卫星测控分系统是航天测控通信系统的重要组成部分，航天测控系统是指对航天器进行跟踪测轨(即外测)、遥测(即内测)、遥控和通信(传输数据、图像和话音等)。卫星空间段上的航天测控通信系统是航天器与地面联系的生命线和天地信息的传输线，也是航天工程和空间基础设施的重要组成部分。由于卫星空间段的测控分系统与卫星地面段测控网存在密切联系，因此本节将卫星地面段测控网技术发展与卫星空间测控分系统技术发展合并进行分析。
我国的航天测控通信主要由近地轨道测控网、深空测控网和天基测控网。近年来，我国在近地测控网建设方面，增加了Ka频段、扩频测控体制，实现了天线与机房拉远、多天线共用基带池、多频段测控系统与测量雷达共用天线、卫星数据接收与测控一体化等；在深空测控网建设方面，66mS/X双频段深空测控通信系统、35mS/X/Ka三频段深空测控通信系统和深空干涉测量系统已投入使用，3个深空站对深空目标的覆盖率达到90%以上；在天基测控网建设方面，“天链一号”中继卫星系统实现了三星组网运行。整个测控网具备了“有人值班、无人操作”“远程监控、自动运行”能力。
参考国内外测控通信系统建设和先期技术研发情况，近期测控通信技术的主要发展方向主要包括：
（1）打破测控与运控系统的“烟囱”式格局，利用通用的多功能地面站、通用用户接口、多任务操作中心、航天数据中心和通信网络，实现航天地面站网融合和测运控业务操作自动化，以提高航天地面资源的利用率和安全性，降低运行维护成本；
（2）在中低轨航天器测控通信和卫星数据接收方面，全空域多目标光控相控阵天线将取代抛物面天线；在深空测控通信方面，中、小天线组阵将代替超大口径天线；
（3）跟踪与数据中继卫星将向提高S频段多址能力、开发Ka频段多址技术、建立星间和星地激光链路、提供“增强业务”、打造众多微小用户服务能力，以及融入天地一体化网络等方向发展；
（4）星间射频和光学链路将成为星座、星群测控通信的重要手段，可大幅减轻对地面测控站的依赖，也可以看作是天基测控通信手段（跟踪与数据中继卫星、卫星导航应用）的拓展；
（5）在轨维护与服务技术将带动星间高精度相对测量技术、细胞卫星协同组网、精密遥操作、可拆解卫星的地基观测技术的发展；
（6）空间移动网络将作为全新的近地空间通信与导航体系的载体，可为航天器提供按需、随时随地接入服务，并具有与地面移动无线网智能手机用户一样的用户体验；
（7）数字化、软件化、综合化、光子化将不断深入，网络化和智能化将加速发展；
（8）太赫兹、涡旋电磁波、X射线等新技术的实用化将不断推进。
4.1.2电源分系统
国外航天器电源技术迅速发展，根据NASA的发展路线图，未来呈现向“大”和“小”两个极端发展。“大”是指空间站、大容量地球同步轨道通信卫星、雷达星以及一些特殊用途飞行器趋于大型化、长寿命，功率超过20kW；“小”则是指针对月球、火星的一些科学探测卫星要求供配电系统体积小、质量轻，向高比能量、高比功率等方面发展。一些新技术如多结太阳电池、锂离子电池、新型核电源技术的应用，推动了空间电源技术的发展。
过去十年来，我国的卫星电源技术有了很大的发展。太阳电池阵－蓄电池组技术不断发展，日益成熟。其中地球同步轨道卫星寿命可达到８年，近地轨道卫星寿命３年以上。高轨通信卫星平台设计寿命15年，寿命末期输出功率10kW，相当于国际上20世纪90年代中期水平。与国外先进技术相比，我国的空间电源技术还有不小的差距，无论电源部件还是整个电源系统的性能，都远低于国际先进水平。而伴随随着我国探测卫星任务的发展，大容量通信卫星、新一代深空探测任务、空间站和微小卫星发展需求对空间电源技术提出了新的要求，即更高的功率；更高的效率；更高的功率密度；更高的可靠性、更长的寿命；更低的成本；更小的质量与体积；满足远日宇航探测任务的特殊需求等。从国内的科研院所已经给出了未来空间太阳电池和太阳电池阵的发展目标来看，目前卫星平台电源发展目标为效率达到17.5%的高效硅电池、效率达到34%的砷化镓电池以及应用于大型卫星，质量比功率达到240W/kg的折叠式柔性太阳电池阵。
