈得以蓬勃增長。美國、歐洲等地的企業和機構在衛星產業鏈和供應鏈方面具備較高的成熟度。在全球衛星互聯網供應鏈中，太空探索技術公司（SpaceX）、一網公司（OneWeb）、亞馬遜公司（Amazon）、通信衛星公司（Telesat）和低軌衛星公司（LeoSat）等企業處于領先地位。此外，日本和俄羅斯等國家也在技術和應用方面取得了顯著進展。

全球衛星互聯網供應鏈涵蓋多個國家的衛星器件供應商，例如：美國的霍尼韋爾公司（Honeywell）、英國的科巴姆公司（Cobham）、法國的泰雷茲公司（Thales）等。與此同時，系統集成商在全球范圍內設有多個生產基地和研發中心，包括美國的L3哈里斯公司（L3 Harris）、歐洲的空客防務與航天公司（ADS）、日本的三菱電機公司（Mitsubishi Electric）等。為滿足客戶需求，提高靈活性，一些衛星制造商開始提供開放式衛星平臺，使客戶能夠自由選擇配件，以實現快速、低成本的衛星定制。例如，英國的衛星制造商克萊德航天公司（Clyde Space）提供了多種開放式衛星平臺，包括立方星和小衛星。

“星鏈”（Starlink）是全球首個規模超過萬顆的巨型星座項目，建設進度領先。初期規劃包括三期兩代系統，總規模達到4.2 萬顆衛星。截至2023 年11 月，已成功發射超過5000 顆衛星。

“星鏈”項目之所以能夠實現高產速度，得益于一體化生產模式：首先，在全國建立多個分布式生產基地，以降低生產和運輸成本；其次，大部分硬件由SpaceX 公司自主研發和制造，充分利用其技術和經驗優勢，同時實現更好的器件標準化；此外，采用商業化通信協議（如：TCP/IP 和Wi-Fi），以提高系統的兼容性和互操作性；更重要的是，“星鏈”的生產流程高度標準化，以確保每顆衛星都達到預期標準，提高生產效率和質量。

自2015 年起，我國隨著政策的扶持和社會資本的介入推動了中國航天進入商業時代，開啟了對空天軌道資源的全面戰略布局。衛星互聯網供應鏈建設已被確立為國家戰略性工程，融入遙感和導航，成為我國天地一體化信息系統的重要組成部分。

我國衛星互聯網供應鏈始于20 世紀60 年代，經多年發展取得顯著成就?，F已建立完整衛星產業鏈，包含設計、制造、發射、控制等各環節。國有企業擁有豐富經驗與較強技術，逐漸實現從小型到大型衛星的設計制造能力。在材料與電子元器件方面，多家企業擁有技術優勢。民營企業（如：長光衛星、微納星空、天儀研究院、航升衛星、星眾空間、九天微星、賽德雷特、工大衛星等）專注衛星總體設計與制造；還有其他衛星材料配套供應商（如：三超新材、睿創微納、云鋁股份、京濟通信、海格通信、柒星通信、程星通信、斯北圖、遨?？萍?、英田光學、氦星光聯、光珀智能等），擁有多次在軌驗證經驗。

在衛星制造中，上游高價值組件至關重要，如：相控陣TR 組件、星間激光通信、FPGA 信號處理、北斗三號芯片、測試仿真系統、微系統與控制部件和空間光學敏感器等。此外，還包括航天電子、航天電器、振華科技、鴻遠電子、雷科防務、亞光科技等上游配套廠商。我國衛星制造成本較高，衛星制造成本約為每千克10 萬～20 萬元人民幣，與之對比，2020 年“星鏈”衛星制造成本已低于50 萬美元，當時v1.0 版本衛星質量為260kg，衛星成本僅每千克1.25 萬美元。因此，我國需要不斷努力降低衛星制造成本，衛星平臺將成為未來成本控制的關鍵領域。

3 工業級器件在衛星互聯網供應鏈應用的挑戰

工業級器件選型與應用是指在工業領域中選擇和應用符合高標準和可靠性要求的電子器件和組件的過程，這些器件通常需要滿足特定的工業標準，以確保其在嚴苛的工作環境下能夠穩定運行。工業級器件通常比一般消費級產品更可靠、耐用，并且能夠在更廣泛的溫度范圍內工作，但要用在航天還面臨著巨大的挑戰，器件選型過程需要根據特定的環境和應用，滿足在航天設備中集成，以確保設備的可靠性和性能。衛星互聯網供應鏈的工業級產品舉例說明如下：①衛星通信設備。衛星互聯網的關鍵部分是衛星通信設備（包括：高性能的通信衛星、衛星調制解調器、射頻天線、數據鏈路等）。這些設備需要具備極高的可靠性和抗干擾能力，以保障衛星通信的穩定性。②衛星地面站設備。衛星互聯網需要地面站設備來與衛星通信（包括：地面天線、控制系統、數據處理設備等）。這些設備也需要符合航天領域的工業級標準，以應對惡劣的環境條件。③航天電源系統。衛星互聯網中使用的電源系統需要具備高效、可靠、長壽命的特點，以滿足衛星的電力需求。這可能涉及高性能的太陽能電池、電池組件和電力管理系統等。④航天電子元件。衛星互聯網的航天電子元件需要具備高溫、高輻射、低壓等極端條件下的可靠性（包括：微處理器、存儲器、傳感器等）。

