变革、需求与竞逐:商业航天运载火箭新纪元
1、 商业航天运载火箭行业概况
(1)行业简介
运载火箭是将卫星、探测器等有效载荷送入预定轨道的飞行器,主要由三大主系统组成:
运载火箭三大主系统
资料来源:普华有策
(2)行业分类
根据不同的分类标准,运载火箭可划分为多种类型。根据是否可重复使用,运载火箭可分为一次性火箭与可重复使用火箭;在一次性火箭中,根据推进剂的物态,可划分为固体燃料火箭和液体燃料火箭。根据近地轨道(LEO)运载能力,可分为小型运载火箭、中型运载火箭、大型运载火箭、重型运载火箭,具体情况如下:
行业分类
资料来源:普华有策
2、火箭发射场情况分析
(1)全球发射场情况
2024年,全球发射活动最为频繁的发射场是美国卡纳维拉尔角空军基地,共执行71次发射任务(其中SpaceX执行66次),发射量较2023年的59次增长20%。其次是美国范登堡空军基地,全年完成46次发射(其中SpaceX执行45次),其发射量较2023年的30次增长53%。排名第三的是美国肯尼迪航天中心,全年23次发射全部由SpaceX包揽,较2023年的13次增长77%。美国沃洛普斯飞行中心的发射次数有所减少,主要系原本在此发射的"电子号"火箭改为在新西兰欧尼努伊站发射,后者在2024年完成13次发射。
2024年,中国酒泉卫星发射中心共完成21次发射,是2024年我国执行发射任务最多的发射场,但其发射量相比2023年的36次下降42%。排名第二的是西昌卫星发射中心,全年完成19次发射;太原卫星发射中心位列中国发射量第三,全年完成13次发射;文昌航天发射场全年完成8次发射。海南商业航天发射场在2024年正式启用,并成功完成了1次商业发射任务。此外,2024年我国还进行了6次海上发射
(2)中国发射场情况
目前,我国拥有四大传统航天发射场,分别位于酒泉、西昌、太原、文昌,此外还有海南、山东海阳东方航天港两个商业航天发射场。随着低轨卫星互联网工程的推进,商业航天发射需求呈爆发式增长,商业发射场的建设健全将是推动我国商业航天产业发展的关键环节。
2024年东风商业航天创新试验区建设完成,用以保障商业航天运载火箭的发射需求。海南商业航天发射场已建成两个发射工位,其中1号发射工位为长征八号系列运载火箭专用工位,2号发射工位是液体通用型发射工位。
3、火箭发射市场规模
(1)全球市场规模
2024年,全球航天发射创纪录,共完成259次入轨发射,发射载荷2,171吨,较2023年增加17%。美国发射154次,占全球发射载荷的87%;中国发射68次,占8%。
2025年上半年,全球航天发射153次,中国占35次(22.88%),发射入轨2,090颗卫星,同比增长58.45%;中国发射152颗,同比增长92.41%。全球发射服务市场自2020年以来快速增长,主要由星链、OneWeb等大型星座及中国空间站建设推动。星链计划发射4.2万颗卫星,用户达460万。一网星座计划发射7,000多颗卫星,目前有600多颗在轨。预计到2032年,基于这些大型星座组网建设的市场规模将突破500亿美元,年均增长率达13%。
(2)中国市场规模
中国目前在册的卫星星座约100个,规划总数超过60,000颗,根据卫星用途,主要包括通信星座、遥感星座、导航星座、气象星座等类型,其中通信星座卫星规划数量最多,对商业航天火箭发射的需求最为迫切。国内卫星数量超过10,000颗的低轨卫星互联网工程如下:
国内万颗低轨卫星互联网工程
资料来源:普华有策
2020年,中国星网申请了12,992颗卫星的星座,根据ITU规则,需在第9年内完成10%的部署,否则资源可能被收回。因此,“GW星座”需在2029年底前部署约1,300颗卫星。垣信卫星的“千帆星座”计划则在2027年底前部署1,296颗卫星,目标到2030年底完成1.5万颗低轨卫星网络。截至2025年12月,两大星座发射的卫星数量均未超过150颗,显示出火箭发射的巨大需求和广阔市场空间。
4、行业技术水平及特点
(1)运载火箭研制属于高度复杂的系统性工程
运载火箭研制是一个复杂的系统工程,涉及结构力学、材料科学和流体力学等多个学科。该领域具有高技术门槛、长周期和大资本投入的特点,包括设计、生产、试验和发射,需持续迭代优化。由于在极端环境下工作,任何环节失效都可能导致任务失败,因此必须建立完善的技术状态、质量控制和风险管理体系。标准研制流程包括可行性论证、方案设计和样品设计,各分系统通过协调设计和试验验证来满足整体性能,导致长周期和高投入。
(2)一次性运载火箭技术体系趋于成熟稳定
在SpaceX猎鹰9号等可重复使用运载火箭大规模应用之前,一次性运载火箭长期作为人类进入太空的主要工具,自1957年苏联发射首颗人造卫星以来,其技术发展已超过六十年,形成了覆盖重型及大、中、小型的完整系列,满足多元化的轨道任务需求。进入21世纪,各国航天机构和商业航天企业积极研制下一代主力运载火箭,旨在提升性能、降低发射成本,并增强任务灵活性。在可重复使用技术完全成熟前,一次性运载火箭仍将继续发挥重要作用。(3)可重复使用运载火箭代表行业发展核心方向
全球运载火箭产业正经历从一次性使用向可重复使用的深刻技术变革。面向未来太空活动对大运力、低成本、高频次运输的迫切需求,发展运载火箭可重复使用技术已成为关键突破路径。