4.2卫星通信
4.2.1通信卫星
通信卫星当前的应用领域可以分为军用领域及民用领域。
①军用领域
在军用领域中，作为卫星通信使用最早、装备最完善也是应用最广泛的国家，美国已经构建了较为完善的军事卫星通信系统。在美国搭建的新一代卫星通信系统之中，将卫星通信分为宽带卫星通信系统、窄带卫星通信系统以及受保护安全抗干扰卫星通信系统三类，其主要特点如表36所示。
由于各国已经意识到战争期间军事卫星通信的重要性，未来卫星通信势必面临愈加激烈的范围性威胁和竞争，而美国目前建立的军用卫星通信系统对各国均具有一定指导意义。
同时，美军在上述新一代军用卫星通信系统建立过程中，提出了未来10年的军用卫星通信体系和发展方向，主要包括以下三方面：
（1）启动宽带卫星通信备选方案分析（AoA）工作，即更广泛的使用现有商用技术，设计和构建一个新的专用卫星星座，手段主要包括纳入商用卫星公司、卫星行业组织和国际合作伙伴；纳入商业卫星技术和基础设施；授予宽带通信架构研究合同，确立弹性安全的宽带卫星通信运行和服务体系。
（2）开展受保护卫星通信服务（PSCS）体系研究，主要计划将受保护战略战术卫星通信任务分解，以更好地实现受保护卫星通信的弹性容量、采购灵活性以及行动灵活性。
（3）开启商业卫星通信探路者计划，重点解决均商用系统不兼容的问题，探索利用商业卫星能力的新方式，以利用相对低成本、可快速交付的商业通信卫星服务。
综合分析当前美国的发展思路，可以发现，美国未来军事卫星通信的重点在于实现整体卫星通信系统的综合一体化，加大商用卫星和运营商的参与度，通过分散式体系将少数大型卫星实现的通信功能分解到大量功能单一的小型卫星上，以实现系统的弹性抗毁伤（信息系统出现故障或遭到攻击时维持或恢复功能的能力）和高可用性。
②民用领域
在民用通信卫星领域，从近年全球新发射的通信卫星的轨道结构来看，商业中低轨通信卫星占比持续提高，特别是在移动宽带星座和物联网星座领域。
另外，2018年，美、欧等世界多国开始发射具有大容量、低成本的特点的高通量卫星（HTS），如SES公司的SES-12高通量卫星等。高通量卫星是使用相同带宽的频率资源，但数据吞吐量是传统通信卫星数倍甚至数十倍，可服务于视频市场、固定和移动数据连接、补充地面通信网络等领域。
首先，解决高性价比需求的一个重要解决途径就是使用高通量通信卫星，通过多波束和频率复用的高通量通信卫星技术来提供更大的带宽和降低单位带宽成本，为用户提供更经济的连接。从商业灵活性来看，C波段用来提供高接通率的强健网络；具有强大区域波束和点波束的Ku频段用于广播和宽带数据传输；Ka波段服务则刚刚展开，主要用于宽带服务。
同时，另一个实现卫星通信高性价比的途径即合理选择最低成本方式组网，目前地球的通信卫星轨道主要由地球同步轨道（GEO）、中地球轨道（MEO）及低地球轨道（LEO）构成，通信卫星在这三种的组网具有如下特点：
①GEO方面，全球大部分商用卫星通信都是同步轨道卫星提供的，主要原因为同步轨道的轨道高，容易实现广域覆盖，理论上3颗卫星即可覆盖全球，全球组网成本较低。高通量卫星技术出现后，多波束频率复用后能够实现非常大的总容量，每比特传输成本大大降低。但由于星站距离较大、时延长、空间损耗较大，导致终端成本上升。
