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“十二五”期间航天产业发展回顾

 

  经过60年的发展,中国已具备较为完整配套的航天工业体系,“十二五”期间则是全国航天产业实现技术大突破、能力大拓展以及模式大创新的重要时期。面向经济社会发展对卫星应用的重大战略需求,全国航天装备研制生产与发射能力快速提升并步入世界先进行列,航天科技重大专项取得里程碑突破,应用卫星逐步提供大规模业务化服务,卫星应用产业持续高速发展,《国家民用空间基础设施中长期发展规划》及一系列国家政策的颁布实施,为航天产业体系化、规模化和多元化发展奠定了基础。

  当前,国家民用空间基础设施及空间信息服务体系建设正在进入快车道,空间信息与互联网、物联网、云计算、移动互联和大数据等新一代信息技术紧密融合、综合应用,推动众多产业转型升级和价值提升,空间信息消费市场快速发展,商业航天蒸蒸日上,2015年卫星应用产业规模已超2000亿元,“十二五”期间年均增长30%,国产卫星数据与服务已广泛应用于资源环境、城市管理、安全保障、防灾减灾、工程建设、旅游交通、民生关爱、文化教育、医疗卫生、大众消费等众多行业和领域,成为加强国家创新管理、保障资源环境安全、提升防灾减灾能力、提供普遍信息服务以及培育新兴产业的重要途径,为中国现代化建设和经济社会可持续发展提供了强有力的支撑。

  一、航天体系化发展蓝图展现

  “十二五”以来,中国航天步入了转型发展关键期,技术上从追赶先进技术为主向研发国际一流技术转变,服务模式上从试验应用型为主向业务服务型为主转变,应用上从主要依靠国外数据与系统向主要依靠自主数据与系统转变,发展机制上从政府投资为主向多元化、商业化发展转变。

  把握转型发展机遇,加强顶层设计和统筹管理,促进民用空间基础设施体系化、集约化、商业化发展,是发挥国家航天优势,适应发展需要、促进转型升级、培育高端产业的重大战略举措。对此,2012年《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》将“卫星及应用产业”列入高端装备领域重点发展方向,“以建立中国自主、安全可靠、长期连续稳定运行的空间基础设施及其信息应用服务体系为核心”“建立健全卫星制造、发射服务、地面设备制造、运营服务产业链”“大力推进卫星遥感、通信广播、导航定位等空间信息资源产业化应用”。进而,国家发改委、财政部、国防科工局联合组织编制了《国家民用空间基础设施中长期发展规划》(以下简称《规划》)并于2015年发布。

  《规划》确立了全国应用卫星体系化、集约化发展新思路,明确了国家民用空间基础设施的内涵与总体框架。现阶段国家民用空间基础设施主要定位于建设卫星遥感、通信和导航三大系统,《规划》以服务应用为根本宗旨,对卫星通信、导航、遥感的天地一体化系统进行统筹优化,提供全球综合观测、信息传输、导航定位等服务,以满足各领域长期、持续、稳定获取空间信息的业务需求。

  《规划》提出了三步走的体系建设任务和发展路线,到2025年,将逐步建成能够有效支撑国家重大发展战略和履行大国义务要求、提供国际化服务的国家民用空间基础设施。

  《规划》并明确提出,“科研、公益类卫星及地面系统建设运行以国家投资为主,公益与商业兼顾类项目国家与社会投资相结合,商业类项目以社会投资为主”“积极推进公益类卫星的企业化运营服务”。

  与此同时,国家颁布了一系列相关政策促进航天产业化、多元化、市场化发展,2014年10月,李克强总理宣布,将引导民营资本进入商业遥感卫星研制、发射和运营,鼓励参与卫星导航地面应用系统等国家民用空间设施建设,标志着商业航天市场民企准入政策的全面放开。

  在以上规划和政策的指导下,国家航天产业迎来了难得的发展机遇,将更加广泛地借力于国家基础工业能力和社会资本,进一步促进中国航天产业的开放发展、自主创新和跨越发展。

  二、重大工程取得里程碑成果

  载人航天工程二步一阶段任务完美收官,中国成为世界上继美国、俄罗斯之后,第三个独立掌握空间交会对接等关键技术的国家。目前,中国已完全掌握天地往返、出舱活动、交会对接三大载人航天基础性技术,为后续空间站系统建设和载人航天的进一步发展奠定了基础。

  探月工程成功实现绕、落和无人漫游车巡视勘察任务,中国成为第三个成功实现地外天体软着陆和巡视勘察的国家。

  三、运载火箭发射能力达世界前三

  中国运载火箭实现高密度、高可靠发射,有效支撑了航天产业化发展。截至2016年6月29日,长征系列运载火箭累计发射次数已达到231次,成为世界上第三个发射次数达到200次的国家。长征系列火箭前100次发射历时37年,发射成功率为93%;后100次发射历时7年,发射成功率提升到98%,成为世界航天发射成功率最高的运载火箭。

