1、星绘 2020年 太空资源开采及天基制造行业研究报告 2 2020.6 iResearch Inc. 前言 来源：艾瑞研究院自主绘制。 逍遥游是我国道家大宗师，战国时期的哲学家、思想家庄周的代表作，此文主题是表现出一种 绝对自由的人生观。所谓朝菌不知晦朔，蟪蛄不知春秋，想要获得绝对的自由，需要有垂天之云一般的 羽翼，若泰山一般的膀背。而这种思想，亦是当今航天产业最顶端以深空探测、行星探测为代表的真实 写照。 在普通人眼里，火箭升空的瞬间，卫星翱翔的瞬间，还有人类登陆月球的瞬间，才是最符合群众期 待的航天。但实际上，航天是倾国之力甚至倾世界之力，才能取得成就的庞大产业。它不但是一项非常 庞大的系

2、统工程，也在商业上拥有自己独特的规律。民众所看到的高光时刻，不过是这些系统工程配合 的自然结果。 每一个航天成就的达成，都是一系列细小的阶段性试验组合在一起推动的。这种工程系统的细致程 度超乎普通民众的想象，以至于民众面对这件事时最直接的反应，就已经跳过或涵盖了很多高难度的航 天任务，可以说航天产业目标远大，但达到这个目标的每一步都谨小慎微。 在当今商业航天的火热程度引领下，我们预计未来航天产业会有“缮、探、移”三个不同阶段，每 一个阶段都可以带动一系列产业的发展，按照这种航天思维来思考，未来十年航天产业是最具投资价值 的优质赛道，在理解航天规律的基础上，亦能带来巨大的商业和投资回报。 3 朝

3、菌：太空的资源和意义1 冥灵：天基生态的三步走2 大椿：行星探测的意义和技术要点3 鲲鹏：现阶段商业航天投资逻辑梳理4 4 2020.6 iResearch Inc. 新世界 1899年10月19日，一个17岁的少年爬上了一棵樱桃树，然后灵光一现。他刚刚读了赫伯特 乔治 威尔斯的世界大战， 对于书中火箭可以载着我们探索宇宙的想法感到激动。他想象着，如果能够造出一个飞到火星并探索这颗红色星球为使命 的设备，那该多么美妙。当他从树上爬下来的那一刻，他的生命被彻底改变了。在他生命余下的时间里，他都铭记10月19 日这一天。他的名字是罗伯特 戈达德。他不断完善第一艘液体燃料多级火箭，让这项改变人类历史

4、进程的项目运转了起 来这就是人类航天产业的原点。 来源：艾瑞研究院自主绘制。 由罗伯特 戈达德起 始，到二战时期德国 V2火箭作为武器应 用。这一阶段，全球航 天产业经历了从无到有 的过程，是0的突破。 第一阶段 全球航天产业进入第四阶段 1899-1945 第二阶段 1945-1991 二战结束后，航天技术与人才 成为各战胜国争相争抢的战略 资源。冷战期间，航天成为美 苏双方竞争的焦点，也是在这 段时期内，人类航天产业在政 治要素的推动下，完成了载人 航天，探月等辉煌成就。这也 是迄今为止，航天产业发展最 为迅速的时期。 冷战结束后，航天不 再是矛盾焦点，许多 有意义的项目因为立 项和资源问

5、题被束之 高阁。人类航天产业 停滞了。 第三阶段 -至今 2015年，SpaceX成功实现了一级火 箭回收，实现了火箭复用，创造了人 类航天史上当之无愧的第一。受此影 响，SpaceX这家公司商业和运作上 的成功经验，让人们开始重新审视航 天的发展路径。 更重要的是，这激活了全社会对航天 本身意义的思考。也拉开了人类大规 模探索和应用宇宙的序幕。 第四阶段 全球航天产业的四个发展阶段 5 2020.6 iResearch Inc. 在消耗中发展的文明 切尔诺贝利改写了人类能源进程 19世纪50年代，热力学第一定律被多位物理学家验证，它的发现为人类重新审视文明发展道路奠

6、定了科学基础。如今能源 的消耗与文明的进程息息相关，可以说在过去漫长的人类历史中，我们的文明发展是以能源的消耗为代价的。所以在20世 纪70年代，人类寻找永续能源的需求和欲望，使核能发电的占比迅速跃升。但1986年却尔诺贝利的灾难，让人类对永续能 源的追求，在生存安全面前退缩了。自此，核能发电量占比连年下降，21世纪后，这一占比已低于10%。时至今日，核能 都是一个很有伦理争议的问题。又经历将近20年的消耗性发展后，可再生能源的占比得到了显著提高。这一数据在背后反 应出的社会思潮是非常深刻的，在极少部分科学家的视野中，对资源的发掘和应用关系着人类种族的延续，而这一问题在 21世纪的今天，将更加