②MEO方面，全球市场上的O3b系统采用了该轨道，通过14颗中轨卫星提供窄波束通信，因为轨道高度只有8063km，所以时延比较小，可以与地面通信比拟，最大程度上解决了卫星通信的长时延、低信噪比的问题，但由于带宽有限，目前主要作为地面的补充网络。
③LEO方面，主要包括国际的铱星、Oneweb、Starlink和国内的鸿雁、虹云星座等卫星星座。低轨卫星由于轨道低，组网所需卫星数目庞大，如Starlink就制定了上万颗卫星的星座计划。而庞大的卫星数目将导致两个问题：一是完成组网资金耗费巨大，且低轨小卫星寿命有限，更新星座需要持续投入资金，如Oneweb就因耗费巨大导致资金链断裂而破产；二是旷日持久，如不能每年发射成千上万颗卫星，则不能在早期卫星寿命到期前完成组网。同时，高昂的组网成本也对中低轨卫星的商业利润有较高要求，当前还没有低轨星座成熟的商业模式。值得注意的是，截至2020年9月3日，SpaceX已累计发射715颗“星链”卫星，而据外媒报道，SpaceX近日与美国军方达成协议，使用SpaceX的“星链”卫星群为美国陆军进行通信测试。结合以上，我们推测SpaceX的星链计划在中短期内的主要应用领域可能在于为美国军方（包括陆军、海军、空军及太空军）全球指挥通信作战提供支持，从而满足早期的组网资金需求。
综合以上使用高通量卫星及通过轨道选择等两种途径实现卫星通信高性价比来看，高通量卫星与建设面向全球的高通量卫星系统是大势所趋，而GEO轨道、MEO及LEO轨道星座均是运营商的重要选择。从国外的发展经验来看，GEO高通量卫星系统由于前期部署成本较小，较为适宜系统部署前期、市场需求较小、盈利模式不清晰的市场；而中低轨系统由于单颗卫星部署成本较低，卫星数量庞大，系统容量较高，对于全球覆盖具有巨大优势，同时显著降低用户的容量使用成本和传输时延，在商业模式和服务模式方面易于推陈出新，是最符合成熟市场或市场潜力较大的解决方案。
就我国而言，伴随2017年我国成功发射并应用了中星16号（实践十三号）高通量卫星，我国在高通量卫星技术方面已经进入了实际应用阶段。目前，我国在轨运行的高通量卫星只有中星16（2019年发射的中星18号入轨成功，但工作异常，已宣布失败），由于其最初为试验而研制，有效载荷数量较少、覆盖区域较小，实际开展业务时受限较多，而在2020年下半年，我国另一颗全商用设计、容量远超中星16号的全球高通量宽带卫星通信系统的首发星亚太6D也已经发射，可形成从东印度洋到太平洋的全视场覆盖，促使我国高通量卫星应用进入新阶段。
综合来看,未来我国民用卫星通信方面，从中星16号、亚太6D均采用了GEO轨道来看，我国卫星通信国内市场仍尚属部署前期，通过GEO轨道的高通量卫星开展卫星通信业务可能仍将是当前航天产业“国家队”的主流发展方向。而由于LEO轨道资源及频谱资源存在稀缺性，在我国卫星互联网等新基建战略的推动（详见4.5节）下，短期我国对低轨卫星通信组网也同样具有较强的“卡位需求”，由于该需求具有急迫性，投资周期较长，因此短期内或同样由技术积淀深厚的航天“国家队”来参与。未来伴随我国物联网或大众需求增长激发出更多国内卫星通信下游新应用市场，卫星通信系统中长期将有望向高性价比的高通量卫星以及中低轨卫星网路组网技术融合发展，实现中低轨高通量卫星通信组网。同时结合5G移动通信网络的落地，卫星通信在5G，甚至是6G（地面无线与卫星通信集成）的融合应用也有望被卫星通信运营商视为开辟新业务的重要方向。
4.2.2卫星通信应用
