航天新材料系列报告之一：低轨卫星的商业逻辑

航天新材料系列报告之一：低轨卫星的商业逻辑 有色金属 评级：看好 日期：2025.05.09 证券研究报告|行业专题 报告要点 低轨卫星的需求是什么？低轨卫星未来主要需求在于通信服务。用户使用 通信服务，主要需要其带宽和信号覆盖的服务。 相比地面基站，低轨卫星覆盖成本更低，但带宽成本更高。根据我们的测算，5G基站的覆盖成本约为4.6万元/平方公里，带宽成本约为146元 /Mbps，中国低轨卫星的覆盖成本约为2.9元/平方公里，带宽成本约为 2345元/Mbps。 低轨卫星的商业逻辑是什么？ 低轨卫星能以较低成本实现网络全球覆盖。按1000公里轨道高度，不考 虑重复建设和损耗，理论最少需约25颗卫星，若需考虑重叠和连续服务， 理论数量约需50颗，实际考虑冗余设计，数量可能更多，比如轨道高度 计划1000公里的虹云工程计划156颗，铱星在轨75颗。按照单颗卫星 发射和制造成本4690万元计算，若全球部署1万颗，4690亿元的投资就能实现全球网络覆盖，而5G基站仅覆盖全球陆地面积（不含光缆）就高达8万亿元。 根据我们的测算，按照120美元/人/月的收费，5年的卫星寿命，1374万用户可以覆盖1万颗低轨卫星组成基础网络的建设成本。而星链已经在 23年11月，在用户达到230万至300万之间时实现了现金流盈亏平衡。若中国卫星的运营成本与星链相当，在当前的收费与成本模型下，则中国星座计划在用户数量为1600万左右时，有望实现盈亏平衡。 低轨通信卫星业务适合地广人稀的应用场景。地面基站因为覆盖成本过 高，所以在地广人稀地区的性价比难以和低轨卫星互联网抗衡，比如美国、拉丁美洲等地。全球拥有空间技术的国家中，只有美俄地广人稀，而俄罗斯GDP总量有限，所以spaceX从美国起步有其必然性。 “一带一路”需要低轨卫星业务。“一带一路”遍布全球152个国家，总 国土面积约9685万平方公里。截止至2025年2月末，中国在外务工人 员约54.5万人，目前的规模已经足够支持低轨通信卫星业务。中国在外 务工人员密度平均178人/平方公里，符合地广人稀的特征，同时出于安全的需要，中国低轨通信卫星业务符合“一带一路”的需求。未来中国与“一带一路”国家的经济联系势必更加紧密，人员交流或将随着业务规模扩大而继续增长，中国自主可控的低轨通信卫星业务的市场空间有望继续扩大。 分析师王何梦雅 登记编码：S0950524100002：13367000172 ：wanghemengya@wkzq.com.cn 行业表现2025/5/8 16% 8% 0% -7% -15% -23% 2024/52024/82024/112025/2 有色金属沪深300 资料来源：Wind，聚源相关研究 《锗价高位回落，未来怎么看？》(2025/4/25) 《铜企五大要素变化趋势——中国9家年报全扫描》(2025/4/17) 《有色月跟踪：“对等关税”出台，避险情绪冲击市场》(2025/4/17) 《有色月跟踪：资源国的觉醒，关注供给扰动》(2025/3/24) 《刚果（金）锡矿停产，锡价中枢有望继续上移》(2025/3/20) 《深海银光，钛金属入海时机到未？》 (2025/3/19) 《减产风云再现，今年铜冶炼厂会减产吗？》 (2025/3/17) 《铜企五大要素变化趋势与股东回报——海外16家年报全扫描》(2025/3/13) 《USGS2024年数据洞察：产量、储量分化，聚焦关键矿产》(2025/3/11) 《取消对俄制裁对关键金属的影响分析》 (2025/3/10) 风险提示：1、中国商业航天技术进步缓慢可能导致成本高企，产业发展或受阻；2、商业航天支持政策力度有限可能导致产业发展不及预期；3、关税、地缘政治的不利因素可能导致商业航天关键材料和技术发展缓慢。 内容目录 1.低轨卫星的需求是什么？3 1.1低轨卫星未来主要需求在于通信服务3 1.2通信服务提供带宽和信号覆盖，满足用户使用需求3 2.