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商业火箭逐渐成为全球发射市场的主力军

市场趋势#1：星座组网需求增长迅猛，将创造累计 196 亿美元的增量市场

卫星规划数量增长迅猛，使得火箭发射频次需求陡增。近年来，随着 Starlink 等低轨卫星 星座计划的提出，全球掀起了低轨星座建设的热潮。亚马逊、三星、波音等科技巨头也 相继披露星座计划。我们根据各公司官网统计，已发布的全球商业卫星星座计划逾 25 个， 将累计发射卫星数量超过 2 万颗。

► 2018 年全球发射服务产业规模 62 亿美元，2009-2018 年 CAGR 仅 4%。2018 年全球 发射服务产业规模达 62 亿美元，同比增长 35%，2009-2018 年 CAGR 4%。根据 Space Launch Report 统计，2018 年全球发射次数总计 114 次。

► 新的组网需求将带来年均 28 亿美元的增量市场，2018-2027 年 CAGR 或提升至 7%。我们假设：1）以猎鹰 9 的 6200 万美元为单次发射价格，2）以“一箭 60 星”的发 射方式，3）履约期限为 7 年，4）卫星计划的完成率 70%，我们预计新的卫星组网 需求将带来年均 28 亿美元的市场规模，累计 196 亿美元；对应年均 45 次的发射需 求。2018-2027年，全球发射服务产业复合增速或将从 2009-2018年的4%提升至7%。

市场趋势#2：SpaceX 在全球商业发射市场占据领先地位

全球商业发射市场以美国与欧洲为主。根据 FAA 的全球商业发射数据统计，2017 年全球 商业发射市场以美国、欧洲为主，市场规模分别为 17.31、10.92 亿美元。

发射价格逐渐下降，SpaceX 在商业发射市场占据领先地位。历史上的各类航天发射任务 成本高昂。据 NASA 估算，阿波罗登月项目的成本逾 1,500 亿美元。1972-2011 年间，美 国航天飞机累计完成 130 余次任务，NASA 估算其单次发射费用平均约 4.5 亿美元；根据 Nature（Shuttle programme lifetime cost）估计，若以航天飞机项目的总成本（例如制造 成本、设备、培训等）来考虑，平均每次发射成本可达 15 亿美元。

► 2013 年，SpaceX 以 0.56~0.62 亿美元/次的发射价格进入商业发射市场，全球主要火 箭型号商业发射价格逐年下降。近年来，成功实现首次发射的运载火箭如快舟 1 号、 Electron、Minotaur C 等的发射价格均进入百万美元级别。全球商业发射市场已然进 入新业态。

► SpaceX 在商业发射市场占据领先地位。根据 FAA（美国联邦航空管理局）的最新数 据统计，SpaceX 在全球商业发射4的市占率高达 52%（按次数统计），按火箭型号来 看，猎鹰 9（Falcon 9）是完成商业发射次数最多的箭型，按次数统计的市占率为 52%。

SpaceX：全球领先的商业火箭公司，垂直整合商业航天产业链

► SpaceX 由埃隆·马斯克（Elon Musk）于 2002 年成立，主要业务为火箭发动机、航天 飞船、火箭与卫星的研制及提供发射服务。目前，主要的运载火箭有猎鹰 9（Falcon 9），重型猎鹰（Falcon Heavy）；火箭发动机有梅林（Merlin 1D）及正在研制的猛禽 （Raptor） 。卫星方面，已规划 Starlink 低轨卫星星座，截至 2020 年 4 月 23 日，已累计发射 7 批，目前在轨卫星总数 422 颗。SpaceX 自成立以来，不断改写人类探索 太空的历史，其最大特色与创新之处在于实现火箭的可回收与可复用，并极大降低 发射成本。（更多详细分析请见《SpaceX：从颠覆式创新到星际旅行》及《星链(Starlink) 是泡沫还是革命？》）

Rocket Lab：快速发展的小型运载火箭公司

► Rocket Lab 在 2006 年成立于新西兰，2013 年公司注册地及总部改至美国。目前，公 司拥有小型运载火箭 Electron，于 2017 年实现首飞，2018 年完成 3 次发射任务、2019 年完成 6 次发射任务，2020 年至今已完成 1 次发射任务。根据官网披露，下游客户 除了商业卫星公司之外，还包括美国 NASA、NRO、DARPA 等机构。