卫星产业链下游的卫星通信应用主要由卫星移动通信设备及大众消费通信、卫星固定通信及卫星移动通信为代表的运营服务组成，而卫星移动通信设备的技术发展本质上是由下游大众消费通信、卫星固定通信及卫星移动通信需求驱动的运营服务需求所影响的。结合上节中的论述，我国商用卫星通信，短期内通过GEO轨道的高通量卫星开展卫星通信业务，同时布局低轨卫星通信组网实现“卡位”可能仍将是当前航天产业“国家队”的主流发展方向，未来中长期卫星通信将有望向高性价比的高通量卫星以及中低轨卫星网路组网技术融合发展，实现中低轨高通量卫星通信组网。同时结合5G移动通信网络的落地，卫星通信在5G，甚至是6G（地面无线与卫星通信集成）的融合应用也有望被卫星通信运营商视为开辟新业务的重要方向。在此基础上，卫星通信地面系统、终端设备及运营存在如下技术发展趋势：
①地面系统（关口站）
关口站作为卫星通信网与国际互联网的接口设施，高通量卫星关口站的主要特点是大规模的路由交换和大吞吐量。关口站终端设备包括射频和基带部分的集成。
基带设备方面，主要由调制和解调设备、系统时钟单元、中频分配单元、切换开关、关口站服务器以及与地面互联网之间的接口设备等构成。目前，为了支撑高通量卫星通信系统的高速率链路，基带设备需要采用更先进的技术以提高频率利用率、极端特殊场景的适应性和对大数量用户组网的支撑能力。
射频系统方面，主要由卫星终端射频系统由大口径天线、上变频器（BUC）、HPA安装、低噪声放大器（LNA）等组成。其核心任务是提高发射和接收增益，同时研究小型化便携天线，以适应未来个人用户的需求。通过采用新材料和工艺，在不断提升性能的同时，也有效降低天线的制造成本。目前，一个重要的技术发展方向即成本低，并且散热少从而使系统更容易稳定的液晶相控阵卫星天线终端。
②通信终端
通信终端的研制思路应当设计以互联网为基础的网络应用方案，而不是传统卫星的网状网或星状网的思路，终端的能力成为整个应用的核心，既要在高频率段上降低成本，同时在吞吐能力上要有所提升。具体包括以氮化镓管芯为基础的Ka频段宽带功放模块等关键部件的集成化以及宽角扫描技术，以及研制支持超过100MbpsIP数据吞吐的高度集成调制解调器。
③运营模式
为了避免卫星通信管道化，激发运营商和中间环节服务商探索创新应用和服务模式的动力，应转变为更加开放的卫星运营方式。包括卫星运营商在提供带宽等物理资源外，同时向服务提供商提供系统能力的服务，在这种模式下，卫星运营商通过合理的资源管理和动态调配，可以为远大于封闭模式下数量的服务商提供通信能力，也增加了运营商的利润。
4.3卫星导航
4.3.1导航卫星
从当前全球四大卫星导航系统性能上比较（见表37）来看，我国2020年上半年即将建成的第三代北斗卫星导航系统的性能在亚太地区基本可以达到，甚至超越全球其他三大卫星导航系统的性能参数。但自2018年底，美国便开始建设下一代（第三代）GPS卫星导航系统，据美联社披露，第三代GPS卫星导航系统将由32颗卫星组成，单星造价5亿美元，定位精度较第二代系统提高3倍，达到1米，抗干扰能力提高8倍，卫星使用寿命也将提高到15年，计划2034年完成部署组网。
卫星导航技术同样在现代战争和国民经济发展中都具有日益重要的作用。
在军事领域，从美国对下一代GPS卫星导航系统的性能改善侧重点可以看出，军用卫星导航的发展方向主要包括提高定位精度、抗干扰性、可靠性及鲁棒性。
定位精度方面。作为卫星导航系统的核心指标，为进一步提高定位精度，卫星导航系统可以通过在地面加强地基增强系统。用地面基准站消除卫星导航系统的区域误差。
抗干扰性、可靠性及鲁棒性方面，自海湾战争以来的几次局部战争实践表明，卫星导航是当前实现精确打击的重要依托手段，其已成为海陆空天武器系统以及构造全数字化战场的关键技术。1997年美军就已经正式提出了“导航战”概念，即阻止敌方使用卫星导航信息，保证己方和盟友部队可以有效地利用卫星导航信息，同时不影响战区以外区域和平利用卫星导航信息。因此，伴随现代导航定位技术的不断发展，针对导航系统及无线电频谱的争夺和控制正愈发激烈，导航战极有可能成为现代电子战中的重要作战样式。