7、尖锐。 注释：电力来源是指用于发电的投入。核能发电是指由核电站生产的电力。石油指原油和成品油。燃气指天然气但不包括液化天然气。煤炭指所有类别的煤及褐煤，既指天然煤（包 括硬煤和柴煤），也指衍生燃料（包括专利燃料、焦炉焦炭、煤气焦炭、焦炉煤气和高炉煤气）。泥煤也包含在此类别中。可再生能源不包括水力发电在内的可再生能源发电包括地 热、太阳能、潮汐、风能、生物量和生物燃料。水力发电指由水力发电站生产的电力。 来源：国际能源机构非经合组织国家能源统计与平衡、经合组织 国家能源统计数据和经合组织国家能源的平衡。 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1

8、980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 1971-2015年全球各类发电基础能源占总发电量的比值 煤炭（%）天然气（%）水力（%）核能（%）可再生能源（%）石油（%） 39.2% 煤炭 22.8% 天然气 15.9% 水力 8.1% 核能 6.8% 可再生能源 3.3% 石油 6

9、2020.6 iResearch Inc. 2020.6 iResearch Inc. 星辰大海的召唤 航天产业对人类生存本身意义重大 航天是一个承载了人类崇高理想的行业，不仅因为它对宇宙的探索，从哲学层面上就直接影响我们对自身生存意义的思 索。在现实层面上，航天对人类生存空间和生存资源的获取，对物种的延续起着至关重要的作用。正如前文所述，一切能 称之为资源的东西，在21世纪都面临着更严峻的情况。在地球上，实际上是在任何行星上，重金属元素矿藏的储量是有限 的，在循环利用技术达到完美状态之前，任何一个行星的矿产资源都终将枯竭。从目前探明的储量和消耗量来看，金、锌 和铅这三种重金属的储产比不足20

10、。也就是说在20年内，除非循环利用，否则地球上就没这三类资源可以开采了。而诸如 镍、铜、锰等工业生产主要使用的金属，在未来50年内，也将面临资源枯竭的状态。 来源：中华人民共和国自然资源部，美国地质调查局，世界金属统计局。 322.6 233.3 155.6 145.0 93.8 68.0 53.4 49.3 47.1 42.2 40.0 38.7 18.9 17.7 16.6 石墨 磷矿 锂 钾盐 铝土矿 铁矿石 萤石 钴 铬 锰 铜 镍 铅 锌 金 2018年全球主要矿种储产比 20年内枯竭 50年内枯竭 4.4 4.7 2.7 1.9 1.0 1.0 3.8 4.3 2.3 1.1 1.

11、0 0.9 金（G/T） 锌（%） 铅（%） 锂（%） 镍（%） 铜（%） 2009&2018年全球主要矿种勘察新发现品 位变化 20092018 -13.7% -9.3% -13.7% -40.6% -6.9% -10.0% 来源：中华人民共和国自然资源部，美国地质调查局，世界金属统计局。 7 2020.6 iResearch Inc. 物种的勇气 冷战结束后，航天对国际竞争的重要性骤减，除了政治诉求被大幅削弱以外。以当时的视野和技术实现难度上看，对宇宙 的开发是一件极其奢侈的事。太空的资源虽然丰富，但要想达到应用级别，地球上付出的资源要远高于得到的。无论是矿 产、能源还是生存空间，在地球上

12、的勘探和获取要比从太空获取更经济。并且动荡时期结束后，恢复全球经济秩序的总需 求要高于对太空的探索。诸多要素综合在一起，航天产业放缓了脚步。 但随着商业航天的爆发，21世纪的商业环境给以工业制造为基础的传统产业带来了新的活力，这种活力不仅体现在技术可 以大规模实践在工艺流程中，还体现在商业模式本身的变革，可以使一个崇高的目的在不考虑投入产出的情况下得到推 进。主要目标与现金牛业务的分开，资本对新产业的兴趣，以及最重要的个人用户对航天产生了需求的萌芽，这些原因为 人类这一物种探索宇宙，征服太空，注入了新的勇气。 样本： N=3009；艾瑞咨询于2020年3月20日通过iClick网上调研获得。

