【国新基金年度优秀行研报告暨央企战新产业研究报告之七】卫星互联网激光通信行业:构建空天地一体化,打开百亿级市场|新 · 创见

卫星互联网是利用人造地球卫星作为中继站，通过规模组网构建天地一体化信息网络，为地面和空中终端提供高速可靠宽带接入服务的互联网服务模式，是解决数字鸿沟的关键手段。其核心特征包括覆盖范围广（可覆盖海洋、沙漠等地面网络盲区）、不受地形限制、部署灵活、抗灾能力强，被视为第三代互联网基础设施革命。

低轨卫星（LEO，轨道高度200-1200千米）因低时延（十几至几十毫秒）、高带宽、低成本、广覆盖等优势，成为行业发展核心。低轨卫星通信适合作为地面通信的有效补充，尤其在空间和地面的融合通信中可起到核心作用，在全球覆盖、6G、特种通信方面具有重要的战略价值。

当前通信卫星技术主要集中在中高轨道，但中高轨道卫星并不完全适用于全球覆盖和高速互联。低轨通信卫星在过去的几年中发展迅速，已经逐渐成为卫星产业发展的重中之重。数据显示，截至2022年末低轨通信卫星占当年发射卫星总数的比例已达87.92%；2023年全球共发射2917颗卫星，比2022年增加23%。其中，SpaceX发射1937颗Starlink卫星占所有低轨卫星发射比例82.89%。

全球低轨通信卫星市场规模预计2030年达343.3亿美元，2024-2030年CAGR为13.28%。

卫星互联网产业链涵盖卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营和服务四大环节：

· 上游：卫星制造（核心组件为芯片/板卡、天线）、卫星发射（国内以国家为主导，通信卫星发射数量较少）。

· 中游：地面设备（固定地面站含天线、发射系统等；移动站含集成式天线、调制解调器等）。

· 下游：卫星运营及服务（最大市场板块），包括移动通信、宽带广播、卫星固定服务等。

2023年全球商业航天市场规模4000亿美元，卫星互联网占比超七成（2853亿美元）；产业链价值分布中，地面设备占比52.72%，运营及服务占38.73%，卫星制造和发射分别占6.03%和2.52%。

发展卫星互联网战略意义重大

■ 空天地一体化网络是新基建、新质生产力及6G的核心方向，卫星互联网作为地面通信补充和6G重要组成，下游应用潜力广阔。

■ 低轨卫星频轨资源具有不可再生性和稀缺性，遵循ITU“先到先得”原则，全球竞争白热化。LEO轨道仅能容纳约10万颗卫星，全球申请数量超9万颗，其中美国超5万颗、中国超3万颗。目前我国通信卫星主要依托中高轨道卫星布局，天通一号卫星作为我国成熟的GEO卫星星座，已实现广泛应用；尽管在高轨通信卫星领域取得显著进展，但低轨卫星星座建设进度仍相对滞后，亟需奋起直追。

■ 低轨卫星网络自主可控关乎国家信息安全。未来，在联合作战、侦察等军事领域作用关键。

低轨卫星竞争呈现“一超多强”格局

■ SpaceX（美国）：Starlink计划部署4.2万颗卫星，截至2025年底累计发射超10000颗，2025年星链收入超100亿美元，全球用户达920万，覆盖超过150个国家和地区。

■ 中国：追赶势头强劲，核心星座包括无线电创新院CTC星座（近20万颗）、中国星网GW星座（12992颗）、上海垣信G60千帆星座（15200颗）、蓝箭鸿擎鸿鹄星座（10000颗），目前多处于试验阶段，需加快组网进程。

核心驱动

■技术逐步成熟：低轨卫星技术、小卫星批量化生产、一箭多星及火箭回收技术发展，有效降低建设成本。

■ 频轨资源稀缺：L、S、C频段近乎饱和，Ku、Ka频段趋于紧张，频轨资源抢占迫在眉睫。

■ 军事意义重大：国防安全需求驱动低轨卫星网络自主可控，成为现代战争关键装备。

■ 商业价值潜力：6G将推动星地一体融合组网，卫星互联网成为6G核心基础设施，商业应用空间广阔。

■ 国家政策驱动：国家层面，“十四五”规划、新基建政策持续发力，2023年中央经济工作会议首次提及“商业航天”，2024年其被写入政府工作报告，海南国际商业航天发射中心实现首次发射；地方层面，北京、上海、湖北等多省市出台专项政策，聚焦卫星制造、发射、应用等环节，打造千亿级产业集群。