提高卫星导航系统抗干扰性的技术主要为防御性导航战技术，可分为三个方面，具体如表38所示。
在民用领域，卫星导航系统发展集中在消除定位盲区、多系统融合发展、通导一体化融合以及拓展新应用。
消除定位盲区方面，我国的当前正在建设广域室内外高精度定位导航系统，即羲和系统，可有效解决卫星导航存在的室内定位盲区，实现室内、地下等卫星信号屏蔽地区的导航需求。
多系统融合发展方面，主要在于全球几大卫星导航系统的合作兼容，用户可以根据不同需要切换到不同卫星导航系统，充分体现不同卫星导航系统的互补性，也能为系统的精度和可用性带来更好的改善。目前我国已与美国于2017年11月签订协议，实现了北斗卫星导航系统与GPS卫星导航系统在信号领域的射频兼容，同时于2019年8月与俄罗斯签订协议，表明了北斗卫星导航系统也将与格洛纳斯卫星导航系统的兼容与互操作。
通导一体化方面，在智能融合发展的自动化时代背景下，导航与通信的融合成为一个重要发展趋势，其实质上是实现时空信息的智能服务。伴随当前全球众多低轨宽带通信卫星星座计划路线的开展，存在数百颗或者几千颗卫星的星座开始把通信与导航作为一体化载荷加以设计。所以天基的导航与通信的一体化融合有望最先开展，其次就是地基的通信与导航融合，5G及WiFi网络的通导一体化运作均可能成为未来的发展趋势。
拓展新应用方面，在2020年我国北斗三号全球组网完成后，我国将由导航系统的建设发展阶段进入应用与服务的强势发展期和全盛期。卫星导航产业或将从“北斗+”时期转折性地发展到“+北斗”时期，即重点从新兴技术的引领作用转向与产业融合发展，发挥其对于传统产业改造和整合的强大作用，包括无人系统和物联网等可以基于卫星导航实现智能融合、万物互联的新时空技术及其服务产业。
4.3.2卫星导航应用
①卫星导航终端
尽管卫星导航下游不同应用的用户终端设备存在一定差异，但各类终端的共同点即装载了卫星导航定位模块以及天线等器件。
天线方面，作为北斗导航系统中最重要的组成部分之一，它的特性将直接影响到设备终端的信号质量与重量体积。随着卫星导航定位技术的发展，集成天线技术发展集中在高精度、高增益和小型化上。例如具有高介电常数、低介电损耗、近零温度系数等特点的微波介质陶瓷材料技术等，同时，高性能天线价格较高，也是制约高精度定位产业发展的一个关键因素，因此低成本也是卫星导航天线方面的重要发展趋势。
①基于北斗三号的技术优势，将全面推进七大服务：基本导航服务、地基增强服务、星基增强服务、全球短信通信服务、区域短报文通信服务、搜索救援服务和精密单点服务。
②“＋北斗”将以各行各业的需求为前提，充分利用北斗技术为产业转型、升级改造、换代更新、跨越发展服务，在十年内逐步推进时空信息服务产业全面发展。
③导航与通信的融合将进入实操期。特别是在5G的部署发展过程中，既可通过充分利用现有的，包括导航和通信资源在内的各种资源，着力打造时空多信源、感知、传输、服务一体化网络，运用众筹众包众创模式，群策群力地推进基础设施建设，将服务提供商、消费用户群纳入进来，实现共建共享共赢。
4.4卫星遥感
4.4.1遥感卫星
遥感卫星当前是我国在轨工作卫星中数量最多的一类卫星，按照具体应用可再细分气象卫星、陆地卫星以及海洋卫星。
①气象卫星
气象卫星方面，我国的风云气象卫星观测体系已经基本形成，且国策精度不断提高、业务能力日趋增强，但伴随经济、社会的发展和技术的进步，气象服务、环境保护、资源开发等对卫星观测提出的需求也阻碍逐渐提高，风云气象卫星的需求短板及对应技术发展趋势如表39所示。
②陆地卫星