13、31.2% 17.0% 16.3% 15.2% 12.5% 7.5% 0.4% 太空资源开采 建造可居住的太空站 普通人自由往返太空 星球改造 航天器永续飞行 发现外星人 其它 2020年中国网民对未来3-10年内航天产业取得成就的预期 新商业环境下的宇宙探索 太空资源开采 建造可居住的太空站 普通人自由往返太空 C端需求 C端需求 8 朝菌：太空的资源和意义1 冥灵：天基生态的三步走2 大椿：行星探测的意义和技术要点3 鲲鹏：现阶段商业航天投资逻辑梳理4 9 2020.6 iResearch Inc. “缮、探、移”三步走 人类探索宇宙的目标是走出地球摇篮，整体上会呈现出从近地到深空，从简单

14、到复杂的产业发展趋势。所以在不同阶段会 经历三个重要时期。分别是以太空资产运维和续航为主的第一阶段“缮”；以地外环境探索和复杂应用空间为主的第二阶 段“探”；以及以星际旅行和移民为主的最终阶段“移”。 来源：艾瑞研究院自主绘制。 每一步战略目标的达成，都将带动一系列产业的发展 在这一阶段， 全球航天产业会发生巨变，具体将作 用于两个大版块： 一个版块是地面的底层技术支撑， 过去依靠地面设备和技术的产业， 将得到天基的补充。 另一个版块是当前天基产业本身， 全球太空资产的续航及维修，太空 环境的清理和维护，都将是这一阶 段的重点。 Renovate 第一阶段：缮 全球航天未来“缮、探、移”的三步

15、走战略 在这一阶段， 人类在太空的存在和掌控能力已经得 到大幅提高，近地空间应用逐步完 善。航天整体将向更复杂利用空间探 索，并为深远空间的利用作准备，一 系列的探索发现，将成为最重要的工 作，包括天文、基础科学和航天工业 本身。由此受益的产业可能包括： 太阳能、绳系发电系统、太空舱、 机械臂、太空望远镜、无人探测器 以及量化人类指令的人工智能算法 Explore 第二阶段：探 在这一阶段， 是人类大规模星际移民的阶段，基本能 够实现宇宙资源在宇宙环境完全消化， 这意味着在太空制造的工业和工艺基础 已经比较完善。航天技术将主要集中到 类地行星的实质探索，土壤分析，和一 系列星球改造和基地建设领

16、域发展。由 此受益的产业可能包括： 深空及月基发电系统、月球及小天 体矿物研级及开采、宇宙资源的即 时应用等 Migrate 第三阶段：移 5-10年实现8-15年实现15-25年实现 10 2020.6 iResearch Inc. 未来航天图景中的庞大产业链 来源：艾瑞研究院自主绘制。 航天是未来5-10年内的投资主线 火箭发动机 天基生态产业链 火箭发射 火箭相关研发 卫星遥感 卫星通信 卫星导航 卫星研发与元件制造 芯片、新材料、精密器件等 望远镜与机械臂 宇航3D打印 宇航电池 11 2020.6 iResearch Inc. 缮：需求的起源 来源：卫星工业协会，忧思科学家联盟，公开

17、市场资料，根据艾瑞统计模型核算。 可及且仅限于可及的宇宙 地球引力束缚着目前人类能控制的所有物质，所以想要实际的探索和利用太空，就必须摆脱这种束缚。需要巨大的能量， 这就对人类使用技术手段控制能量带来了空前的挑战。目前我们对抗地球引力的方法是粗糙且有一定破坏性的，利用化学 能产生的推力将卫星或其它航天器送入太空。实际上所谓的化学能，就是可燃物的爆炸，对于人类目前的技术水平来说， 对爆炸这种极短时间内释放能量的物理过程，想要严格控制它释放能量的大小是非常困难的，所以在应用层面非常粗糙。 所以对于一发火箭来说，效率是很低的，通常只能将火箭总重5%质量的航天器送入太空。虽然其它能产生更大能量的物 理

18、反应在理论上可以将效率提升，但对“爆炸”都尚难控制的技术来说，控制更巨破坏力的能量释放过程是不可能的。 以上仅是人类目前将卫星送入太空过程中遇到的基础难点，这只解决了我们在太空中有存在的第一小步，所以宇宙是可及 的。但对宇宙的开发和利用是一个更加自由且双向的过程，航天器的返回所面临的问题更加严重，如果将大质量的宇宙资 源带回地球，那恐怕将是一场灾难。所以当下，宇宙仅仅是可及的。所以在人类不断将航天器送入太空的过程中，不知不 觉的已经积累了大量无法回收、无法复用甚至无法销毁的太空资产。 全球： 中国： 2665颗 363颗 在轨卫星总量 214 267 260 219 473 341 505 2