空间激光通信是以激光为载波的宽带无线通信方式，核心优势包括通信速率高、方向性强、保密性好、组网灵活，且终端具有体积小、重量轻、功耗低的特点。目前因大气环境下技术瓶颈尚未突破，该技术主要应用于星间通信，同时已在卫星/地面、卫星/飞机、飞机/地面等链路开展应用，美国、欧洲、日本、中国等国家和地区已实现关键技术突破并完成多项试验验证。

资料来源：行研小组整理

在卫星互联网产业链中，激光通信终端归属于卫星制造环节的卫星载荷，是通信、遥感和导航卫星的重要组成部分，在星间建链、星地数传和星间测距方面具备独特应用优势。

■ 通信卫星：借助星间激光链路全球组网，扩大通信系统的覆盖范围，解决地面测控站星地数传的地域局限性，同时相比传统微波通信能够携带更多信息。

■ 遥感卫星：借助激光通信在星间和对地实时、高速、无损传输高分辨率的遥感影像。

■ 导航卫星：利用激光建立可靠的星间通信链路、提高导航卫星的星间测距精度以及星间通信速率，从而提高导航卫星系统的自主精确定轨能力和空间星体探测能力。

技术趋势分析

卫星通信形成“微波+激光+毫米波”协同发展格局，激光通信成为宽带通信核心方向。其中：

■ 微波通信：技术成熟、覆盖广，但带宽有限，难以满足指数级增长的通信容量需求，逐步退居窄带物联基础角色。

■ 激光通信：具备高传输速率、大带宽、低功耗、无频段限制、抗干扰性强等优势，成为空间链路搭建的主要技术手段，海外Starlink已大规模应用，验证其可靠性与市场前景。

■ 毫米波/太赫兹通信：毫米波作为星地互联保障，太赫兹尚处于实验研究阶段，产业成熟度低。

从卫星通信激光制式来看，激光通信分为相干与非相干两大路径，未来超远距、高速传输将向相干技术倾斜。

■ 非相干通信（直接探测）：接收机结构简单、成本较低，技术难度小，但传输距离＜10000km，速率＜40Gbit/s，仅适配低轨短距离通信需求。

■ 相干通信：接收灵敏度高于非相干1-2倍，支持BPSK/QPSK等多维度调制检测，速率可达100-400Gbit/s，传输距离＞10000km，适配深空、长距离高速传输场景，Starlink激光终端已采用该技术实现100Gbps以上传输。

激光通信终端按照建链应用场景分为高高型、中中型、低高型、低低型和微小型五类，其中微小型是在低低型链路类型终端设备基础上的补充，用于微纳卫星之间的激光建链，主要采用非相干技术，低低型以上链路建链则主要采用相干技术。未来，激光通信终端会继续向小型化、轻量化和系列化发展。

激光通信终端载荷主要配套通信卫星应用，常规配置4套终端（同轨2套+异轨2套），遥感卫星、导航卫星常规配置2套，以满足星间传输需求。

激光通信系统由光机、ATP跟瞄、通信三大系统组成，技术难点集中在多环节优化：

■ 光机系统：核心为光学天线设计与结构件选型，主流包括透射式、离轴反射式、同轴反射式望远镜，需平衡光学性能、重量、成本与生产可实现性，关键难点在于光路匹配与高精度结构加工。

■ ATP跟瞄系统：通过“粗跟踪（伺服转台+大视场相机）+精跟踪（快速振镜+高帧频相机）”双闭环设计，实现快速捕获与高精度对准，技术难点在于结构选型与算法优化。

■ 通信系统：发射端需突破高速率光模块、光放大器温漂控制难题；接收端需解决背景光干扰、噪声抑制问题，依赖低噪声放大、TEC制冷等技术。

激光通信产品开发难点在于设计时的产品定型、分系统（光机、跟瞄、通讯）硬件设计及算法开发，需具备不同系统模块化能力及算法补偿优化能力，其次为生产中的工艺优化及检测测试能力储备。

机载产品原理设计及结构构造同星载产品整体较为一致，差异主要集中于大气环境下的复杂性导致需对机载产品内部器件做保护处理，同时机载产品在快速移动条件下需增加陀螺仪、惯导等提升内部跟瞄系统定位精度，因此导致机载产品成本较星载产品略有提升。