相比地面基站，低轨卫星覆盖成本更低，但带宽成本更高3 2.15G基站的覆盖成本约为4.6万元/平方公里，带宽成本为146元/Mbps3 2.2低轨卫星的覆盖成本约为2.9元/平方公里，带宽成本为2345元/Mbps4 3.低轨卫星的商业逻辑是什么？5 风险提示5 图表目录 图表1：2024年发射卫星中，通信卫星占比远远高于其他类型3 图表2：中国外不同用途的大型星座规模3 图表3：1G到5G的演变过程中，带宽、覆盖半径的变化4 图表4：地面基站的覆盖成本和带宽成本4 图表5：低轨卫星的覆盖成本和带宽成本5 1.低轨卫星的需求是什么？ 1.1低轨卫星未来主要需求在于通信服务 低轨卫星的主流是通信卫星，其数量远超其他类型的卫星。根据用途的不同，低轨卫星可以用于通信、遥感、导航增强、气象等领域。气象、导航增强、遥感等领域对卫星的需求量在几颗到几百颗之间，通信对低轨卫星的需求远远大于这些领域，国际上大型卫星星座的计划 数量级在数千颗至万颗，如SpaceX的Starlinks一期计划约1.2万颗，二期计划4.2万颗； Amazon的Kuiper计划3200+颗；中国的GW计划约1.2万颗，G60计划1.5万颗。 图表1：2024年发射卫星中，通信卫星占比远远高于其他类型图表2：中国外不同用途的大型星座规模 美国 NOAA 8 LEO 中国 吉林一号 117 LEO 遥感 美国 PlanetLabs 200+ LEO 卫星用途国家 星座 在轨数量 卫星类型 中国 风云 7 LEO 气象 通信 LEO 630+ OneWeb 欧洲 美国SpaceX7195LEO 资料来源：BryceTech，五矿证券研究所资料来源：中国气象新闻网，NOAA，吉林一号,PlantetLabs，KeepTrack，OneWeb，五矿证券研究所 1.2通信服务提供带宽和信号覆盖，满足用户使用需求 用户需要通信服务的带宽和信号覆盖。用户需要通信服务，本质是需要其2种服务：一是带 宽，决定了用户上网速度；二是信号覆盖，决定了用户是否能够随时随地上网。传统基站提供高速上网体验，但由于基站覆盖成本过高，难以在地广人稀的地方提供服务，因此低轨卫星互联网作为覆盖广度的补充。 2.相比地面基站，低轨卫星覆盖成本更低，但带宽成本更高 2.15G基站的覆盖成本约为4.6万元/平方公里，带宽成本为146元/Mbps 从1G到5G，移动通信技术经历了显著的带宽提升和覆盖范围缩小的演变。现代通信技术的基本承载形式是电磁波，遵循波长和频率的乘积为常数（光速）的规律。从1G到5G的演 化中，所使用的频谱频率越来越高，频率资源更加丰富，可用带宽、系统容量更大。同时，波长也越来越小，越接近分子原子半径，电磁波的能量更容易被吸收和转移，表现为穿透力越强，穿透损耗越大，同时越不容易绕过障碍物，绕射能力就越差，表现为覆盖距离越短。 随着频谱效率、技术不断提升，5G时代下，移动网络单位覆盖面积的成本提升，但人均带宽成本却在不断下降。3G、4G、5G的面积成本分别为4966、2829、46473元/平方公里，但 是带宽成本却依次下降，分别为195000、553、146元/Mbps。在通信技术的不断发展中，人们享受了更大的带宽，更低的单位资费，但因为人均消费流量的提升，总的资费水平还是在提升的。 