一個沒有星際航行的人類未來始終是暗淡的。

編者按：本文來自微信公眾號 星船知造（ID:xingchuanzhizao)，作者：南庭芥，編輯：唐元元，微新創想經授權轉載。

費米悖論，一個關于星際旅行和外星人的科學悖論：如果廣袤宇宙中存在大量外星文明，為什么我們至今沒有發現外星人或者外星物品？

和費米悖論有關的眾多猜測中，星船知造注意到一種：元宇宙發展太好，外星人大門不出二門不邁，都在家打游戲呢。

今天人類的想象力正同時向多個方向探索：向內，對虛擬世界的求索造就了今日元宇宙、人工智能、腦機接口等賽道的火熱。向外，也從未停下向太空邁進的腳步。

畢竟，無論現實世界如何發展，虛擬世界如何繁榮，一個沒有星際航行的人類未來始終是暗淡的。

我們星際航行踏足的第一片領地是地球的自然衛星。

月球，一片尚未開墾的處女地。

美國于1961年開始“阿波羅計劃”。1969—1971的三年間，美國曾成功登月6次。近日，美國NASA航天局局長Bill Nelson稱，在美國新一輪“阿爾忒彌斯計劃”登月計劃中，將送4名宇航員在月球停留300天（stay there for up to 300 days）。

但即使在美國，也有不少人認為，“阿波羅登月是假的”。因為如果是真的，時隔50多年，為什么沒有一個美國人再次踏足月球？

50多年前，只有美蘇開展太空競賽。今天，登月更是一場綜合實力的比拼。登月所需的各類技術只是先決條件之一，同樣重要的是，讓技術落地的能力。這個能力，就是產業鏈的協同制造。

支撐各國宇航員前往月球的背后，存在著一條巨大的航空航天產業鏈。它們匯聚成真正的“登月力量”。一旦產業鏈核心環節出現缺失、產業空心化等都將讓登月難度指數級上升。

以美國“阿爾忒彌斯計劃”、中國“探月工程”等為代表，各國今日的登月計劃有更多任務、更高追求。

比如在月球建立衛星互聯網，搭建通信網絡，就是中國“探月工程”的一項重要任務，它也可能是地球的衛星互聯網競賽的2.0版本。

7月12日，藍箭航天的朱雀二號遙二運載火箭成功發射，這是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭。

液氧甲烷，作為目前全球公認的低成本可重復使用火箭的主流推進劑，相比目前技術比較成熟的液氧煤油發動機更具優勢，僅次于液氫液氧推進劑。

馬斯克的“星艦”火箭、貝佐斯的藍色起源研發的BE-4，以及中國運載火箭技術研究院在研的新一代重型火箭長征九號，均采用了液氧甲烷發動機作為研發方向。

下文星船知造就中國航天產業鏈中的部分環節略作展開。這條由導彈、火箭、衛星、空間飛船以及深空探測器等航天裝備構成的科技鏈，決定了中國能走多遠、飛多高。

碳纖維：國產材料保障中國航天

減重，是航天飛行器結構設計與制造中考慮最多的問題之一。

碳纖維，正是結構減重的利器，也是航空材料主要三大細分賽道之一（碳纖維、高溫合金及鈦合金）。一般來說，碳纖維不會直接使用。通常以碳纖維為增強體，與樹脂、金屬、陶瓷等為基體結合形成為碳纖維復合材料。

位于嫦娥五號探測器系統最頂端的上升器，使用碳纖維復合材料，做到了結構自重占整器重量（ 769 kg ）僅6. 2% (47. 758 kg) ，低于標準比例的7.6%。

2022年11月，NASA 新登月計劃第一次發射的無載人火箭Space Launch System（SLS）的外殼也采用了橘紅色的碳纖維復合材料。

再以上海航天八院抓總研制的新一代運載火箭為例，若能在現有金屬貯箱的基礎上減重30%，火箭的運載能力就會提升6%。在此基礎上，火箭可以多搭載300公斤的載荷。對運力價格以克計的運載火箭來說，減重的重要性毋庸置疑。

碳纖維可按照力學性能、纖維數量、原絲類型進行分類。目前，國外應用較多的碳纖維包括 M40、M40J、M55J 和 M60J級高強高模碳纖維。

航天碳纖維是典型的“量少、價高”。2022年，全球碳纖維需求的應用領域中，航空航天軍工領域占比僅14.9%。

太平洋證券數據顯示，在2020年以前，航空航天領域碳纖維復材需求量僅在5%左右，但價值量（金額）卻占到近40%。

碳纖維復材的自給自足，對保障航天事業順利進行，對提高我國碳纖維行業進入高質量發展至關重要。2022年，是碳纖維行業國產替代的一個里程碑：國產用量首次超過了進口用量。