19、00019 2013-2019年全球发射卫星数量 全球发射卫星数（颗） 12 2020.6 iResearch Inc. 缮：需求的起源 来源：卫星工业协会，忧思科学家联盟。 中型卫星以上级别的卫星存在天基运维需求可能性 2020年2月26日，美国诺斯罗普 格鲁曼公司及其全资子公司空间后勤公司在高度为35786公里的轨道上成功完成任务延寿 飞行器1号(MEV-1)与国际通信卫星901 (IS-901)的首次在轨对接，为后者提供寿命延续航服务。此举为航天第四阶段第一 步的推进奠定了实践基础。 截至2020年4月，全球共有2665颗卫星在轨工作，其中1吨

20、以上的卫星有755颗，其中通信卫星450颗，未来这些1吨以上的 大卫星，都是卫星运维服务的主要需求方。为了客观严谨，在我们对未来市场规模的核算中，以最保守的通信卫星为主要 受众，其它类别卫星暂不做考虑。但未来卫星延寿服务不可能仅局限于通信卫星，原因在于，目前低轨卫星星座成为热 点，并且2017到2019年，这三年时间，600公斤以下的小卫星每年以300颗以上的数量被发往太空，比之前时期增加了1倍 多，这对大质量通信卫星的发展有一定制约。而每颗重量300公斤左右的小型通信卫星，无论是技术上还是成本上，当下 都不支持延寿服务。另一方面，通信卫星之所以成为首批服务对象，源自于其制动方面的特性，所以理

21、论上与通信卫星具 备相同特性的卫星，都可以延寿。 755 450 所有用途卫星通信卫星 2020年全球1吨以上卫星数量 1吨以上卫星数（颗） 潜在市场规模=1吨以上通信卫星总数延寿服务渗透率延寿年限单价 参数选取说明：以目前唯一成功案例MEV-1延寿卫星为参考依据。 MEV-1为国际通信卫星提供为期5年的延寿服务。所以 统一取5年。 国际通信卫星公司执行副总裁兼首席财务官克雷斯特 在曾表示，该公司支付的MEV-1卫星提供的延寿服务 费用约为每年1300万美元。 保守预计只有5%的通信卫星需要延寿。 延寿年限： 单价： 渗透率： 潜在市场规模=4505%51300=14.625亿美元 13 20

22、20.6 iResearch Inc. 1.00 0.65 0.62 0.60 阿德里安6质子猎鹰9号长征3号乙 中美欧典型运载火箭发射成本 对比 发射成本（亿美元） 缮：需求的起源 来源：美国联邦航空管理局，企业访谈，市场公开资料，根据艾瑞统计模型核算。 卫星延寿服务的经济效益和未来卫星的进一步模块化设计 MEV-1延寿卫星的主要成本有两个方面，第一是卫星本身的制造成本，第二是发射成本。根据目前公开的情报来看，诺格 公司并未公布MEV-1延寿卫星的造价，但市场普遍估算其制造成本大约为4000万美元，由于MEV-1卫星的发射，是由俄罗 斯质子火箭以一箭双星的方式发射升空，并且2.36吨的重量只

23、占质子火箭总运力的30%，所以理论上发射成本不是一枚火 箭的总报价。 在技术层面，MEV-1延寿卫星虽然创造了历史，但它只是过渡性的服务。延寿业务的成功将促进未来卫星的进一步模块化 设计。MEV-1延寿卫星采取的技术是通过机械臂，捕捉抓住被延寿的通信卫星，再利用自身的制动系统，让燃料耗尽的通 信卫星恢复机动能力，但本身并不影响也不介入通信卫星的功能。这样做的弊端是延寿服务只能1对1，宇宙中2600多颗卫 星不可能通过2600多颗延寿卫星来续航，从经济效益上也难以持久。因此参考飞机空中加油和智能手机充电线制式统一化 的经验，未来卫星平台或许会因考虑到延寿和运维服务，统一预留燃料注入模块，甚至其它