陆地卫星方面，自1999年发射第一颗传输型陆地卫星资源一号以来，我国先后发射了10余颗陆地卫星，具备可见光、红外、合成孔径雷达（SAR）等多手段观测能力，开发了大、中、小等多个陆地卫星序列，建造了卫星图像数据地面处理系统，形成了较完整的陆地资源卫星监测体系。
全球遥感卫星的趋势则是“更快、更广、更精细”：2013年DigitalGlobe发射了拍摄分辨率46cm的GeoEye，2015年发射了云平台，2016年发射的WorldView4号卫星，分辨率达到了30cm。而我国市场上国外卫星数据的价格也开始大幅降低，分辨率低于2米的卫星数据已基本退出市场。
同时，在实际应用中，我国陆地卫星光学图像暴露出了谱段数量少、辐射定标精度不高等短板，影响了其在地物参量定量反演方面的应用，在可反演参量类型、参量反演精度及数据产品标准化等方面均与国外存在较大差距。当前国内卫星图像辐射定量应用研究仍较多依赖中等分辨率成像光谱仪（MODIS）、先进甚高分辨率辐射计（AVHRR）等国外图像数据。我国陆地卫星需求短板及对应技术发展趋势如表40所示。
③海洋卫星
海洋遥感卫星方面，近年来，我国制定了长远的自主海洋卫星发展规划，发展了海洋水色、海洋动力环境和海洋监视监测三大系列海洋卫星，正逐步形成以中国自主卫星为主导的海洋空间监测网。
而短板方面，考虑到目前的海洋动力环境观测载荷均为传统载荷，海面高度测量仅为星下点观测、海面风速测量范围为2～24m/s、海面温度测量精度为0.8℃，不能完全满足业务、科学研究等方面的需要。
（2）新一代海洋动力环境卫星方面，将增加海面高度和海浪谱的宽刈幅观测，同时发展全极化微波散射计和海洋盐度计，构成对海洋温、盐、流、浪、海面风等动力环境多要素的精细观测；
（3）海洋监视监测卫星方面，发射高分辨率SAR业务化极轨卫星，同时发展静止卫星SAR观测技术。
4.4.2卫星遥感应用
①遥感数据处理和信息提取技术
得益于我国卫星遥感技术的整体进步和开源思想的驱动，我国遥感数据处理和信息提取技术已取得长足进展，技术能力正在从追赶世界先进技术为主向自主创新为主转变。
从遥感数据定量化角度来看，我国目前发布的遥感数据以1级相对辐射校正产品为主，需用户自行生产标准产品，使得不同用户反演的反射率、温度等定量参数存在差异。
从遥感数据信息提取角度来看，国内的技术发展与国外齐头并进，受益于大数据、云计算、人工智能技术等现代技术的发展，国内遥感信息提取技术已从传统的统计学方法向数据驱动型、人工智能方法转变，但整体而言对行业先验知识的应用还存在不足，数据驱动和知识驱动方法论的融合将是技术产业化落地的关键问题之一。
②遥感数据处理和信息提取技术
与国外相比，由于国内遥感数据处理平台发展相对较晚，整体水平仍然落后于EＲDASIMAGEINE、ENVI等软件，特别是在新型计算架构(分布式计算、云计算)、全面性(对SAR、高光谱、LiDAR等数据的支持)、二次开发能力(函数接口、流程定制)等方面存在差距。
同时，国内受自主遥感业务应用重视程度不够、成果市场化和产业推广不足等问题影响，通用平台软件的主体单位没有形成稳定盈利模式，国产遥感图像处理通用系统平台整体缺乏自主创新和长期稳定发展，国产遥感图像处理软件只能在教育、培训等方面发力，面向客户需求开展定制以争取市场，目前尚不能与对标的国外商用卫星图像处理系统平台产品展开全面竞争。在面向专业化处理、新型载荷数据应用的专题技术及软件工具也有欠缺。已有专题软件工具的业务成熟度和功能性能方面不能满足自主遥感数据获取和处理应用的需求，能规模化应用的专业软件少，尚未能形成以遥感技术和应用服务为核心的信息产业和产业化基地。