Virgin Orbit：小型运载火箭公司，首款商业火箭计划于 2020 年首飞

► Virgin Group（维珍集团）下拥有专注小型火箭的 Virgin Orbit，该公司于 2017 年从 Virgin Galactic（维珍银河） 分离出来，专注于开发自己的商业运载火箭 LauncherOne， 根据规划，或将于 2020 年完成首次发射。

Blue Origin：从“亚轨道”向“轨道”进军，在发动机领域较为领先

► Blue Origin 由亚马逊公司创始人杰夫·贝佐斯（Jeff Bezos）于 2000 年 9 月创立。目 前，公司主要产品包括亚轨道火箭（New Shepard） 、火箭（New Glenn）及火箭发动 机（BE-4），2014 年开始向近地轨道空间发展。2015 年公司成功完成发射并回收 New Shepard 亚轨道火箭。目前公司正在研制推力更大的 New Glenn 运载火箭，并与欧洲 通信卫星公司等签署了多项商业卫星发射合同。

Arianespace：欧洲老牌发射服务提供商

► Arianespace 成立于 1980 年，总部位于法国，是世界上首家商业发射服务提供商， 在全球运载火箭市场占据主导优势。专门从事火箭生产、经营及发射业务，拥有世 界领先的发射火箭阿里安 5 号（Ariane 5） 。阿里安 5 号定位于商业发射市场和近地轨道开发利用。

ULA：美国传统火箭发射公司

► 美国联合发射联盟（United Launch Alliance，ULA）由洛克希德·马丁公司和波音公 司各出资 50%成立于 2006 年 12 月，主要客户有 NASA、美国军方、商业卫星公司等。成立初期，联合发射联盟是美国政府及国防唯一的航天发射服务商，平均每个月执 行一次发射任务。2014 年，公司开始进行人员及架构调整，以降低发射成本，应对 商业市场竞争。

低成本商业火箭的技术发展路径

低成本商业火箭是构建商业航天生态的重要基础，我们认为，实现高效、稳定可靠、低 成本的商业发射，关键在于：（1）合理的推力与箭体结构设计，实现入轨发射奠定基础， （2）可重复使用且成本可控的液体燃料，（3）在大范围变推力、姿态与导航控制、着陆 支撑等火箭回收复用的技术难点实现突破。

技术路径#1：运载火箭推力从小到大

商业运载火箭的发展遵循从小到大的规律。回顾 SpaceX 猎鹰系列运载火箭的发展历程， 经历了初期运载能力不足 1 吨的 Falcon 1 到运载能力 22 吨的 Falcon9、再到运载能力超 50吨的重型火箭Falcon Heavy，其发动机的推力也从Merlin-1C的40吨级提升至Merlin-1D 的 90 吨级，我们认为，对于商业火箭公司而言，合理的箭型推力规划将遵循从小到大的 发展规律。

► 新型箭型的单台发动机推力较小。Rocket Lab 的 Electron（载荷以微小卫星为主）在 2019 年成功发射 9 次，发射次数仅次于 SpaceX 的猎鹰，受到广泛关注。Electron 采 用 9 台并联的结构，单台发动机推力为 20kN。我们认为，较小推力的小型火箭，适 应了微小卫星定制化、快速发射的需求，应用场景灵活，同样具有较好的商业前景。值得注意的是，小推力的单位质量发射价格仍然较高，如 Electron 单位质量发射价 格约 21.8 百万美元/吨（以 LEO 计算），未来或随着批量快速生产的规模效应、回收 复用等实现成本的降低。

► 成熟箭型的单台发动机推力均大于 800kN。我们认为，1000kN 左右的中等推力发动 机具有较好的市场前景：一方面可通过并联实现较大总推力（类似 Falcon 9 及 Falcon Heavy），从而满足特定应用卫星或高轨大卫星发射需求。另一方面，中等推力发动 机也可以单台直接批量发射中小卫星（如 Ariane 5 及 Soyuz 2.1），满足组网的需求。