美国、欧洲通信卫星研究分别由NASA和欧洲航天局（ESA）等机构主导，其中NASA早期联合高校机构共同开展激光终端研发，欧洲由商业公司承担ESA或德国航天中心（DLR）机构开发任务。

中国第一次星地激光通信在轨试验“海洋二号”卫星激光终端由哈工大研发并于2011年成功入轨，随后2016年发射的“墨子号”量子卫星由中科院上海光机所等单位联合研发，2020年由LaserFleet公司开发的“行云”激光通信载荷入轨标志着中国卫星激光通信终端正式迎来商业公司入局。

目前，我国空间激光通信行业处于发展初期，受产品力驱动，技术可行性、产品性能和成本为核心考量因素。

行业发展驱动因素

■ 规模化组网需求：全球卫星数量激增，数据量呈几何级增长，亟需星间与星地超高速传输通路，激光通信成为空间互联网络核心支撑。

■ 高速数据传输刚需：传统微波通信带宽受限，难以满足高分辨率遥感影像等大容量数据传输需求，激光通信的高带宽、抗干扰优势凸显，有望成为卫星标配载荷。

■ 国际标杆引领：SpaceX Starlink大规模应用激光星间链路，累计搭建9000余个太空激光链路，验证技术可靠性，推动全球行业技术路线明确。

行业核心竞争要素

■ 技术领先能力

1）通信速率：当前商业成熟终端主流速率已达100Gbps（如SpaceX Gen 4/5），未来通过高阶调制（QPSK、M-QAM等）和光复用（偏振、波分复用等）技术，有望向Tbps量级演进。

2）捕获跟踪：需具备“粗跟踪（大视场相机+伺服转台）+精跟踪（高帧频相机+快速振镜）”双闭环设计，抑制光束扰动，保障动态建链与稳定传输。

3）通信体制：相干通信灵敏度比非相干高20dB（100倍），适配深空场景；非相干通信成本更低，适用于低轨短距离场景，需根据应用场景精准适配。

■ 可靠性与成本控制平衡

1）环境适应性：终端需耐受太空高温、低温、真空、辐射等极端条件，具备优良热控、抗辐射及机械稳定性。

2）核心能力：关键在于光模块、精密结构件自研能力（如航天级轴系加工精度＜1微米），通过标准化组件降低定制成本，依托自动化测试产线提升量产效率。

3）供应链管理：依赖耐辐射光学镀膜、低热膨胀系数复合材料等特种供应链的稳定供应。

■ 商业化与市场布局

1）在轨验证：成功案例数量与适配场景丰富度直接影响竞争力，需积累多轨道、多卫星类型的在轨应用经验。

2）客户结构：与军方、政府合作可获取稳定订单，绑定商业星座（如星网、垣信）能保障长期需求。

3）生态绑定：国际头部企业通过垂直整合与军方合作建立壁垒，国内企业需突破光学组件、算法等“卡脖子”环节，切入国家核心星座计划抢占先发优势。

空间激光通信终端的竞争本质是“技术领先性+规模化成本控制+生态绑定”的综合比拼。

行业空间与发展限制

2023年，中国激光通信终端市场规模为0.6亿元，其中星载激光终端为0.4亿元。随着卫星发星规模扩大、飞机激光载荷部署率提升，预计2024-2028年进入爆发期，核心驱动包括：星网、G60千帆等计划2025年后年均发射卫星超千颗，激光终端搭载率逐步扩展；规模化生产推动终端单价预计从2023年的115万元/台降至2028年的83.5万元/台，降幅约27%。预计到2028年，中国激光通信终端市场总体规模将达到77.6亿元，其中星载激光终端规模为60.7亿元，机载为16.8亿元。

当前中国火箭以中型为主，国家队为主力军，2024年中国商业化和国家队火箭运力分别为43.5吨、204.3吨，分别对应87颗、409颗卫星；随着商业航天的发展，到2029年，中国商业化火箭运力将上升至1527.1吨，至少可搭载3054颗卫星，国家队火箭运力上升至749.3吨，可搭载1499颗卫星；2027年之前火箭运力是卫星发射的关键制约因素。

国际公司

国际市场由美国、德国企业主导，技术成熟度与商业化程度领先，形成“技术迭代+规模化量产+生态绑定”的竞争优势。

■ SpaceX（美国）：行业标杆，自研激光终端搭载Starlink卫星规模化应用，累计搭建9000余个太空激光链路，单链路传输速率达100Gbps，最高速率200Gbps。通过全产业链垂直整合（卫星制造、火箭发射、运营服务），实现年产近万台终端。技术上采用全MCU电子学架构，开发效率领先。