  新一代运载火箭取得重大突破,火箭型谱不断完善。2015年9月,长征六号以一箭二十星创造了中国一箭多星发射的新纪录。2016年6月,中国新一代中型运载火箭长征七号首飞成功,将成为中国未来航天发射任务的“主力军”。长征五号大型运载火箭预计2016年10月初前后择机发射,将使中国运载火箭能力提升至LEO25吨级、GTO14吨级,是国内现役运载火箭运载能力的2.5倍。新一代运载火箭采用液氧煤油或液氢液氧推进剂,在无毒、无污染的同时,大幅提升了中国进入空间的能力。

  “快舟”和长征十一号运载火箭固体小运载成功发射,中国初步形成空间快速响应能力。传统火箭发射周期至少需要20—30个工作日,而“快舟”和长征十一号的发射周期缩短到24小时以内,比美国的“米诺陶”系列还要快。

  四、业务卫星体系初具规模

  由通信广播、北斗导航、资源、海洋、风云、环境与灾害监测小卫星星座、北京系列等卫星系列组成的应用卫星体系初具规模,中国基本形成了国家民用空间基础设施的骨干框架。

  (一)固定通信广播卫星形成体系,低轨移动卫星实现突破

  “十二五”期间,中国共发射7颗通信卫星,在轨民商用卫星。固定通信广播卫星体系初步建成,覆盖亚洲、大洋洲以及欧洲、非洲的部分地区。中国卫通集团有限公司运营服务拓展到20多个国家,在全球卫星固定服务运营商中排名第六。由清华大学与信威集团联合研制的灵巧通信试验卫星实现了中国首颗低轨移动通信卫星的突破。

  (二)北斗区域系统正式运行,国家北斗地基增强系统实现服务

  “十二五”期间,中国共发射了9颗北斗区域导航卫星,2012年底建成北斗区域导航系统,正式向全国本土及周边地区提供服务,成为世界第三大卫星导航系统。同时,研制发射了3颗全球系统试验卫星,北斗全球卫星导航系统建设稳步推进。

  2016年5月,国家北斗地基增强系统正式投入运行,向全国大部分地球提供亚米精度的实时动态定位导航服务,从站网覆盖面积和支持用户数量上看,是全球最大地基增强系统。2016年底将完成全部1200个卫星导航参考站建设,除提供覆盖全国的亚米级服务外,全国经济发达的18个省市和全国主要公路干道、河道及二级以上城市将覆盖实时厘米级高精度位置服务和后处理毫米级高精度位置服务。

  (三)遥感卫星搭建三大系列框架,业务服务能力不断提升

  遥感卫星初步形成陆地观测、海洋观测、大气观测三大系列,空间分辨率不断提高,数据种类不断丰富,数据质量接近或达到同类卫星国际先进水平。

  陆地观测卫星在轨卫星联合观测,可保证对特定区域每1—2天实现优于2.5m分辨率数据完全覆盖。

  中国首颗海洋动力环境卫星海洋二号卫星实现了全天时、全天候、高精度海风海浪等海洋动力参数的连续观测,在全球海洋动力环境信息获取方面发挥了重要作用。

  “风云”系列气象卫星业务服务能力达到了国际先进水平,与欧美等国气象卫星一起,形成了对地球大气、海洋和地表环境的全天候、立体、连续观测的卫星观测网,增强了人类对地球系统的综合探测能力。

  遥感卫星地面系统建设初具规模,具备满足现阶段在轨卫星的数据接收、处理、存储、分发和任务管理的业务化运行能力。

  五、商业航天大幕全线拉开

  长期以来,除通信卫星运营以及导航应用外,中国应用卫星、卫星遥感应用系统发展以国家投入、行业应用为主,商业市场发育迟缓。随着政策的开放和技术门槛的降低,一些商业公司开始进入航天装备研制、发射和运营等全领域,航天领域军民商共存、共享的开放发展局面正在形成。

  (一)商业高分卫星取得新突破,在轨商业遥感卫星再添新成员

  北京二十一世纪空间技术应用股份有限公司是中国首家商业遥感卫星运营和应用服务商,旗下“北京一号”卫星及其地面系统在国家863计划和北京市科委支持下发展起来,2005年入轨,目前已退役;“北京二号”星座于2015年7月发射入轨,并作为中国政府核准的第一个民用商业遥感卫星项目,纳入国家民用空间基础设施规划。北京系列卫星皆为与英国合作制造、在国外发射,探索了一种政府支持、企业运行、商业服务的民用航天产业化发展新机制。