中國國內碳纖維需求量，曾長期處于“低水平”發展階段，主要仰賴于進口產品。2018年，我國國內碳纖維需求量約為3.1萬噸，但是自給率只有29%。

直到近幾年，市場發生了天翻地覆的變化。國產碳纖維市場份額增速驚人。

從2019年的31.7%，2020年的38%，2021年的46.9%，到2022年，碳纖維自給率達到60.5%。根據賽奧碳纖維《2022全球碳纖維復合材料市場報告》顯示，2022年中國市場碳纖維需求總量為74429噸，其中國產碳纖維供應量為45000噸。

星船知造總結國產替代跑出加速度的兩大原因。二者缺一不可，同步共振——1，持續擴大國內市場規模。2，不斷突破技術瓶頸。

2021年，中國大陸地區首次超過美國，成為碳纖維全球最大產能國。當年碳纖維產能達到6.34萬噸，占全球總產能比重超過30%。

2022年國內碳纖維需求占全球比值約55.1%，成為全球第一大碳纖維消費市場。碳纖維需求的應用領域，主要得益于下游的風電葉片和體育休閑——兩者拉動明顯。2022年，這兩大領域相關的碳纖維需求總和超過了43.5%。

但狂飆的碳纖維市場之下，中國碳纖維在航天領域的產能，卻還是一度保持“慢速度”。

根據百川盈孚，截至23Q1國內碳纖維總產能10.32萬噸，但23Q1新增1.4萬噸均為T300級（T300級合計占比達72.9%，T700/T800產能占比僅為21.5%。

“T”代表了技術難度，航天領域利用的正是T700/T800為主的“高T”產品。

高價值的“高T”產品的產能占比較小，導致的結果是中國仍然是高端碳纖維進口大國。產能階段性過剩則主要集中在T300等通用級碳纖維領域。

國產替代通常有一個循序漸進的過程。在碳纖維領域，先把“低T”產品做大，獲得資金，有助于對“高T”高性能產品的技術攻堅。二者彼此共生。

有了這個基本概況的了解，再來看碳纖維航天領域，就能得到更精準的全貌。

碳纖維在高端應用領域的核心訴求仍是性能突破。高性能進口比例不低，因此，以日本東麗為首的老牌碳纖維公司，在這一領域仍然賺取了大量利潤。參考太平洋證券數據：軍用碳纖維價格在3000-4000元/公斤，復材價格更是達到上萬元/公斤，相比之下，民用碳纖維價格僅為約300元/公斤或更低。

“高T”和“低T”產品，二者價格相差10倍。處在碳纖維產業鏈上的企業，一旦綁定了航天軍工的訂單，會呈現高毛利的特征。

從全產業鏈看，制造碳纖維產品的上游原絲端與中游復合材料，是碳纖維產業鏈的核心環節。僅原絲的制造成本就占了碳纖維的51%。

在原絲領域，吉林碳谷市占率達50%左右。2022年，吉林碳谷國內碳纖維原絲產銷量5萬噸以上。

“吉林系”的吉利化纖集團在擴產能上，2022年實現了這一領域無人企及的神話：一年內，吉利化纖的原絲產能增加了50,000噸，碳化線產能增加了26,000噸。吉林化纖2023年一季報顯示，凈利潤1207.77萬元，同比大增124.65%。

原絲環節下一步，是碳纖維產品。

業務重點涉及航天軍用的企業，以中簡科技為代表，生產ZT7（性能優于同等級別下日本東麗的T700產品)及以上級高性能碳纖維系列產品，用于飛行器主承力結構件。

2012年中簡科技生產的ZT7系列國產高性能碳纖維，首次真正應用在我國自主研發的航空航天裝備上，打破了國外的技術封鎖和限制。2020年11月13日，中簡科技獲得國家級專精特新“小巨人”稱號，是第二批獲得此稱號的公司之一。

日前，中簡科技官方發布消息表示，已具備更高性能的ZT9系列（T1000/T1100級別）碳纖維的產業化能力。對于中國航天碳纖維，或將進入一個新階段。吉林化纖2023年一季報顯示，中簡科技凈利潤1.48億元，同比增長63.67%。