■ Tesat（德国）：空客子公司，专注通信载荷研发，推出SmartLCT、SCOT等4大系列产品，传输距离可达45000km。拥有6.3万平方米工厂，年产千余台终端，其产品已适配美国SDA标准（覆盖2.5Gbps至100Gbps级别），2023年为美国SDA提供168个激光终端，商业化订单稳定。

■ Mynaric（德国）：产品覆盖星载、机载、地面设备，CONDOR MK3终端重量＜20kg、功耗＜60W，通信速率10Gbps，指向范围广（AL±175°、EL-60-85°）。与诺斯罗普·格鲁曼、雷神等企业深度合作，2023年为SDA Tranche 1星座提供231个终端，在售订单300-500个。

■ 其他企业：美国Space Micro推出μLCT系列终端，最高速率200Gbps；法国Thales Alenia Space拿下加拿大Telesat规模化订单，聚焦星地通信场景。

综上，目前美国和德国的激光通信技术处于领先地位，起步较早并且有成功商业化和小批量生产的企业出现，都在向小型化、高速率和低成本方向努力，共同目标是实现100Gbps、功率100瓦、单价10万美元的批量产品。各家公司主攻的目标市场是政府和军方，充分说明激光通信所带来的高保密性和高速度将是未来通信领域的核心技术，是各国必争之地。另外，Starlink的成功表明星间激光和星地微波将成为卫星互联网的标准架构，减少地面站的投建，依托高通量激光骨干网络的卫星互联网将是未来大势所趋。

国内公司（商业公司）

■ 蓝星光域：行业领跑者，技术源于上海技物所，实现“设计-零件-组件-终端”全链路自研，核心部件100%自研。2022年实现星间终端在轨零突破，目前多台产品在轨，首批星网二期招标份额占比较高，产品通过中国星网交付验收。

■ 极光星通：团队源自中科院空间中心，开发多形态激光终端，“极光星座01/02星”累计在轨通信超200小时，完成全天候稳定建链，商业化进展稳步推进。

■ 南京英田光学：深耕精密光学系统，为“嫦娥工程”“天问探火”提供核心部件，2020年SG10-1紧凑型终端在轨应用，聚焦国防科研院所定制化需求。

■ 氦星光联：团队背景涵盖航天院所与华为半导体所，主营航天级通信模块，技术积累深厚，目前产品处于研发验证阶段。

在激光通信领域布局的央企，主要包括航天科技集团旗下的研究所——空间电子信息技术研究所和航天电子技术研究院。研究所技术能力较为先进，在定制航天卫星领域及先进技术课题领域具有明显优势。但研究所均为单一项目制，且部分光机核心组部件外协，降低研制成本动力不足，研制成本过高和研制周期较长等问题比较显著，大批量商业化产品能力偏弱，难以满足大规模卫星星座批量快速组网的需求。

■ 中国空间技术研究院西安分院（504所）

作为中国航天科技的中坚力量，504所代表着我国通信卫星技术发展的最高水平，是我国卫星导航系统建设的主力军，是我国卫星遥感技术领域的领跑者，是我国地面、海上、天基测控技术领域和星间链路技术领域的开拓者，是我国星载天线、空间数传系统、空间微波产品研制的核心力量。504所致力于我国卫星激光通信链路建设，从零起步，为多颗卫星提供了10余台激光终端设备，使中国成为世界上首次验证多种不同类型星间激光链路的国家。

504所具备较强的高成本星载LCT整机集成能力，相干通信部分自主研发，技术优势明显，整机80%以上光机核心组部件外协。目前该所有数台产品在轨验证，多个型号短时间通信成功验证。

■ 航天科技九院（704所）

航天科技九院，即中国航天电子技术研究院，是中国航天遥测与测控技术的开拓者和国家遥测技术中心研究所，是航天电子信息产品及系统领域的重要骨干研究机构，是我国最早开展卫星导航应用技术研究和产品研制的单位之一，是遥测领域国家军用标准和航天行业标准的主要制定者。