技术路径#2：发动机推进剂从固到液

火箭发动机是运载火箭的关键部件，约占运载火箭总成本的 30%。根据推进剂不同，可 分为固体发动机与液体发动机。固体发动机具有易实现大推力、可靠性高、发射操作简 单、使用维护方便等优点，在各国航天发射中发挥着重要作用；但固体发动机比冲小、 工作时间短、推力不易控制，重复启动困难。液体火箭发动机具有比冲高、推力可调、 可多次启动等优点；液体火箭发动机则向着提高运载能力、使用寿命、可靠性、适应性 的方向发展。

固体推进剂

航天科技与航天科工集团在固体商业火箭具有优势。中国航天科工集团和科技集团都有 非常成熟的固体运载火箭产品，较新型的商业火箭公司而言，在技术成熟度、发射的市 场价格、响应速度、制造成本等方面，更有优势。快舟系列（如快舟 1 号）等是典型代 表。

液体推进剂

液体推进剂是可复用商业火箭的较佳选择，比冲、成本、清洁度等是重要的评价指标。 液氧煤油和液氧甲烷做为液体推进剂，是可重复使用运载火箭的较佳选择。对于以可重 复使用为目标的发动机来说，推进剂组合应具有性能好、成本低廉、资源丰富等优点。

全球主流运载火箭的发动机推进剂梳理

目前，SpaceX 的 Falcon 9 及 Falcon Heavy 均使用两级液氧煤油发动机 Merlin-1D，在研发 动机 Raptor 将使用液氧甲烷为推进剂。我国民营企业中，星际荣耀焦点 1 号（液氧甲烷） 已完成整机 200 秒长程试车，计划用于双曲线 2 号；蓝箭航天的天鹊发动机（液氧甲烷） 已完成 100 秒试车，计划用于朱雀 2 号；深蓝航天的雷霆 1（液氧煤油）已完成燃气发 生器点火试车；星河动力等也均有相关进展。

技术路径#3：可回收与重复使用可有效降低火箭成本

火箭的回收：一般而言，运载火箭的回收可分为伞降回收着陆式、垂直返回式和带翼飞 回式三种类型。历史上，成功回收的运载火箭主要包括：美国航天飞机（Space Shuttle）、 阿里安 5 号助推器使用伞降回收；SpaceX 的猎鹰系列一子级使用垂直返回。俄罗斯在研 型号 Angara 则计划使用带翼飞回方式。

火箭的复用：历史上回收再重复使用的火箭主要有 Space Shuttle 的助推器、Falcon 系列 的一子级，Ariane 5 助推器虽曾实现成功回收，但主要用于解决残骸落区安全问题以及后 续的研究分析。

航天飞机助推器的伞降回收

根据 NASA 官网介绍，美国航天飞机（Space Shuttle）的回收主要为助推器及轨道飞行器 的回收，助推器使用伞降回收的方式，轨道飞行器的回收类似飞机降落。

► Space Shuttle 由于高昂的维修费，不仅没有降低成本，反而使得每次发射费用高达 4-15 亿美元，最终提前退役。

► 助推器伞降回收后，然后在肯尼迪航天中心（KSC）进行拆卸，将电机段运回 Thiokol （固体燃料推进器供应商）经过再次处理后在运回 KSC，尾部和前部裙板则继续在 KSC 进行翻新。此后还需要重新涂装、灌料、组装等。

此外，小型火箭公司 Rocket Lab 拟使用伞降+直升机的方式，回收 Electron 运载火箭的第 一阶段，即 Electron 将载荷送入轨道后通过降落伞的方式下降；同时，通过抓钩抓住直 升飞机与降落伞的连接线。据 Space News 报道，2020 年 4 月 Rocket Lab 已成功测试了其 在空中捕捉正在下降的电子火箭载物台的能力。

SpaceX 的垂直回收

从“猎鹰 9”的回收说起：Falcon 9 火箭一子级垂直回收方式分为两种，一是返回发射场 回收，二是发射方向上落区回收。由于卡纳维拉尔角发射场位于美国东海岸，因此，其 发射方向上落区回收又称海上回收，返回发射场回收又称陆上回收。