工業級器件選型與應用在衛星互聯網供應鏈中扮演著重要角色，但也伴隨著一些挑戰。這些器件因其在成本、速度和可靠性等方面的優勢而備受青睞，但也需要克服以下挑戰：

1）在衛星互聯網供應鏈中使用工業級器件，高可靠性是關鍵，這些器件必須能夠在極端環境下穩定運行，具備長壽命、抗輻射和耐高溫等特性，以確保衛星系統持續性能；

2）需要滿足穩定性，以確保衛星能夠準確定位和控制軌道，以及需要在廣泛的工作溫度范圍內穩定工作，提供精確的時序控制和良好的抗干擾性能；

3）工業級器件通常支持多功能，適用于多種應用場景，這要求它們具備靈活性和適應性，以滿足不同用戶的需求；

4）衛星互聯網供應鏈中的成本一直是重要因素，在選擇工業級器件時，必須在保持性能的同時降低成本；

5）需要充分考慮安全問題。因為衛星傳輸的數據可能涉及敏感信息，所以在選擇和應用工業級器件時需要全面考慮多個因素，以確保系統具備可靠性和安全性。

4 探索與實踐——衛星互聯網供應鏈平臺

衛星互聯網供應鏈企業需要長期投資和高成本，需要大量的設備、技術和人才，成熟的工業級器件選型與應用則能夠快速滿足衛星研制的低成本、短周期、高性能等特點。通過引入成熟工業體系產品，可以加速衛星互聯網供應鏈的發展，減少成本，提高效率，并推動技術創新和產業升級。例如：引入艦船、彈載、車規級、航空級成熟產品，各種商用貨架產品（COTS）元器件及航天先進制造工業品，在滿足空間環境設計要求的情況下可以大幅度提高衛星的性能和穩定性，同時降低生產和運營成本，增加可靠性和透明度，提高整個供應鏈的協同效率。

衛星互聯網供應鏈交易中，需考慮多個因素（如：制造商信譽、技術實力、產品質量、交貨能力、經驗、產能）。發射商需滿足軌道及位置需求；接收設備和地面終端需考慮兼容性和可擴展性；對工業級器件的選型和應用需考慮性能、穩定性、價格等因素，選擇在軌驗證的器件。建立高效衛星互聯網供應鏈平臺對企業競爭力和吸引力至關重要。供應鏈平臺可以降低成本、提高效率、推動技術創新，并減少運營風險，從而使衛星互聯網供應鏈企業更具競爭力和吸引力。衛星互聯網供應鏈平臺“太空工廠”（見圖2）作為商業航天界的“阿里巴巴”，旨在整合衛星互聯網供應鏈資源，針對相關企業開展認證、供應商生產能力審核、工業級器件質量調查、在軌案例驗證、實際銷售情況審查等，幫助企業規避供應鏈采購風險和引入更多工業級產品的同時，專注衛星互聯網供應鏈相關企業篩選，吸引超過3000+優質的企業參與。

圖2 衛星互聯網供應鏈平臺“太空工廠”

通過平臺參與，能夠獲取更多供應商和客戶信息，建立緊密合作關系。一是通過引入成熟工業級器件和相關供應商資源，降低制造成本、周期，降低供應鏈總成本；二是提高效率，借助供應商評選、質量控制、風險管理和市場競爭，提升供應鏈效率和可靠性；三是推動技術創新，采用新工業器件、新的工藝和設計，從而提高衛星性能、可靠性，降低成本。

5 結束語

衛星互聯網供應鏈的發展與工業級設備的選擇和應用密切相關。工業級產品旨在在太空環境中高效、可靠地運行，使其成為衛星互聯網供應鏈應用的理想選擇。此外，它們通常具有拓展功能，使其更容易集成到現有系統和網絡中，并提供更高的安全性和隱私性。工業級設備通常比宇航級組件更具成本效益，從而使提供商能夠降低總體成本。

總之，衛星互聯網供應鏈的發展離不開高質量、高可靠性的供應鏈體系，而工業級器件則是構建該體系的重要組成部分。正確選型和應用工業級器件能夠提高衛星平臺和載荷的性能和穩定性，降低成本，提升市場競爭力。衛星互聯網供應鏈企業需要注重供應鏈管理和技術創新，加強合作關系，利用成熟工業體系商品和商業航天互聯網平臺等資源，促進衛星互聯網供應鏈的蓬勃、高效、穩定發展。