704所现已形成包括测控通信与卫星导航、精确制导与信息对抗、MEMS与传感器、卫星有效载荷等四大类专业和以微波与天伺馈技术为基础的“4+1”专业格局。该所具备星载LCT整机集成能力，相干通信部分自主研发，整机80%以上光机核心组部件外协。目前有多个产品在轨验证，已有型号产品短时间通信成功验证。704所研制的北斗三号关键载荷导航信号生成器和上行注入处理机、技术水平全国领先的激光星间链路终端、链路跳扩频码设备等重要载荷，是北斗卫星系统的重要组成部分，并曾于第十三届中国国际航空航天博览会展出微小卫星激光通信终端等产品。704所在激光载荷终端领域具有深厚技术积累和丰富研制经验，其产品和技术在多个国家重大航天工程中发挥了重要作用。

（一）高效组建低轨卫星星座是发展卫星互联网、构建未来空天地一体化网络的关键环节

低轨通信卫星凭借低时延、强信号、高覆盖、低成本的优势，成为各国通信卫星发展主力，兼具商业、战略与军事多重价值，是构建空天地一体化网络的关键基础设施，深刻影响国家信息安全格局。我国低轨卫星起步较晚，但星网计划、垣信G60千帆星座、鸿鹄三号等巨型星座有序推进，关键技术持续突破，在频轨资源“先到先得”的国际竞争下，卫星互联网建设有望全面提速。低成本批量生产是核心要求，小卫星模块化批产、一箭多星及火箭回收等技术，将有效降低行业建设成本。

（二）星间激光通信是卫星互联网产业链的核心一环

空间激光通信融合无线电通信与光纤通信优势，具备通信速率高、轻量化功耗低、无频段限制、抗干扰性强、安全性高的特点，已成为下一代卫星通信组网的标准架构。未来卫星互联网将形成“星间激光传输为主、星地相控阵微波/激光传输为辅”的网络架构，激光通信终端作为组网核心节点，市场需求将持续释放。保守估计2028年中国激光通信终端市场规模将达77.6亿元，其中星载60.7亿元、机载16.8亿元；2027年前火箭运力可能制约卫星发射，若火箭技术迭代达标，2028年后可满足运力需求。

（三）空间激光通信终端的核心竞争力体现在技术突破、成本控制与商业化能力的多维整合

技术层面，当前激光通信速率已达10Gbit/s，未来通过高阶调制（QPSK、M-QAM等）和光复用技术（偏振/波分复用），有望突破百Gbit/s；高精度捕获跟踪系统采用“粗跟踪+精跟踪”双闭环设计，可有效抑制光束扰动；相干通信（适配深空场景）与非相干通信（适配低轨场景）需按需适配，平衡性能与成本。

成本与生产控制层面，需兼顾极端环境适应性（抗辐射、热稳定性）与量产效率，核心在于光模块、精密结构件自研能力（如航天级轴系加工精度＜1微米），通过标准化组件降本、自动化测试产线提效，同时保障耐辐射镀膜、低膨胀材料等特种供应链稳定。

商业化层面，在轨验证规模与场景覆盖广度直接影响竞争力，头部企业通过绑定军方/政府订单及商业星座建立壁垒。国内企业需依托政策支持，突破光学组件、算法等“卡脖子”环节，加速切入星网、垣信等国家星座计划，以技术验证与客户绑定抢占先发优势。

（四）国际上Starlink引领行业应用，国内科研院所底蕴深厚，初创商业公司未来可期

国际上，美国、德国激光通信技术领先，SpaceX Starlink的成功验证了“星间激光+星地微波”的标准架构。国内方面，科研院所（如504所、704所、上光所）技术底蕴深厚，主导国家重大任务，但受单一项目制、核心部件外协等限制，存在成本高、周期长、产能不足等问题；初创商业公司（蓝星光域等）凭借体制内技术背景与企业化运营效率，实现快速研发、批产及在轨验证，未来伴随卫星互联网组网提速，商业激光通信终端企业投资价值凸显。

■ 宏观经济风险

当前我国宏观经济发展仍然面临诸多不确定性，若宏观经济复苏不及预期，将对行业发展产生不利影响。

■ 政策法规风险

作为国家重点扶持的战略性新兴产业，国家可能会出台新的政策和法规来规范指导产业的健康发展，相关调整可能会对行业的生产运营和投资决策产生影响。

■ 技术变革风险

技术突破不及预期风险。激光通信终端建设技术门槛高且投资大，各环节涉及技术研发及成本直接影响建设进度及规模，因此存在相关技术发展及降本不及预期风险。

■ 市场风险

如需求不及预期风险、卫星频率和轨道资源竞争风险、资金投入与回报风险、配套设施发展不及预期风险等。