图表3：1G到5G的演变过程中，带宽、覆盖半径的变化 代际 时间节点 典型频段 带宽 单基站覆盖半径重要技术突破 1G 1980s 800MHz-900MHz 9.6kbps 模拟信号、蜂窝网络概念诞生 2G 1990s 900MHz-1.8GHz 几十-数百kbps 5-10公里数字信号（GSM/CDMA）、短信、低速数据 3G 2000s初期 1.8GHz-2.5GHz 数Mbps 2-5公里移动互联网（视频通话）、 CDMA2000/WCDMA 4G 2010s 2.3GHz-2.6GHz 百Mbps 1-3公里全IP化、OFDMA、MIMO（多 天线） 5G2020s Sub-6GHz （6GHz以下） 500-1000米 1Gbps-20Gbps MassiveMIMO、网络切片、超低延迟 毫米波（6GHz+）不足百米-500米 资料来源：每日5G通信,一本书读懂5G技术，5G通识讲义，广和通，电子元器件采购网，中央网络安全和信息化委员会办公室，新浪，《5G高低频组网协同机制与策略》，五矿证券研究所 注：覆盖半径取城市范围 图表4：地面基站的覆盖成本和带宽成本 3G 4G 5G 单基站建设成本（万元） 39 8 14.6 面积视角 单基站最大覆盖面积（平方公里） 78.5 28.3 3.1 单位面积成本（元/平方公里） 4,966 2,829 46,473 每平方公里带宽（Mbps) 0.03 5.3 318.3 带宽视角 基站带宽 2Mbps 150Mbps 1Gbps 资料来源：《中国移动内蒙古公司农村网络投资效益分析》，电子工程世界，广东台触电新闻，十朝云，中兴，小鹏，中国互联网协会，通信产业网，中国经济网，数码杂货铺，五矿证券研究所测算 带宽成本（元/Mbps） 195,000 533 146 注：成本价格为主站价格估算区间中值，不含铁塔等配套费用 2.2低轨卫星的覆盖成本约为2.9元/平方公里，带宽成本为2345元/Mbps 低轨卫星的面积成本远低于5G基站。单颗低轨卫星最大覆盖面积可达数百万平方公里，而 5G基站的覆盖面积仅为数平方公里，低轨卫星的信号覆盖能力远远高于5G基站。根据我们的测算，假设千帆卫星为1000公里轨道高度的单星模型下，不考虑重叠与损耗，满足“单星可视”的全球覆盖，以4690万元/颗的卫星成本（含发射成本）计算，低轨卫星的面积成本约为2.9元/平方公里，传统基站的覆盖面积成本46473元/平方公里约为其1.6万倍。 低轨卫星带宽成本大幅高于5G基站。由于卫星制造和发射成本高昂，导致单位带宽的部署成本显著高于地面基站。根据我们的测算，中国千帆单星模型带宽成本约为2345元/Mbps， 约为中国5G基站的16倍，目前成本最低的Starlinks单星模型的带宽成本为212元/Mbps，高于中国5G基站45%。 千帆（单星模型） Starlinks（单星模型） 卫星建设成本（万元）（含发射成本） 4690 2033 面积视角 卫星轨道高度 1000公里 550公里 卫星最大覆盖面积（平方公里） 1590万 350万 面积成本（元/平方公里） 2.95 5.81 每平方公里带宽（Mbps) 0.001 0.027 带宽视角 单星容量 20Gbps 96Gbps 带宽成本（元/Mbps） 2,345 212 资料来源：Starlinks,文昌国际航天城,NextBigFuture,IT时报,SpaceNews,计算机工程，天地一体化信息网络，物联网智库， NASA，新华网，五矿证券研究所测算 注：Starlinks取v2mini版本的数据，假设千帆的单星带宽容量和Starlinksv1版本卫星相同、单星重量约为300kg 对比可知，低轨卫星的优势在于单星信号覆盖面积大，覆盖面积成本低，但是由于卫星发射成本高，导致其同样带宽的成本高于地面基站。 3.低轨卫星的商业逻辑是什么？ 低轨卫星能以较低成本实现网络全球覆盖。按1000公里轨道高度，不考虑重复建设和损耗，理论最少需约25颗卫星，若需考虑重叠和连续服务，理论数量约需50颗，实际考虑冗余设 计，数量可能更多，比如轨道高度计划1000公里的虹云工程计划156颗，铱星在轨75颗。按照单颗卫星发射和制造成本4690万元计算，若全球部署1万颗，4690亿元的投资就能实现全球网络覆盖。而5G基站仅覆盖全球陆地面积（不含光缆）就高达8万亿元。 根据我们的测算，按照120美元/人/月的收费，5年的卫星寿命，1374万用户可以覆盖1万颗低轨卫星组成基础网络的建