颠覆性电机：无需金属线圈即可运行

韩国科学技术研究院（KIST）的科学家们开发出一种新型轻质、高导电性的碳纳米管（CNT）导线，完全取代了铜和铝。他们利用一种名为“溶致液晶辅助表面织构化”（LAST）的工艺，制造出芯鞘复合电缆（CSCEC）。这种电缆不仅导电，而且柔韧，最重要的是极其轻便。

每根CSCEC导线（含绝缘层）仅约0.3毫米厚。具体来说，其导体芯直径约为256微米，鞘层厚10微米。这大约相当于一张名片的厚度，却仍能为旋转的电机供电。

迄今为止，这些CSCEC导线已足以替代一辆模型车上基于碳纳米管的小型电机的所有铜线圈。

KIST的金大润博士表示：“通过开发前所未有的新型碳纳米管高质量技术概念，我们得以最大化碳纳米管线圈的电气性能，从而驱动无需金属的电机。”

关键就在于LAST工艺。利用溶致液晶（一种具有液体流动性但保留晶体方向有序性的物相）有助于将原本聚集的单个碳纳米管排列并分离。结合化学冲洗，该工艺还能去除制造过程中产生的金属催化剂杂质，同时保留使碳纳米管如此独特的关键一维纳米结构。

LAST工艺将导电率提升了130%以上，大幅减轻了重量，并保持了CSCEC性能的长期稳定。

在关乎效率、电池寿命、续航里程以及一切“更远、更快、更高”等指标方面，重量至关重要。

传统的电机虽然通常比内燃机（ICE）轻得多，但仍然相对较重。其中相当一部分重量可归因于定子中的铜绕组，更不用说车辆线束中所有相关的铜导线了。

KIST的最新进展虽特指电机应用，但人们希望这项技术也能应用于通用电气布线。

以纯电动汽车（BEV）为例：特斯拉Model S的前电机重约70磅（31.8公斤），后电机重约80磅（36.3公斤）。其中约25%的重量来自铜绕组。如果改用CSCEC导线，前后电机的总重有望从150磅（68公斤）降至约115磅（52.2公斤）。

对于一辆自重已达4561磅（2069公斤）的汽车来说，这似乎不算巨大减重，但还需考虑转动惯量的降低。更小的旋转质量意味着更快的加速响应、更好的油门响应、更高效的扭矩传递以及更低的机械损耗。热负荷也会降低，因此冷却系统可以做得更小更轻。这是一个连锁效应，最终只会带来更长的电池寿命和续航里程。

当然，以上只是基于特斯拉实际数据的假设。然而，KIST测试其电机时使用的电压仅为2-3伏，功率3.5瓦 —— 远低于任何大于儿童玩具的实际电动汽车的功率水平。

既然我们已在进行假设性探讨，不妨再进一步推测：虽然没有公开数据显示Joby（空中出租车公司）的实际用铜量，但据合理推测，其所有冗余系统的线束重量可能在200-300磅（91-136公斤）之间。它有六个电机，每个电机的铜绕组可能重约30-40磅（13.6-18.1公斤），总计180-240磅（81.6-108.9公斤）。

再次强调，KIST目前仅讨论了低压电机绕组。但如果研究人员能够将CSCEC应用于高压和通用布线领域，我们谈论的将是让世界领先的空中出租车减重300-500磅（136-227公斤）。我敢打赌，如果你问任何一位Joby工程师是否愿意让他们的电动垂直起降飞行器（eVTOL）减重四分之一吨，他们很可能会震惊地看着你，然后立刻表示同意。

回到现实世界，迄今为止的研究还存在一些其他限制和注意事项。

即使在经过LAST工艺处理后，碳纳米管导线的原始电导率仍无法与铜媲美（约7.7兆西门子/米 vs 铜的59兆西门子/米）。在相同物理尺寸和电压下，流经碳纳米管导线的电流更小，导致输出功率降低。例如，在KIST的研究中，基于碳纳米管的电机最高转速为3420 RPM，而同等铜电机达到了18120 RPM。

但是，碳纳米管电机的导体芯重量仅为铜电机的五分之一。这意味着其“比转速（一个重要的航空指标，在该领域中重量通常比力更重要）”仅比铜低约6%。因此，在单位重量性能方面，碳纳米管并没有落后铜太多。