24、功能升级性模块，天基服务设 施的完善与卫星接受天基服务的模块化接口的广泛应用，将成为第一阶段完成的主要标志。我们预计这在2028年前后可能 完成。 卫星延寿利润=延寿年限单价-卫星制造成本-发射成本 参数选取说明： 如前文所述，5年1300万美元收入评估： 卫星制造： 发射成本： 卫星延寿利润= 51300-4000-2000=500万美元 质子号火箭发射报价6500万美元，地球同步轨道运力6 吨左右，MEV-1卫星质量约占总运力的30%，所以暂 预估发生成本为6500的30%，约为2000万美元 市场预计4000万美元 *我们仅简单测算了卫星延寿这一种服务的可行性，还有充电、更换元件、物理修

25、复等更多 内容包含在运维层面。因此在天基生态的第一步中，还有更大的潜在商业价值存在。 14 2020.6 iResearch Inc. 缮：需求的起源 来源：卫星工业协会，忧思科学家联盟，公开市场资料，根据艾瑞统计模型核算。 小卫星的集中发射，对未来火箭发射提出了要求 2017年后，600公斤以下级别的小卫星发射数量由每年不足200颗，跃升至每年300颗以 上。一方面，卫星小型化技术的发展，让原本应由机械控制完成的部分，可以由星载电脑 完成，缩减了卫星体积和质量。在火箭运载能力不变的情况下，可以发射更多小卫星入 轨，提高了效率。另一方面，掌握小卫星制造技术的商业航天企业，也通过自身的商业行 为

26、，让小卫星产业得到更多的关注。在这种现象的背后，体现出的其实是一轮更宏大的历 史进程，经过将近30年的沉浮，航天再一次成为国际瞩目的焦点。 除了现有的小卫星发射需求，低轨星座组网等发射需求外。在第二步“探”所在的时期， 人类若想在太空中有进一步的存在，做更复杂和深度的试验和探索，将地面设备送往太空 52 130 195 173 126 338 328 389 2000182019 2012-2019年全球600公斤以下小卫星发射卫星数量 发射数量（颗） 得到最大促进的产业链板块 的投送能力是基本条件。即便是在第一步内，诸如OneWeb等曾经的明星公司

27、，也都因为其自身并不具备投送能力而相继 破产。这从侧面证明，航天产业链各板块的连接，要比预想的更加紧密。这也为航天产业链的整合提供了契机，优秀的投 送能力，定制化的服务能力以及饱和可控的造箭能力，都是产业链火箭版块内公司制胜的关键。 15 2020.6 iResearch Inc. 探：时代的过渡 复杂利用太空的尝试与深空探索技术的准备 事实上关于太空的探索从航天产业出现的一刻起，就一直在进行中。作为基础科学的天文和作为技术实现的航天，二者相 辅相成，互相促进。所以在第二阶段的探，主要指以太空平台为基础，进行的与天基资源开采、技术研发实现天基资源在 轨应用为目标的一系列探索。之所以把这部分作为

28、第二阶段，是因为我们预计在第一步缮和最终实现太空移民之间，很长 一段时间都会以科研探索为主。在这个过程中，能源类成品的制造与传输，可能是实现难度最小的版块。 另一方面，以目前人类航天器的能力，实现实质行的太阳系外行星探测难度非常大，受制于化学燃料和太空资源利用的能 力，航天器所有的动力基础几乎只能以靠地球上携带的资源，效率和续航能力都受限，所以航天器很难飞出太阳系去拜访 另一个恒星。所以探的这个阶段，也有为进一步深空探测做技术准备的目标。 基于这两个方面的问题，第二阶段探接近完成的标志是天基资源的原位应用，比如：首座太空电站或天基设备的在轨制造 工厂的建立。或者从另一个维度上思考，人类首次大规

29、模有组织的太阳系外行星探索的高性能探测器出航，亦可以看作是 这一阶段进入成熟期的标志。我们预计这三件事有可能在2032年前后实现。 现有卫星太阳翼应用成本=太阳翼造价+发射成本 参数选取说明： 根据目前公开市场资料，一个2吨的大卫星，太阳翼总面积 16.48平方米。我们取略低一点的平均值10平方米。根据访 谈太阳翼平均造价50-100万之间，取80万/平米。所以太阳 翼面积造价=1080=800万人民币 造价成本： 现有卫星太阳翼成本=800+1960=2760万人民币 发射成本： 同样基于市场资料，一个2吨的大卫星，太阳翼总重90公 斤，我们取略低一点的平均值，70公斤。发射单价为28万/