海上回收的运载能力损失更小，陆上回收技术难度更低。海上回收时，着陆平台可部署 在火箭一子级落区，一子级在返回着陆时无需大范围的横向机动，从而可以减少对推进 剂的需求，对运载能力影响较小。但海上回收仍需克服诸多挑战：1）建造稳定的海上着 陆平台，能够进行海上精确定位且误差小于 3 米；2）高精度火箭返回着陆控制技术，由 于海上回收平台面积有限，最终一子级落点精度应控制在 10 米误差范围内；3）应对复 杂的海上气象条件。

可回收与重复使用的节省成本分析

Falcon 9 报价拆分：猎鹰 9 当前发射报价为 6200 万美元，我们假定初始发射报价中，火 箭成本、发射测控等费用和利润比为 7∶2∶1，火箭成本约 4340 万美元，其中 SpaceX 已实现回收与重复使用的一子级成本约 3038 万美元（假设一子级占总成本的 70%）。

重复使用究竟节省多少成本？我们假设：1）一子级回收后的回收维修费用为 300 万美元；2）重复使用十次后，一子级成本可降低至初始成本的 10%。因此，在一子级重复使用、 二子级不重复使用的情况下，我们初步测算，回收复用后的火箭成本约 1906 万美元，约 为初始成本的 44%。

中国商业运载火箭公司的机会与挑战

中国商业火箭企业机会：我们预计 2021 年中国将有 20 吨的商业发射运力缺口，商业发 射新力量有望成为有效补充。

► 我们根据各公司官网统计的中国商业卫星星座计划，约有累计 178 吨的发射需求， 假设平均履约周期为 7 年，则每年运力需求为 25 吨。

► 而根据截至2020年2月，航天科技集团官网披露的2021年长征火箭搭载余量来看， 仅有约 5 吨。据此初步测算，2021 年将有 20 吨的运力缺口，我们认为，这部分需 求将亟待商业发射新力量来形成有效补充。

面临的挑战：（1）稳定的入轨能力是民营商业火箭公司形成商业闭环的基石，（2）行业 领头羊 SpaceX 若未来实现二子级回收，全球商业发射的价格或将进一步下降，市场竞争 将更为激烈。

科工火箭：航天科工集团专业打造的商业火箭

航天科工火箭公司是航天科工集团为发展商业航天产业而成立的国内首家专业提供商业 航天发射服务的公司，面向商业航天发射市场推出了快舟系列运载火箭。

快舟系列运载火箭的单位发射价格具有国际竞争力。据新华网报道，国际商业发射中， 小型运载发射报价一般为每公斤 2.5 万至 4 万美元，而“快舟一号甲”火箭的报价不到 2 万美元/公斤，“快舟十一号”报价不到 1 万美元/公斤。

► 快舟一号甲：固体运载火箭，是一型主要为 300kg 级低轨小卫星提供发射服务的通 用型火箭，采用国际通用接口，具有飞行可靠性高、入轨精度高、准备周期短、保 障需求少、发射成本低等特点。

► 快舟十一号：起飞重量 78 吨，近地轨道最大运载能力 1.5 吨，700 公里太阳同步轨 道运载能力 1 吨。主要承担 400 至 1500 公里近地和太阳同步轨道小卫星、微小卫星 单星及多星组网发射任务。此外，快舟 11 号使用的一级发动机也是国内应用碳纤维 复合壳体技术的尺寸最大、装药量最多的固体火箭发动机，具有高质量比、高比冲、 大推力等特点。

创始团队

航天科工火箭技术有限公司的创立依托于航天三江集团（航天科工第四研究院）。

融资

根据航天科工集团官网，科工火箭公司自 2016 年 2 月成立以来，积极开拓国内商业卫星 发射市场。2017 年，完成 A 轮社会融资，募集资金超过 12 亿元。根据投资界的数据显 示，主要股东包括航天三江集团（持股比例 69%）、湖北长江航天投资基金、杭州国核 金研、深圳中军领航、中车股权投资等。

长征火箭：航天一院下属商业火箭公司

中国长征火箭有限公司是运载火箭技术研究院（一院）为满足商业发射需求而改组成立 的商业航天公司。公司是一院指定唯一的商业航天平台公司，是一院商业航天领域的经 营责任主体，是一院商业火箭型谱规划、研制运营、在役火箭商业化改造和商业市场开 拓、一院宇航主业商业融资的平台公司。长征火箭公司具备梯队化的运载能力，可提供 太空专车、顺风车、班车等发射服务。

