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航天产业

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航天产业是什么

航天是指人类探索、开发和利用地球大气层以外宇宙空间的以及地球以外天体的活动,航天产业是由空间技术、空间应用、空间科学三大领域共同构成的高技术产业,一般指利用火箭发动机推进的跨大气层和在太空飞行的飞行器及其所载设备、武器系统和各种地面设备的制造业、各种飞行器的发射服务业和应用产业,是集合了设计、生产、测试与应用于一体的高技术产业。

航天产业分类

根据航天活动的活动目的、应用领域和经营方式可将航天产业分为民用航天、军用航天以及商业航天。航天产业是国防科技工业的重要组成部分,是国家重点战略性产业,也是综合性的高技术产业、新兴产业之一。

当前大多数国家的航天产业只是作为航空航天产业的组成部分,部分国家的航天产业则形成了独立的行业,并承担了大部分导弹武器的研制和生产。航天产业范围将包含导弹武器、运载火箭以及卫星等空间航天器。具体按照航天产业中的整机产品分类,航天产业具体可以细分为导弹、火箭、卫星、空间飞船以及空间探测器五个细分产业

(1)导弹:依靠自身动力装置推进,由制导系统导引,控制其飞行路线并导向目标的武器(2)火箭:依靠火箭发动机喷射工质产生的反作用力向前推进的飞行器

(3)卫星:环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器

(4)空间飞船:一种运送航天员、货物到达太空并安全返回的航天器

(5)空间探测器:对月球和月球以外的天体和空间进行探测的无人探测器

航天产业

航天产业与航天技术

航天产业的工程基础是航天技术,航天技术是以探索、开发和利用太空以及地球以外天体为目的,用于航天系统、特别是航天器和航天运输系统的设计、制造、试验、发射、运行、返回、控制、管理和使用等的综合性工程技术。航天产业与航天技术及其他技术的关系如图

航天产业

航天产业的特点

(1)高投入

航天产业属于高技术产业,高技术产业发展必然离不开资金支持,充足的研发经费是高技术产业发展的必要条件,通过衡量研发经费可以衡量该行业的发展水平。2016年我国航天产业研发经费内部指出达到171.5亿元,相较于2014年研发经费内部支出峰值194.04亿元有所下降,分别占该年份高技术产业总研发经费内部支出的7.1%和8.5%。高技术产业中研发经费一般占据其产品销售额的10-30%,是其他行业所需投入量的10-20倍,而航天

产业有着相当高的技术密集程度,将研发转化为产品所需要的投资数额巨大。

(2)高收益

航天产业的发展为我国各行各业带来了巨大的经济收益,促进了国民经济发展。航天产业技术外溢性强,自身的技术进步能够推动计算机、材料化工、物质科学及辐射技术、通信、新能源等相关行业的技术进步,并且能够提升其他传统产业基础上的新工艺新技术。航天产业的独特在于其自身发展并不是只带动本产业发展,通过技术外溢,航天技术进步能够改善众多产业传统部门的生产、运营过程,带来更多经济利益。

(3)不可替代性

航天技术在社会发展进步中显现出的作用没有任何一个其他产业能够替代,航天产业的发展在我国国民经济发展以及国家安全层面有着深远的战略性意义。中国在物资极度匮乏的上世纪六七十年代,依旧毅然决然的开展“两弹一星”计划,因为核弹和导弹技术在军事较量中没有其他替代品。人造卫星技术的研发更是明显提升了人类生活质量,使人类生活可以更加依赖信息和数据,导航卫星、资源勘探卫星、气象卫星等应用卫星所提供的功能已在现代社会中不可或缺。

(4)技术密集性

航天产业作为高技术产业发展的主要力量,具备着极高的技术密集度,技术发展是其发展的根本。航天产业不同于其他产业,其产品生产过程更为依赖技术和知识要素。航天产品技术含量极高、制造难度大、生产工艺精密复杂且不易复制,因此对研发水平、技术实力和专利技术的投入都有很高的要求[1]

航天产业发展阶段

(1)理论奠基阶段(19世纪末-1920年)

在近代物理学及化学等飞速发展基础上,火箭理论以及航天学理论的诞生和快速发展奠定了空间技术的理论基础。包括1897年俄国的齐奥尔科夫斯基推导出了著名的火箭运动方程式,同时又提出了大量火箭理论和太空飞行的论文,推导出了第一宇宙速度,建立起了航天学的理论基础;法国的埃斯诺·贝尔特立在1907年定性的描述了火箭的运动及飞行原理,推导了火箭在真空状态下的运动方程及第二宇宙速度等,以上理论都被视为航天学诞生的标志。