30、公斤。所以发射成本=7028=1960万人民币 来源：卫星工业协会，忧思科学家联盟，上海交通大学，专家访谈，根据艾瑞统计模型核算。 由于1吨以下的中小卫星，其自身携带电力系统本身比第三 方受电更加经济。所以我们只选取1吨以上的大卫星作为估 算对象。 大卫星 28.3% 其他 71.7% 截至2020年4月全球在轨卫星 重量分布 16 2020.6 iResearch Inc. 探：时代的过渡 太空电站背后体现出的是资源原位利用的理念 通过前文计算可以粗略的看出，单卫星在电能获取这件事情上，平均要消耗2760万人民币。而全球目前在轨卫星中有755 颗1吨以上的大卫星，所以全球单纯在卫星获取电能领

31、域就已经支出了200多亿人民币，如果再加上已经退役的老卫星、中 小卫星和诸如空间站，望远镜等其他航天器，那么这一数字将变得更加庞大。这些资金都是未来太空电站建设过程中，可 能节约或一劳永逸的解决太空用电问题的总成本。在理论上，太空电站的电能可以用微波进行输送，但是在电能送往地球 的问题上，效能和安全性方面还需要更前沿的技术支持与论证。 除了空间太阳能电站以外，在太空中产生电能的方式还有很多，其中绳系发电和核能发电，都是可以备选的技术。这二者 在目前应用过程中，都有不得不考虑的问题，比如在绳系发电原理是用以跟数百米长的电缆悬浮在太空中，利用导电电缆 与地球磁场的切割产生电能，但目前已知的实验中，

32、由于电流过大导致电缆烧断，是尚未解决的问题。而空间核能则是因 为十吨两级的核反应堆堆芯，在火箭发射过程中，存在发射失败导致坠落的安全问题，而没有被大规模推广。 不过绳系发电技术和空间核能技术的进一步探索，其意义也并不一定局限在电能本身。绳系发电技术的逆向应用可以使卫 星通过向电缆中传输电流而改变轨道高度，对于提高大型空间设施的在轨寿命是另一种方式的促进。而空间核能本身也有 飞创的核热制动与核电制动两种用途，也即是说当飞船由火箭带入太空后，化学能消耗殆尽，可以通过天基原件的更换， 让飞船装备核能发动机，进行时间更长的深空探索。无论出于哪种目的，这些技术都体现了太空资源原位应用的理念，相 比起地球

33、本位的航天基础设施建设思路，已经是更成熟，更复杂利用空间的探索与尝试。 来源：公开市场资料，专家访谈，根据艾瑞统计模型核算。 323343355 445 900 四氧化二氮/偏二甲肼液氧/煤油液氧/甲烷液氧/液氢核热核电 不同燃料类型发动机比冲对比 比冲（秒） 理论可达上万秒 17 2020.6 iResearch Inc. 1600 10000 建造费用科研实验产值 国际空间站建造费用 及科研产值 金额（亿美元） 探：时代的过渡 来源：NASA，JAXA，专家访谈，根据艾瑞统计模型核算。 置身太空，本身就可以成为商业化的基础 除了真实太空资源的原位应用外。如前文所述，在太空中很多我们习以为常

34、的东西都变成了非常珍贵的资源。但是反过来 说，置身太空就掌握了宇宙环境这一资源，对地面来说，这已经具备了资源变现的商业化基础。自从和平号空间站建成以 后，人类就有了利用太空自然环境进行科学试验的平台。2016年隶属于国际空间站的NanoRacks公司，客户只需要支付相 关费用，就可以将自己的试验品送到太空，体验微重力环境和太空辐射，之后完好无损地回到地球，每次支付不少于10万 美元的价格。并且该公司宣称预计2020年末，在太空开展栖息地建设实验，这已经是在做航天时代第三步的探索了。 太空实验的收益很难有个科学的评估，当年和平号空间站，前苏联仅利用地形数据库在数年间就产出了1000多万卢布的收

35、益。而国际空间站建造成本虽然高达1600亿美元，但在其实验舱内完成的科研实验产生了万亿级别的产值。需要注意的 是，这仅仅是以空间站这种庞然大物为载体的探索方式，未来对其他太空资源的探索和收集并不需要庞大的空间站来完 成，更小、更机动、功能性更专一的设备或设备群会和空间站一起成为人类探索太空资源的平台。 天基实验回收成本年限=造价/科学实验年收入 参数选取说明： 国际空间站的希望号实验舱造价约为25.5亿人民币建造成本： 实验收入：根据NanoRacks公司公布的数据，以每个实验10万美 元（约71万人民币）计算，该公司的太空平台可一次 最多容纳32个实验。单个实验基础时长30天，即一年 可完成