公司成立于 2016 年 10 月，致力于研发优秀的商业运载火箭并提供系统性的发射解决方 案。根据官网，公司专注于高品质、低成本、快响应的小型智能运载火箭研发，为全球 小卫星及星座客户提供一体化的商业发射服务。截至目前，公司双曲线 1 号已成功实现 入轨发射，可重复使用 15 吨级液氧甲烷火箭发动机焦点一号已成功完成 500 秒全系统试 车。

创始团队

星际荣耀的核心成员完整经历过运载火箭等的全流程研制，在运载火箭研制的平均从业 时间超过 12 年。技术团队中，多人担任过载人航天工程、探月工程等项目的总指挥、总 师、副总师等核心岗位。

融资

根据天眼查数据显示，星际荣耀已完成多轮融资，投资方主要包括鼎晖、经纬、复星锐 正、顺为等投资机构。

蓝箭航天：液氧甲烷发动机试车进展顺利

蓝箭航天空间科技股份有限公司以市场需求为导向，致力于研制以液氧甲烷作为推进剂 的新型动力火箭产品，为市场提供高性价比、安全可靠的发射服务。根据官网，“天鹊” 80 吨液氧甲烷发动机 100%推力已完成 100 秒试车，2020 年 3 月，“天鹊”10 吨级液氧 甲烷发动机通过了 1500 秒长程试车考核。

根据官网，蓝箭航天的国内布局包括两中心、一基地。1）北京研发中心：运载火箭总体 和火箭主动力研发基地。2）西安研发中心：液体火箭发动机系统、单机和部组件等相关 核心产品的研制。3）湖州智能制造基地：保证发动机及运载火箭研制的基础条件，亚洲 最大、国内首家民营火箭和发动机制造及综合测试基地。

创始团队

蓝箭航天组建了专业、多元的研发团队，已经有超过 300 人的团队。公司的创始团队及 中层技术人员，大都拥有在国家航天领域研究的相关背景。

融资

根据天眼查数据显示，蓝箭航天已完成多轮融资，投资方主要包括华创资本、碧桂园创 投、创想天使、金风科技、中冀投资等投资机构。

星河动力：首款固体运载火箭或将于 2020 年首飞

星河动力成立于 2018 年，发布“谷神星”“智神星”两型商业运载火箭研制计划，致力 于为人类低成本、高频次进入空间提供解决方案。

► 谷神星一号：小型固体运载火箭，是公司的第一款固体运载火箭，作为窄带物联网 布网建设、补网发射的主力箭型。计划首飞日期为 2020 年上半年。

► 智神星一号：中型液体运载火箭，是可重复使用的液体运载火箭，定位于一级垂直 回收、重复使用、一箭多星，是未来宽带互联网星座建设的主力箭型。

► 发动机系统：“光年”系列固体火箭发动机、“苍穹”系列液体火箭发动机、姿控动 力装置等。

创始团队

根据官网，星河动力核心研发团队目前共有 50 余人，其中航天相关行业 8 年以上工作经 验人员占比达 90%，主要来自航天科技、航天科工、航空工业集团等，在运载火箭、航 天动力、先进航天飞行器研制方面具有丰富的经验。

融资

根据天眼查及公司官网数据显示，星河动力已完成多轮融资，投资方主要包括普华资本、 梅花创投、华强资本、川商基金、新势能基金、联储创投、野草创投、北航投资、元航 资本、丰厚资本等投资机构。

深蓝航天：液氧煤油发动机已完成变推力长程试车

北京深蓝航天科技有限公司（深蓝航天）成立于 2017 年，主营业务为商业航天运载火箭 发射服务、可重复使用运载火箭产品及相关技术的研发，以液体运载火箭产品及其回收 复用技术的研发为核心技术目标。2020 年 1 月，北京深蓝航天自主研制的“雷霆-5”（ LT-5） 液体火箭发动机完成了首次整机变推力长程试车。

创始团队

根据官网，深蓝航天核心研发团队目前共有 50 余人，其中航天相关行业 8 年以上工作经 验人员占比达 90%。

融资

根据天眼查及公司官网数据显示，深蓝航天已完成多轮融资，投资方主要包括顺为资本、 险峰长青、知卓资本等投资机构。

附录

（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：中金公司）

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