(2)探索实验阶段(1920年-1960年)

伴随着前人建立起的火箭运动原理及航天学理论基础,液体火箭得到了发明及应用,美国的罗伯特·戈达德于1926年进行了世界上第一枚液体火箭的发射试验;1942年德国发明了世界第一种弹道导弹——V2火箭,其在第二次世界大战中造成了2511人死亡,战后该型导弹被美国及苏联仿制,并以此为基础研发了多型导弹。随着火箭技术的快速发展,人类开始通过发射探索卫星和探索装置,对太空环境、条件开始进行探测,并测定实验仪器设备的可靠性,为今后设计航天器提供可靠条件,并在地面建立各种环境模拟实验设备。1957年苏联用卫星号运载火箭发射了世界第一个颗人造卫星;1959年苏联成功发射了月球1号探测器;1960年美国发射了第一颗实验型气象卫星、实验型导航卫星、实验型红外监测卫星、实验型无源通信卫星以及有源通信卫星。

(3)完善适用阶段(1960年-1990年)

从60年代到90年代初期,航天从各种航天器的探索实验开始向以战略应用为主的完善实用性系统过渡,发射了多种实用型卫星,1962年美国发射了第一颗实用通信卫星中继1号,苏联发射了火星探测器火星1号;1963年美国发射了第一颗同步通信卫星辛康1号。载人航天及空间飞船开始进入实验阶段并逐渐成熟,1961年苏联发射了东方1号,宇航员加加林完成了人类首次进入太空;1965年美国宇航员怀特在乘坐双子星4号飞行期间,首次利用气体枪完成太空行走;1969年苏联联盟4号飞船与联盟5号飞船首次实现了载人飞船空间对接;1969年美国阿波罗11号登月成功;1971年苏联发射世界首个空间站——礼炮1号空间站;1972年美国发射第一个外太空行星探测器先驱者10号;1977年苏联发射第二代空间站——礼炮6号;1981年美国航天飞机哥伦比亚号进行了轨道飞行。

(4)以战术、应用为主的新阶段(1990年至今)

从90年代至今,航天进入了以战术、应用为主的新阶段。各种应用卫星开始向多功能、高效能、长寿命的方向发展,美国等航天大国开始强调军用航天系统的战术应用,并进行了大量载人航天飞行,航天技术逐步进入军事化,包括1993年美国导航星全球定位系统GPS部署完毕等等。同时,伴随航天技术的发展,小型器件和微电子技术的发展,造价低、重量轻、风险小的微小卫星(立方星)开始受到大学、公司及军方的重视,低成本小型火箭也逐步得到发展,如SpaceX公司的猎鹰系列运载火箭等。导弹武器装备也开始向高超音速武器方面过渡,2018年俄罗斯宣布已列装高超音速导弹“匕首”[2]

航天产业

航天产业参与主体

航天产业具有系统性强,协作面广的特点,因此参与其中的主体众多,按照单位性质可以分为两大类:以航天军工央企、其他国企或国家科研机构为代表的“国家队”,以及民营企业。

(1)航天军工央企:航天科工集团及航天科技集团;研究人员规模最大,工程研制能力强,技术积淀最为雄厚;主要业务覆盖包括所有航天装备产业链中的大部分位置,包括总体、核心分系统及零部件的研制生产。

(2)其他国企:以地方国资委所属企业为主,部分由地方保军单位等改制而成;具有一定的研发生产基础,部分企业市场化特征明显,运营机制较为灵活;主要业务覆盖部分航天装备产业链中偏向零部件等基础器件材料的研制生产。

(3)国家科研机构:以中国科学院或军工高校所属企事业单位为主,研究人员规模较大,学术能力强,在某些航天装备核心领域的理论及技术积淀深厚;主要业务覆盖主要航天装备产业链中的大部分位置,包括总体、核心分系统及零部件的研制。

(4)民营企业:数量众多,多为具有军工技术背景或体制内背景;市场化特征明显,管理运营机制较为灵活,成本控制能力较强;主要业务多为配套航天国家队零部件生产或提供相关服务,个别介入分系统及总体业务。

航天产业

航天产业市场规模

美国卫星产业协会(SIA)发布的2020年卫星产业状况报告显示,2020年全球航天经济规模已达3718亿美元(2019年为3660亿美元)。投资银行摩根士丹利认为,至112040年,全球航天产业规模将达到1.1万亿美元,但其同时认为该行业的风险仍相当高。

中国航天发展大事记

1956.02钱学森向中央提出《建立我国国防航空工业的意见书》,为我国火箭和导弹技术的发展提出符合中国国情的实施方案,受到中央高度重视,同年4月正式成立了航空工业委员会。