36、12轮实验。 6.25倍以上 天基实验回收成本年限= 25.5/(0.00713212）9.35年10年 使用年限： 国际空间站设计寿命10-15年 *我们仅简单验证空间站简单实验的商业可行性，并且不包含实验结果带动的产值，一些更 复杂的实验费用远高于10万美元，所以理论潜在市场空间比实际更大。 18 2020.6 iResearch Inc. 2020.6 iResearch Inc. 探：时代的过渡 天基实验基地与平台的重要性 面对太空这个无垠的空间，人类很多的基础设施都可能往宇宙转移。包括通信、能源和极端自然环境的实验等等。未来预 期100%的通信会转移到天基，30%的可再生能源由太空中

37、的太阳能供给。除了这些以外，航天行业本身也急需要能够在 宇宙环境中运作和测试的平台反哺自身，以弥补很多在地面上无法解决，或成本过高的问题。 对于通信等行业外应用，现在天基的基础设施能力较弱，以全球最优秀的低轨星座SpaceX星链来看，一期组网成功后一 共12000颗卫星（在此暂且忽略卫星组网期间的损耗），每颗卫星的带宽有10Gbps，如果有1亿用户使用，那么平均每个 人的带宽只有1.2Mbps。这与目前地面一个普通4G用户的平均需求相差很多。这有赖于卫星性能的提升。 来源：中国移动，中国联通，中国电信，专家访谈，公开市场资料，根据艾瑞统计模型 核算。 得到最大促进的产业链版块 对于航天行业本身

38、，无论中外，新型火箭和发动机的研发统一存在一个严重制约，那就是天空和宇宙环境中的测试与变化 问题。尽管有高空试车平台的辅助，但那也并非真正意义的太空环境，所以无法稳定保证试验成功的发动机能够正常应用 在火箭上。在这个领域，全球积累的数据还太少。在未来，如果想充分利用太空，未来的技术迭代必然需要天基试验平 台。这依然对“泛卫星”技术提成了要求。 1.2 4 50 低轨星座可实现 1080P 4K高清 卫星通信与实际通信带宽需求对比 需要带宽（Mbps） 1 10 火箭发动机成本试验成本 火箭发动机研发成本对比 成本（一标准单位） 来源：中国移动，中国联通，中国电信，专家访谈，公开市场资料，根据艾

39、瑞统计模型 核算。 19 2020.6 iResearch Inc. 21 14 SpaceXOrbital ATK 2013-2019年为国际空间站提供商业货运服 务的次数 货运飞船发射次数（次） 移：宇宙永居状态 来源：NASA，SpaceX，Orbital ATK，相关媒体报道，专家访谈，根据艾瑞统计模型核算。SpaceX和Orbital ATK商业货运服务，各有一次失败，同事也包含测试发射数。 正确认识天基生态中的多种需求 对于航天产业来说，宏观上存在一正一反两种声音，正向的声音以支持为主，而反向的声音，则认为目前航天产业的投入 产出比太少。除了军事上的必须以外，商业上大规模投入航天，

40、所获得的收益微乎其微。举例来说：宇宙资源丰富，但为 了开采他们付出的资源要大于获取的资源；地球生存空间有限，但太空环境更加恶劣等，总之所有矛盾的焦点，都集中在 “是否值得”这个问题上。这也导致对太空探索与开发的思考，无法避免的集中到了现有航天商业化较为成功的三大产业 中，即：通信，遥感和导航。在能看到商业前景的前提下，这传统的三大产业也存在，轨道和频率资源的限制，所以在航 天商业化进程中，疑虑要远大于乐观情绪。 但正如本报告一直强调的内容一样，未来关于天基的应用会像地面一样丰富，以宜居空间站为核心的基础设施会衍生出许 多新的航天需求，这部分需求在目前正以可见的速度向前推进。如果说太空旅游，太空

41、资源开采还太过科幻，那么关于太 空站的现实情况，则是这部分潜在需求的一种现实体现。2010至2019年，SpaceX的龙飞船一共为国际空间站运送了21次 物资。orbital ATK的天鹅座货运飞船在2013至2019年也有向国际空间站提供14次商业货运服务。除此之外，俄罗斯、欧空 局和日本等，都曾经向国际空间站提供过政府行为的货运服务。也就是说，这些运输服务并不属于传统航天三大成熟产业 层面的应用，是单纯为了维持太空设施而带动的商业行为。再加上建设方面的可能商业诉求，在航天第三阶段的潜在应用 非常广阔。 中国天宫空空间站 建设预计发射次数： 20次 空间站建设与运维 驻人运维发射次数：3-5