  2015年10月7日,长光卫星技术有限公司研发的“吉林一号”卫星系统发射成功,开创了中国自主研发商业高分遥感卫星的先河。

  (二)商业遥感计划频出,天基互联网初露端倪

  为抢占商业化发展先机,以提供遥感数据服务为目标、以小卫星星座组网为手段的商业遥感计划不断提出。吉林长光公司计划在2020年之前发射60颗小卫星;北京四维商遥航天科技有限公司提出了“16+4+4+X”的0.5m高分辨率商业遥感卫星系统计划;中国航天科工集团发起了30余颗卫星组成的商业遥感卫星星座计划等。

  与此同时,众多机构积极加入天基互联网建设。信威集团联合中国空间技术研究院,计划在灵巧试验卫星的基础上建设低轨移动通信卫星星座;航天科工集团公司联合其他企业发起了由156颗卫星组成的“福星计划”;而武汉大学则提出了由60—80颗同时具有遥感、导航与通信功能的低轨卫星组成的“互联网+天基信息服务系统”的综合卫星星座计划。

  (三)商业小运载领域风云初起,模式创新降低发射成本

  面对急剧膨胀的微小卫星发射市场,众多企业开始角逐低成本商业运载火箭市场。航天科工火箭技术有限公司研发了“快舟”系列固体运载火箭,已经完成两次发射;北京蓝箭空间科技有限公司、北京零壹空间科技有限公司等新兴民营企业以美国SpaceX公司为蓝本,正在积极研发小型运载火箭,这些民营企业发挥灵活的机制优势吸引人才,试图大幅降低商业发射成本,有望成为国家商业发射市场的新生力量。

  六、卫星应用产业急剧扩张

  中国卫星应用产业快速增长,卫星导航产业作为卫星应用产业的主力军,占卫星应用总产值的90%以上。

  当前,中国卫星导航产业正进入北斗产业时代,已形成包括基础产品、应用终端、运行服务等较为完整的北斗产业体系,2015年北斗相关贡献率占卫星导航产值超过30%,北斗兼容应用已经成为国内行业市场和特殊市场的主流方案,正在从行业应用拓展到大众应用,呈现快速发展局面。

  中国卫星导航产业告别“有机无芯”的时代,以和芯星通、上海伽利略导航、西安华讯、中科院微电子所、东方联芯、东莞泰斗为代表的本土企业已推出了一系列芯片产品,新一代北斗/GNSS基带射频一体化集成芯片研发取得重大进展,部分厂家已完成MPW流片(40nm、55nm工艺,与国际同步),性能指标已达到国际水平。2013—2015年,北斗兼容机芯片的销量分别达到135万套、527万套和1326万套,实现了数量级的增长;具有北斗定位功能的终端销量跨越了百万台、千万台和亿台三大台阶。

  卫星导航产业新增投资和新增企业数量持续增加。企事业单位数量约14000家,从业人员数量约45万,“十二五”期间很多北斗企业登陆新三板,上市公司(含新三板)总数已达到37家,上市公司涉及卫星导航与位置服务的相关产值约占全国总产值的9.3%。在行业兼并重组和新三板上市热潮的带动下,市场集中度有所回升,但产业群体中绝大多数仍是小微型企业。

  七、“航天+”惠及千家万户

  (一)卫星直播入户、上船、登机,普遍信息服务能力不断拓展

  “户户通”工程极大提升了边远地区广播电视公共服务能力。2011年起正式开展直播卫星“户户通”工程,2015年年底用户已达7000万户,大大解决了有线网络未通达的农村地区、边远地区群众听广播、看电视难的问题。

  “渔船通”广播电视工程造福南海渔民,支撑海洋权益维护。2013年,中宣部支持海南省实施南海“渔船通”工程,截至2015年底第一期工程2617套设备全部安装完毕,南海渔民不仅可以收听收看到45套广播节目和58套电视节目,还可以第一时间接收到渔业、气象、海况等实用信息和应急广播服务。

  商业航班卫星电视节目直播成功实现,机舱上网开辟卫星通信新领域。2014年中国大陆首个卫星宽带空地互联商业测试航班完成上海往返北京飞行任务,2015年“机载卫星直播广播电视接收与服务系统”投入使用,旅客在万米高空实时观看了两会和抗战胜利七十周年阅兵活动卫星电视直播[14]。

  (二)北斗示范工程全面显效,高精度室内外定位服务渐现

  “十二五”期间,北斗卫星导航应用成效显著,以交通运输为代表领域率先全面推广北斗应用,在公路交通运输、海上运输、气象、渔业、公共安全、民政减灾救灾、林业、市政管理与服务等12个行业,以及长三角、珠三角、京、陕、湘、贵、鄂、苏等18个区域等应用示范全力推进,行业推广举措带动了北斗专业化应用、大众化应用和行业化应用的集约融合发展。