1956.10中国第一个导弹研究机构——国防部第五院正式宣布成立。1957.12苏联向中国提供两枚P-2导弹(V-2火箭改进型)并提供技术支持。1960.02第一枚实验型探空火箭“T-7M”发射成功。

1960.11东风-1弹道导弹首次成功试射。1970.01中远程导弹试射成功,标志中国初步掌握多级火箭等技术。

1970.04长征一号运载火箭成功搭载发射了中国第一颗人造卫星——东方红一号。

1975.11长征二号运载火箭成功发射了第一颗返回式科学实验卫星,并成功回收。

1980.05我国首次成功发射东风五号洲际导弹。

1981.09我国用“风暴一号”运载火箭成功发射实践二号、实践二号甲、实践二号乙三颗科学实验卫星,成为第四个掌握“一箭多星”技术的国家。

1984.04长征三号运载火箭成功发射第一颗地球同步轨道卫星东方红二号试验通信卫星。

1988.09我国成功发射首颗气象卫星风云一号。

1990.04长征三号运载火箭首次发射外国卫星亚洲一号通信卫星,我国在世界航天商业发射服务领域占有了一席之地。

1999.10我国和巴西联合研制的第一颗地球资源卫星顺利升空,首次在空间技术领域实现全面国际合作。

1999.11神舟一号飞船成功发射、返回舱成功着陆,标志我国首次完成载人航天工程首次飞行试验。

2000.10我国成功发射第一颗导航定位卫星“北斗导航试验卫星”,使我国成为第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

2003.10神舟五号飞船成功发射,并于2003年圆满回收,我国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。

2005.10神舟六号载人飞船实现“多人多天”在轨飞行。

2007.05中国成功将我国研制的大容量通信广播卫星尼日利亚一号送入预定轨道.实现首次整星出口。

2007.10我国成功发射嫦娥一号,首次月球探测工程取得成功。

2008.04我国成功将首颗中继卫星天链一号送入预定轨道,并于2012年完成三颗中继卫星系统的建设,使我国成为世界上第二个实现中继卫星系统三星组网、全球覆盖的国家。

2008.09我国在神舟七号飞船上首次实现空间出舱活动,使中国成为世界第三个独立掌握空间出舱关键技术的国家。

2011.11神舟八号飞船与天宫一号飞船成功是使我国首次空间交会对接。

2016.06我国为空间站工程研制的中型运载火箭长征旗号在文昌航天发射场首飞成功。

2016.08我国成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空,使我国在世界上首次实现了卫星和地面之间的量子通信。

2016.10神舟十一号飞船首次实现我国航天员中期在轨停留。

2016.11我国最大推力新一代运载火箭长征五号首飞成功。

2017.04我国首艘货运飞船天舟一号发射成功,标志着我国即将开启空间站时代。

2018.12嫦娥四号发射成功,首次实现人类探测器在月球背面软转录和巡视侦察。

2019.07我国商业航天公司星际荣耀的双曲线运载火箭成功发射,实现了中国民营运载火箭零的突破。

2019.08中国航天“国家队”首次采用纯商业化模式执行的商业航天发射,拉开了我国商业航天领域的新篇章。

2020.04国家发改委明确“新基建”范围,卫星互联网首次纳入。

2020.05为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功,实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开了我国载人航天工程“第三步”任务序幕。

2020.06我国成功发射北斗系统第55颗导航卫星,暨北斗三号最后一颗全球组网卫星。至此,北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年完成。

2020.07北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行,仪式上宣布了北斗三号全球卫星导航系统正式开通。

2020.07中国第一架真正意义上的高速互联网飞机正式启航,同时开启了中国民航史上首次机载Ka卫星宽带互联网直播。

2020.07我国在中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务天问一号探测器成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国行星探测第一步。

参考资料:

[1]贾昕越. 我国航天产业国际竞争力研究

[2]【研报】军工行业深度报告:新时代的中国航天-20200908(125页).pdf

航天产业报告:

创业邦:2021年中国商业航天研究报告(42页).pdf

【精选】2021年卫星应用行业航天宏图公司竞争优势分析报告(35页).pdf

【精选】2021年航天军工行业现状及未来趋势分析报告(23页).pdf

【研报】电子行业: AI、区块链、商业航天的未来十年-210621(67页).pdf

【精选】2021年航天军工行业国防信息化与国产替代分析报告(82页).pdf

航天宏图-遥感卫星应用领先厂商多措并举助力公司业绩高速增长-20211014(32页).pdf

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