主攻軍民兩用碳纖維的光威復材，生產上正在大力推動碳纖維T700級、T800級的產業化。誰能夠先拿下T800級，亦是商戰勝敗的關鍵。

以上代表性企業中，中簡科技因航天軍用業務占比大，毛利率相對最高，2022年達75.63%。光威復材的碳纖維業務板塊的毛利率，也維持在70%以上。

《中國制造2025》中提到，到2020年，國產碳纖維復材要滿足大飛機技術要求，其用量達4000噸以上，到2025年基本實現高性能碳纖維的自主保障。

2022年12月9日，國產大飛機C919正式交付。作為國內首個使用T800級高強碳纖維復合材料的民機型號，碳纖維復材占C919機身重量的11.5%。

光威集團董事長陳亮曾評價日本廠商對國內的碳纖維供給，“全面漲價之外，高興才給你點，不高興就不給”。中國碳纖維受制于人的時代正在過去。

國產碳纖維在航天領域的速度，超過了業內預期。2022年，除了以T1100級，IM10級和M60J級等碳纖維為代表的頂級品種，其他“高T”產品均已經或正在實現工業量產。

衛星互聯網：差異化競爭，6G空天地一體化挑戰

中國打算讓月球也通網。

探月四期工程推進之際，中國探月工程總設計師、中國工程院院士吳偉仁宣布未來計劃在月球上建立互聯網。

借助月球互聯網，可以實現在地月及行星際之間，進行通信、導航、遙感等功能。而通信、導航、遙感，三大功能正是地球衛星互聯網的基本能力。

世界范圍內，美國有“月球網”項目，歐洲有“月光計劃”。但建立月球互聯網，我們可能比其他國家走得更快。2018年5月21日，探月工程嫦娥四號任務，“鵲橋”號中繼星發射升空。當嫦娥四號遠離地球，在月球背面執行任務時，可以借助“鵲橋”實現通信。

“鵲橋”是世界首顆運行于地月拉格朗日Ｌ2點的通信衛星。2024年，鵲橋二號中繼星將升空，為后續嫦娥六號、七號、八號任務提供中繼通訊服務。

歐洲航天局的“月光計劃”遲至2024年才會發射首顆月球通信中繼星。美國國家航空航天局等機構要去月球，也需要和中國“鵲橋”合作。

在月球搭建互聯網，某種程度上可以理解為“地球衛星互聯網的翻版”。

中國探月工程讓月球通網的故事，已經寫在地球衛星互聯網這一集里。

中國發展衛星互聯網，星鏈是競爭對手之一。

馬斯克的“星鏈”衛星在源源不斷涌入近地軌道。2023年6月12日，SpaceX總計第87次“星鏈”組批發射完成，這也是今年以來“星鏈”組網發射的第20次。至此，“星鏈”衛星總計升空數量達到4595顆，其中2023年已升空數量為929顆。

和“星鏈”衛星對標并極具競爭實力的是中國星網。2021年4月28日，中國星網正式成立。7月9日，長征二號丙運載火箭成功將中國的“衛星互聯網技術試驗星”發射升空，中國星網建設邁入了實質性階段。

截至2022年底,全球在軌航天器數量達到7218個，其中美國4731個，占全球總數的65.5%; 中國704個，占全球9.7%，穩居世界第二。

導航衛星之中，美國GPS，一共有24顆衛星；中國北斗導航衛星在軌46顆。中國成為世界上第三個獨立擁有全球衛星導航系統的國家，已有120余個國家和地區使用北斗系統。

世界各國在發射衛星前，需要向ITU（國際電信聯盟）申報，該機構負責分配衛星的頻軌資源，據“先到先得”的基本原則進行協調。所以馬斯克狂放衛星，不妨理解為“搶太空資源”——搶占軌道坑位和頻譜。