另外，在与新兴技术结合方面，遥感数据云平台也存在显著差距。GoogleEarthEngine可提供对全球尺度海量卫星数据的在线可视化计算分析处理，而国内由于受遥感数据规范化、统一产品体系等机制制约以及集群计算、网络服务等技术储备不足影响，总体而言规模小、应用面窄，距离面向多行业形成大规模云计算系统需求还有一定距离。
5、卫星通信的衍生应用产业——卫星互联网
2020年4月，卫星互联网被国家发改委划定为“新基建”信息基础设施之一。在此背景下，我们针对卫星互联网发展现状及趋势进行了深入分析。
5.1卫星互联网系统概述及发展现状
如果将卫星互联网服务范畴扩大到语音通信服务，卫星互联网星座的发展历史最早可以追溯到20世纪80年代末摩托罗拉公司发展的铱星（Iridium）系统。卫星互联网的发展历程有别于卫星导航及卫星遥感，近30年来卫星互联网星座建设的参与主体主要由以盈利为目的的商业企业。卫星互联网系统发展的三个阶段如图75所示。
在卫星互联网发展的第一阶段中，卫星互联网曾企图替代地面通信网络（特别是移动无线网络），希望设计一款具有星间链路和星上处理能力的低轨通信卫星星座，相当于把地面蜂窝网倒置在太空，面向全球提供移动话音服务，但由于当时在卫星互联网系统设计初期，地面通信还未兴起，导致各系统错误的估计了市场，企图替代当时并不发达的地面通信网络，市场定位与用户选择不清、同时，各大系统技术复杂度较大，投入成本过大，研发周期较长，系统能力欠缺导致了卫星互联网发展初期五大系统的集体失败。
在2000年后，卫星系统虽然在与地面系统的竞争中失利相继破产，但不少企业却巧妙地利用破产摆脱了前期系统建设所欠下的巨额债务，反而重新寻找到了市场机会。如铱星将市场重新定位为偏远地区的专业用户，通过以象征性的价格买断了老铱星系统，将老铱星系统债务全部剥离，减少了系统成本，将实现通话和数据使用费用降低至与地面通信接近的价格水平，最终实现了扭亏为盈，同时卫星系统的升级使卫星网络系统能力接近了地面网络系统。
我国卫星互联网卫星星座部署较国外存在一定滞后性，亟需加速建设卫星互联网空间基础设施以占据频率及轨道。从全球几大卫星互联网宽带卫星星座计划及进展情况来看（见表41），当前各企业在GEO，MEO以及LEO等不同轨道上均有所布局，海外企业SpaceX、OneWeb公司、O3b网络公司以及Viasat公司的卫星互联网公司已经进入应用组网阶段，而国内的鸿雁计划及虹云工程等几个具有代表性的卫星互联网星座仍均处于实验验证阶段。同时，由于相近频率间会产生信号干扰，原则上不同的卫星通信系统不能使用相同频率，而低轨卫星覆盖全球，频率协调难度较大,可用频段较少。按照频谱资源先用先得的国际惯例,一旦一个公司的大规模卫星网络组网完成，如Starlink，那么留给其他卫星网络计划的频谱和空间就会大幅减少，因此低轨卫星通信频谱资源的竞争问题日益加剧，在此背景下，我国卫星互联网建设具有较强的急迫性。
值得注意的是，我国在卫星互联网宽带卫星星座的布局主要集中在LEO轨道，同时，我国航天科技集团也已在GEO轨道发射了中星16号及亚太6D卫星等高通量卫星，但尚未有明确的GEO轨道卫星星座组网计划。我们认为这可能是由于2019年中星18号GEO轨道卫星工作异常对我国GEO轨道高通量卫星部署计划产生了一定延误影响，但我们预计，我国未来仍有可能在GEO轨道部署高通量卫星星座。
5.2卫星互联网的重点应用领域及发展趋势
从图75所示的卫星互联网系统的三个发展阶段中可以看出，卫星互联网与地面互联网系统存在一定的竞争及互补关系。因此，我们判断，能否准确定位市场及用户以便实现差异化竞争，或者找到与地面互联网系统协同发展的应用领域，是决定卫星互联网星座成败的核心因素，同时投入成本以及系统性能也是决定卫星互联网市场参与主体盈利能力及市场拓展能力的重要因素。