  (三)卫星遥感进入高分时代,自主应用产业链日渐完善

  中国自主研发的高分辨率卫星进入行业与大众应用,极大提升了自主信息保障率。“资源三号”卫星开启了中国自主航天测绘的新时代,全球范围内有效覆盖面积超过7241万平方千米,影像数据已提供给美、日、韩、英、法、德、澳、巴西等30多个国家和地区。高分专项卫星陆续进入应用,截至2015年11月底,高分专项系列卫星累计分发数据约403万景,数据量超过全国以往遥感卫星历史数据总和,开展了18个行业应用示范和两个区域示范应用,成立了高分专项应用技术中心和26个省级区域数据与应用中心,2016年3月高分应用综合信息服务共享平台正式运行,可为国内及国际等各类用户提供在线服务。得益于高分专项的数据应用,近年来国内市场上国外卫星数据价格大幅降低,分辨率低于2米的国外卫星数据已基本退出国内市场。

  基于自主卫星的技术研发与应用服务不断拓展。主要利用自主卫星在国际上率先开展了地理国情普查、监测和地理世情监测,全球地质矿产与资源环境卫星遥感“一张图”工程首次集中、广泛、大量使用了国产卫星数据源,实现了全球范围内地质矿产与资源环境遥感调查;2011年1月,中国自主互联网地图服务网站“天地图”上线运行;2014年9月,中科遥感集团与中国资源卫星应用中心联合发布的遥感集市上线,提供了首个一站式遥感云服务平台;自主卫星应用技术创新并催生了一大批创新企业投身到数据处理与服务产业链中。

  “十二五”期间,卫星通信、导航与遥感以及与地面通信网、物联网、互联网的综合应用渐成趋势。

  北斗卫星导航系统广泛应用于气象观测、灾害监测和气象信息的收集与发布,促使空间天气监测从定性走向定量、从陆地走向海洋、从二维探测走向三维立体探测,提高了暴雨暴雪的预报能力和增强近海大风大雾的预报和服务能力。

  通信、导航、遥感等卫星综合应用在应急救援中发挥了重大作用,如救援雅安和云南鲁甸地震、助力雪龙号救援与脱困、监测“威尔逊”等台风轨迹、参加马航失联客机搜救、救助藏羚羊等濒危动物等。

  卫星地图与导航定位系统、移动通信网络的融合和深层次应用,如天地图、高德、四维图新、百度等公司利用卫星提供的即时影像服务与基于位置的服务结合,在服务领域应用的同时,提供包括通信、交通、生态、旅游等方面的服务,直接惠及百姓生活。

  八、“天基丝路”大放光彩

  中国航天积极参与“一带一路”战略,建设空间信息走廊,打造“天基丝绸之路”,积极开展航天外交,加强国际合作,提高中国的影响力与话语权,航天产业“走出去”的步伐明显加快。

  (一)宇航产品与服务出口种类不断丰富,国际业务大幅增长

  截至2016年6月,中国已累计为巴西、委内瑞拉等25个国家或国际组织实施了42次商业发射,发射了48颗卫星,提供了10 次搭载服务,交付了8颗整星。其中,2011年至今共完成6颗卫星的在轨交付和10次发射服务,特别是委内瑞拉遥感卫星一号实现了遥感卫星出口零的突破,亚太九号是中国航天首次向国际成熟卫星运营商提供通信卫星在轨交付服务。

  (二)卫星应用服务“一带一路”国家,海外布局初具规模

  中国已在南非、泰国、新加坡等地建立遥感卫星地面接收站,并将中国成熟的地面应用系统、地面设备等推广到东盟、非洲、中西亚甚至南亚等国家。

  卫星及应用产业发展专项支持的“多源全球遥感数据采集处理和综合信息服务平台”项目已完成主体研制工作,将打造成为面向全球用户提供卫星应用综合服务的商业化平台;“中国—东盟遥感卫星数据共享与服务平台”在柬埔寨、老挝、新加坡、泰国、文莱等地实现应用。

  通过“北斗亚太行”“北斗东盟行”等系列活动,扩大了北斗在周边国家和地区的影响力,一些贴近民生大众和具有普遍应用

  需求的示范应用项目先后在巴基斯坦、泰国、柬埔寨等国落地。

  商业通信卫星服务不断提升,卫星运营服务业务拓展到20多个国家,并已开始向非洲、中东等地区提供服务。

  (三)国际合作谱新篇,航天成为国家外交新名片

  以北斗系统为主,中国与其他全球导航系统、相关国际组织,特别是东盟等“一带一路”沿线国家和地区广泛开展双边和多边合作,推进国际标准,主动承担国际义务,北斗外交正在形成。

  中国航天系统科学与工程研究院

  谢平 周晓纪 王亚琼 孙胜凯 宋超