因軌道存在分層，后來者尚有機會。真正讓各國展開衛星互聯網競賽的紅線，是頻率。好的頻段競爭非常激烈。它直接決定了導航系統的品質。

首先，不同頻段的信號差異很大。

例如在0.3Hz~10GHz頻段間，通信損耗最少，被稱為“無線電窗口”；其次是30GHz附近頻段，損耗也相對較小，被稱為“半透明無線電窗口”。

而被稱為“黃金導航頻段”的最優頻率資源，早在上世紀就已經被美國和蘇聯幾乎搶光了。

對于其他國家來說，只能搶占為數不多的剩余次優頻段。

美國的星鏈、中國的星網，主要在近地軌道提供寬帶通信。面對強勢擴張的星鏈，在頻段競爭中，中國星網走差異化的道路。

中國“星網”申報的衛星頻段落在于Q/V頻段，一定程度上避開了最擁擠的KU\KA段，降低了申報難度。但建設成本也會增加。

在月球互聯網的建設上，中國有一定的領先優勢。那么問題來了，為什么我們在地球衛星互聯網建設上相比星鏈看起來優勢并不太明顯？

一大原因是，中國基站實在太發達了。

互聯網發展至今，基本形成了地面通訊網絡與衛星互聯網兩種形態。

中國憑借強大基建能力，讓廣大農村地區也能輕松上網。2020年中國4G網絡覆蓋率就已經達到98%；截至2021年11月行政村已全面實現“村村通寬帶”，累計支持全國13萬個行政村光纖網絡建設和6萬個農村4G基站建設。2021年底，國內所有地級市、98%縣城城區和80%鄉鎮都能被5G信號覆蓋。

放在全球來看，這是非常炸裂的輻射范圍。全球只有75%的農村人口接入4G網絡，其中88%處于3G覆蓋范圍內，12%仍然使用30多年前推出的2G網絡。

（更多通信相關內容，可點擊星船知造《危機下的中美新基建狂潮》）

上世紀八十年代起，微軟資助的Teledesic和摩托羅拉公司銥星星座都曾試圖建設衛星互聯網，取代地面互聯網。這一批先行者統統以失敗告終，未能挑戰地面通信網絡的普及。

結局現在大家都知道了。從2G、3G、4G到5G地面通信網絡提供的蜂窩數據，以高性價比成為全球主流的通信手段。

可能改變競爭格局的是6G。6G的傳輸速度最高可達5G的100倍，通信時延是5G的十分之一甚至更低。更重要的是，6G能借助衛星互聯網通信等技術，實現空天地一體化的全球無縫覆蓋。

近日，中國信通院牽頭立項的《衛星國際移動通信（IMT）未來技術趨勢》正式獲得通過，這是國際電信聯盟無線電局（ITU-R）立項的首個面向6G衛星的研究項目，標志著面向未來的星地融合技術標準化工作邁出了一大步。

目前衛星互聯網的產業鏈價值重心，正在向終端及運營服務轉移。

根據SIA數據，2021年衛星服務實現收入1180億美元，占衛星產業的比重達到42.3%。

兩點原因讓中國持續發展衛星互聯網成為必然。

首先是國家安全。美國曾運用GPS導航衛星，在不熟悉地形的情況下橫穿伊拉克西部沙漠。美國有GPS、歐洲有伽利略，中國也必須發展自己的北斗導航系統——防止受制于人。

其次是商業角度。在過去，發射火箭看上去像是在太空放煙花。有去無回，單次發射花費巨大。SpaceX的獵鷹9號目前已實現火箭多次重復發射。獵鷹系列火箭為目前成本最低的運載火箭。在重型火箭方面，長征9號可回收火箭也正在研制。

中國衛星互聯網的一個當務之急，就是用更大的市場需求，來牽引整個產業鏈的持續升級。無人駕駛等技術的真正落地，也離不開地面網絡與衛星互聯網的推動。

值得一提的是星鏈火箭的商業模式。星鏈火箭采用的是自研火箭，負責從發射到運營的一條龍服務。而由國家主導的中國星網，類似三大運營商的定位，衛星需要其他供應商企業來提供。

2023年7月13日下午3時，中國舉辦了首次火箭競拍。有衛星發射需求的企業都可以通過競拍的方式，拍下進入太空的機會。競拍的火箭是航天科技集團八院研制的長征六號丙運載火箭，起拍價格為每公斤8萬元。

衛星互聯網的搭建，商業衛星市場的爆發，背后都離不開國家集成化半導體設計制造等能力的提升。

尾聲

地球上的貴金屬元素，大多來自超新星爆炸。比如黃金并不產自地球。人類追逐迷戀的，從來都是璀璨的星辰。

五十多年前的7月20日，阿姆斯特朗登上月球。今年7月，中國航天領域也發生了兩件大事——7月9日，長征二號丙運載火箭成功將中國的“衛星互聯網技術試驗星”發射升空；7月12日，朱雀二號遙二運載火箭成功發射。

一條由航空航天產業鏈構筑的通往星辰大海之路在不斷延展，輕撫宇宙的輪廓。支撐著人類對于星空的想象。

本文為專欄作者授權微新創想發表，版權歸原作者所有。文章系作者個人觀點，不代表微新創想立場，轉載請聯系原作者。如有任何疑問，請聯系http://www.i0562.net/。