42、次/年 1-2次/年 无人运维发射次数： 20 2020.6 iResearch Inc. 1 7.5 太空制造替代飞行器重量 天基制造与地面制造的质量比 重量（千克） 移：宇宙永居状态 来源：NASA，专家访谈，根据艾瑞统计模型核算。 在宇宙中每制造1千克质量的设备，相当于地面制造7.5千克 根据官方报道，中国新一代载人飞船试验取得圆满成功，本次任务中携带了一台3D打印机完成了宇宙环境下的3D打印试 验。目前3D打印主要应用在航天装备制造中各种复杂组件的制造过程中，并且关于火箭燃料箱的3D打印，也是解决焊缝 处耐用度问题的可选方案之一，可以说应用前景比较广阔。宇宙中各种物质的储量与地球不在一

43、个量级，只小行星带的资 源就是地球的数倍，且离地球最近的月球和临近行星，尤其火星，这些行星也是未来人类跨出地球很重要的先期落脚点， 在充分分析不同行星土壤成分后，3D打印技术在未来极有可能最先打出殖民行星上的建筑。 除制造外，天基产业还有另外一个重要作用是工业组装。虽然火箭的运载能力符合标准，但卫星尺寸往往“超标”，所以 一些卫星无法通过火箭完整发射，这就导致卫星在设计时，需要考虑各种结构件、天线和帆板框架在升空时必须是折叠状 态，升空后再做复杂的展开动作，消耗能量、自动化系统复杂且可能增加了没必要的展开装置增加重量。因此，全球目前 已有技术实现了在轨组装的空间站，这些地面组件依次升空后，可以

44、实现天基组装。而且这类组装空间站还可以辅助或者 完全胜任一些应急维修保障任务，这样也会和第一步“缮”的战略目标相互呼应，真正完成“天基4S店”的基础设施。 天基制造成本回收测算=建站成本每千克平均制造价值 参数选取说明： 以美国最便宜的电子号火箭来计算，电子号火箭发射 价格600万美元，运载能力在150-200KG，平均每千克 价值=600150=4万美元28万人民币。 制造价值： 建站成本：根据官方报道，中国天宫空间站约耗资200亿人民币。 但天基制造工厂并不需要这么庞大的空间，取天宫空 间站的50%，即100亿人民币。 35.8吨相当于12颗星链卫星的重量，也就是说天基制造12颗小卫星或相

45、应的 元件即可收回成本。 成本回收： 100亿28万/千克35714千克35.8吨 21 2020.6 iResearch Inc. 移：宇宙永居状态 来源：NASA，专家访谈，公开市场资料，根据艾瑞统计模型核算。 关于天基生态的设想都基于地球本位 以当下的视角审视，这一部分所带动的产业链版块和常规意义中的航天关系已经有所疏 远，并且在目前在思考这一问题时，很容易将第三阶段的问题与第一阶段联系起来，这样 造成的结果是火箭技术将无法避免的成为每个时期的发展重点。但在第三阶段，火箭运载 能力问题必然已经得到解决，所以产业链上得到带动的，将是与太空生存和天基制造息息 相关的产业。在这一问题上，目前所

46、有的论证都处在绝对宏观状态下理论计算阶段，这也 是为什么在这一阶段产业链带动的问题上，大众和学界都会回归基础运力的问题上来。关 于这个问题本报告在最后一个章节中，也将详细讨论。 目前人类已知的所有小行星中，有诸如谷神星、爱神星等未来殖民和开采为目标的知名行 得到最大促进的产业链版块 星，以这些行星本身矿产资源来看，排名前十的小行星总价值超过了1000万亿美元，再加上其殖民与地外生存价值实际上 想客观评估已不太可能。我们选取了一些与地球最小轨道交叉距离较近的10颗小行星，由于这些小行星存在与地球“擦肩 而过”的可能性，所以理论上有触达的机会。换言之，这些小行星资源在第一轮太空移民潮中，将成为首批开采目标。 名称 最小轨道交叉距离 （天文单位） 总价值 （美元） 预期利润 （美元） 行星资源 Asteroid 最可能触达的小行星 Nereus0.00315347.1亿13.9亿镍、铁、钴 Bennu0.0032236700亿1850亿铁、氢、氨、氮 Didymos0.039777622.5亿164.1亿镍、铁、钴 2011 UW 1580.002914 66.9亿17.4亿铂、镍、铁、钴 2002