以下我们从市场及用户背景、投入成本以及系统性能两大方面对当前我国卫星互联网产业进行分析：
①市场及用户背景
②投入成本及系统性能
从高低轨高通量卫星互联网系统容量及单位成本对比可以看出，由于GEO轨道高通量卫星互联网系统单行设计容量大，可以针对服务地区需求定制容量，因此利用效率高，且卫星数量较少可以降低地面关口站数量，因此综合来看，所需总体资本投入更小，较LEO轨道高通量卫星互联网系统的有效单位成本也可以做到更低，考虑到GEO轨道卫星寿命一般在15年左右，而LEO轨道卫星寿命一般在5-10年，GEO轨道卫星互联网在投入成本方面将较LEO轨道更具有显著性优势。
综上，卫星互联网中的GEO轨道卫星互联网以及LEO轨道卫星互联网的应用优劣可以归结如表44所示。可以看出，GEO轨道以及LEO轨道的卫星互联网系统在不同的性能指标上各有千秋。
（1）LEO轨道卫星互联网星座方面，未来的主要应用领域短期内主要集中在应急通信、海洋及科考作业、军用武器装备通信等对网络实时性要求较高，且主要由国家政府需求驱动，而非以盈利为目的应用领域中，在此背景下，可回收运载火箭技术、实现终端小型化、集成化等能够降低LEO轨道卫星互联网建设及运营成本的技术，将成为能够决定何时LEO卫星互联网星座能够向偏远地区通信、物联网、空域宽带通信等民用领域拓展的关键因素。
（2）以SpaceX的星链计划为代表的海外巨型低轨卫星互联网计划，近年来正在不断密集部署，抢占轨道及频谱资源，在此背景下，我国将卫星互联网纳入新基建战略，表明了我国将加速LEO轨道卫星互联网星座的部署进度。
（3）GEO轨道卫星互联网星座方面，未来的主要应用领域将集中在空域宽带通信、海洋游轮等所处地区没有复杂地形，对高轨卫星互联网延时大等缺点不敏感的场景中。
（4）受到可能存在的全球地面布站限制和频率资源匮乏限制，从我国实际情况出发，建设纯低轨的卫星互联网星座可能并不现实，我国或考虑通过高低轨星间链空间组网的方式突破全球地面布站限制和频率资源匮乏限制，充分利用高轨卫星系统优越性，打破政治地缘限制，确保卫星互联网业务安全可靠，同时为用户提供更优质服务体验。在此背景下，星间链路通信技术将成为影响我国卫星互联网产业发展的核心技术。
6、卫星产业投资机会分析
综合以上分析，关于卫星产业投资，我们有如下判断及建议：
（1）在当前卫星互联网被纳入我国“新基建”战略以及北斗三号全球卫星导航系统空间段建设完毕的背景下，卫星产业是我国航天五大细分产业，即弹箭星船器中市场规模最大的产业，同时也是国家队与商业航天企业云集的一个产业。
（2）卫星制造方面，经测算发现，受益于我国通信卫星、卫星导航星基增强系统以及遥感卫星有望进入密集部署阶段，卫星制造市场规模预计每年可以超过520亿元。目前，我国卫星制造技术积淀最深厚的包括航天科技集团所属五院及八院，但由于早期商用卫星规模不大，导致航天科技集团所属卫星国家队的技术优势主要集中于通导遥大卫星研发设计制造领域。但从4.2.1.1节中可以看出，我国未来超过80%以上的卫星市场将来自于部署在LEO的通信小卫星（或微小卫星）以及星基导航增强系统所使用的小卫星（或微小卫星），考虑到小卫星或微小卫星的技术难度相较于大型卫星的技术难度低，我们判断，航天科技集团以外的国企（如航天科工集团所属空间公司、中科院所属上海微小卫星研究院及长春光学精密机械与物理研究所子公司长光卫星等）及部分民营商业卫星制造企业有望通过成本控制、专注差异化领域等方式不断提升自身竞争优势，逐步缩小与航天科技集团所属企业的竞争差距，未来小卫星及微小卫星制造产业中将蕴含大量的投资机会。