全球可重复使用运载火箭发展呈现四大显著趋势:
资料来源:普华有策
(4)可重复使用运载火箭面临独特技术挑战
可重复使用运载火箭的研制是高度复杂的系统性工程,需要围绕大规模应用、低成本运营和高可靠性保障三大核心目标,在多个领域持续攻关关键技术。与一次性火箭相比,其在总体优化、导航控制、动力系统等方面面临更严峻的技术挑战。
5)软着陆姿态/速度控制与着陆缓冲协同设计:需实现着陆瞬间姿态与速度的超高精度控制,并确保着陆缓冲机构能快速展开锁定,能够高效吸收冲击能量而不发生结构破坏。
上述技术难题集中于火箭返回段,因其特殊的飞行环境、设计指标及控制算法,对航电系统、动力系统与结构系统在可靠性、可维护性、经济性等方面提出的差异化要求,均与一次性运载火箭存在本质区别。此外,可重复使用设计必须深度融入维修性、保障性考量,构建覆盖全箭的健康管理系统,为规模化复用提供经济性与可靠性的根本保障。
(5)高频次与全重复使用构成未来核心趋势
火箭的高频次重复使用和全重复使用能力将大幅降低进入太空的成本,是可重复使用运载火箭发展的核心目标。目前,一级可重复使用的中大型液体运载火箭已从技术验证阶段迈入成熟应用,成为未来商业航天的重要趋势。接下来,液氧甲烷推进剂与全流量补燃循环发动机技术将支持高频次和全重复使用火箭的发展。面向更宏大的太空开发愿景,超大直径全重复使用运载火箭的研发将引领航天运输进入真正的“航班化”新时代。
5、行业发展面临的机遇与挑战
行业面临的机遇与挑战
资料来源:普华有策
6、进入行业的主要壁垒
(1)人才壁垒
航天行业技术综合性极强,从研发到测试发射需要融合航天工程、力学、材料科学和电子信息等多个学科的人才。目前,高端人才需求迫切,但面临短缺。一方面,航天产业过去由国家主导,商业航天兴起较晚,人才培养体系尚未适应快速发展需求。行业不仅需要技术人才具备扎实的专业知识,还需不断学习新技术以满足变化的需求。另一方面,商业航天企业竞争激烈,吸引和留住核心技术人才难度加大。因此,技术人才的培养与引进成为重要的进入壁垒。
(2)核心技术壁垒
商业运载火箭在可重复使用领域具有高核心技术壁垒,涉及多专业的总体优化设计、气动外形优化及高精度气动力预示。在动力系统方面,需要实现推力深度调节和多次点火;在结构与热防护上,关注着陆缓冲机构和高效热管理。导航、制导与控制要求全任务自适应轨迹规划和高精度着陆控制。同时,液体燃料火箭的发动机循环方式和推进剂选择需长期研发和试验,企业面临巨大挑战。此外,运载火箭必须在极端环境下保持高可靠性,对材料性能要求极高。
(3)全链条系统集成能力壁垒
运载火箭是一个庞大复杂的系统工程,涉及数以万计的零部件与子系统,对全链条系统集成能力要求极高,各部分需高度协同工作。企业要对其进行有效整合、质量把控与进度管理。商业航天企业在资金相对有限的情况下,构建成熟的全链条系统集成能力面临巨大挑战。
(4)研发周期及资金壁垒
商业运载火箭研发周期漫长,一般需要数年甚至数十年。从方案设计、技术攻关、样机制造到多次飞行试验验证,每个阶段都需要大量时间投入,时间价值突出。同时,研发成本高昂,涉及研发设备购置、材料采购、人员薪酬、试验费用等多项开支。研发周期长使得企业在短期内难以见到成效,资金的持续投入又考验企业的资金储备与融资能力,成为商业运载火箭企业发展的重大壁垒。
(5)客户壁垒
商业运载火箭企业通过长时间和多次任务向下游客户证明产品的可靠性,最终得以进入客户供应商名录。企业进入合格供应商名录后,客户出于产品可靠性、合作稳定性、系统匹配性以及前期巨大的验证成本等考量,通常不会轻易更换供应商,最终形成了商业航天领域较高的客户资源壁垒。
(6)体系壁垒
商业运载火箭公司需获得军工资质后,方可开展科研生产活动。相关资质的获取壁垒较高,公司需建立完备的保密制度和质量管理等体系,以及明确对取得许可后保密、安全生产、质量等的监管措施和办法。对于新进入的公司而言,行业具有较高的体系壁垒。
7、行业竞争格局及主要企业情况
(1)美国在卫星制造、火箭发射领域的技术研发实力与服务能力领先全球,以SpaceX、蓝色起源为代表的公司具有从设计、制造验证到发射、运营的能力,使得政府、军方、科研机构等用户从市场购买发射服务的成本显著降低。海外竞争企业主要包括Spacex、蓝色起源(BlueOrigin)、火箭实验室(RocketLab)、联合发射联盟(ULA)、太空发射(NSSL)任务。、萤火虫航天(FireflyAerospace)、阿斯特拉空间技术公司(AstraSpace)等,具体如下:
海外主要竞争企业情况
(2)国内商业运载火箭领域,参与者主要包括航天科技集团、航天科工集团、蓝箭航天、星际荣耀、星河动力、天兵科技、中科宇航、东方空间等。目前我国运载火箭以一次性火箭为主,但随着卫星产业的规模化增长,各国低轨星座项目均需要多星组网覆盖目标区域以构建业务能力、布局频轨资源、提升通信容量,卫星的规模化特征愈发明显,仅依靠一次性火箭无法充分满足更快速度、更高频、更有性价比的发射需求,需要低成本、大运力、高频次的可重复使用火箭。商业运载火箭公司发展势头强劲,促进了我国商业航天的快速发展。
国内主要竞争企业情况
资料来源:普华有策
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