其次是成本问题。专用的碳纳米管芯鞘复合电缆的制造成本可能高达每公斤375-500美元，而铜的成本相对低廉，仅为每公斤10-11美元。

而且，你也无法简单地在现有产品中将铜直接替换为碳纳米管技术。工程师们必须从头开始重新设计一切，以适应新型绝缘材料和绕组几何结构。

研究人员表示，更多的微调 —— 如优化聚合物鞘层或更好地排列碳纳米管 —— 可以提升导电率，进一步缩小与铜的差距。

尽管碳纳米管能显著减轻材料质量，但其制造过程也带来了沉重的环境代价 —— 大多数碳纳米管仍由化石燃料通过高能耗工艺制造，并产生有毒副产物，我们仍需应对。例如，LAST工艺使用氯磺酸，并在冲洗阶段产生盐酸。

光伏设备：商业航天发展提速 太空光伏有望打开设备新成长空间

摘要

1、现阶段III-V族多结光伏电池凭借高转换效率、优异抗辐射性与稳定性，成为卫星及空间站能源供给主流选择，但其依赖 MOCVD 设备与稀缺金属镓，成本高达 20 万-30 万元/m2;SpaceX开创性采用硅基 PERC 光伏电池，依托地面成熟供应链实现成本大幅下探，尽管硅基电池抗辐射性和转换效率低于 III-V 族电池，但其衰减周期与卫星设计寿命匹配，适配高频次卫星替换的运营模式，推动低轨卫星大规模部署。

2、p型HJT及钙钛矿叠层适配太空场景。p型HJT电池：p型硅基电池抗辐射性能显著优于n型，而HJT电池具备薄片化、低银耗、低衰减及低温度系数等优势，因此p型HJT电池成为当前最适配太空场景的晶硅光伏技术路线。

钙钛矿：晶硅钙钛矿叠层电池通过光谱分治突破晶硅效率极限，理论极限超 43%;钙钛矿 比功率远超其他电池技术，且抗辐射性能优异，电子辐射下性能降幅低于砷化镓 及晶硅电池，具自修复能力，叠层结构兼顾抗辐射与长寿命优势。

正文

光伏是太阳系航天器最可靠、经济且可持续的电力来源，自 1958 年 Vanguard 1 卫星首次使用以来，“光伏+储能”已成为航天电力系统的标配。

图：光伏目前是航天器最适合的能源供应方式

资料来源：开源证券研究所

太空环境与地面存在本质性差异，对光伏电池的应用构成多重极端挑战，包括高能宇宙辐射、极端温差循环、高真空、与微重力环境等。

高能宇宙辐射：1)光谱分布的改变通常会导致电池的整体转换效率下降;2)辐射对光伏电池材料的电子结构产生影响，导致转换效率下降，并影响电池寿命。

极端温差循环：太空中的温差极大，温差可在-150℃至150℃浮动。热循环会引起热应力和材料疲劳，要求光伏电池的材料和结构提出了高要求。

高真空环境：在太空环境下工作的光伏电池，热量散发方式不同于地面条件，必须依赖辐射散热而非对流散热。

图：光谱分布的改变会导致电池整体转换效率下降（左），低中轨道的高辐射对光伏电池功率影响很大


资料来源：《Operation of Solar Cells in a Space Environment》Sheila Bailey 等，开源证券研究所

图：极端的太空环境对光伏电池的应用构成挑战

资料来源：《低地球轨道空间环境与效应集成化监测装置设计》向树红等，开源证券研究所

III-V 族多结光伏电池是现阶段太空应用技术成熟度与综合性能最优 的光伏技术路线。其凭借高光电转换效率、优异抗辐射性能与可靠稳定性，已成为卫星及空间站能源供给的主流选择。但其制备高度依赖 MOCVD 设备与稀缺金属镓， 导致成本极高，当前商业化 III-V 族砷化镓多结电池报价区间为 20 万-30 万元/平方米，折算单位功率成本超过1000元/W。

硅基光伏电池则具备显著成本优势，地面主流晶硅电池单位功率售价普遍低于 0.5 元/W，即便适配太空应用场景需开展抗辐照、轻量化等特殊工艺改造，其综合成 本仍远低于 III-V 族砷化镓电池，更契合大规模星座的商业化部署需求。但硅基电池 抗辐射性相对较差，限制了其在高辐射强度轨道的应用。

图：硅基光伏电池的低成本及高效率更适合大规模商业化

资料来源：《Solar Energy in Space Applications: Review and Technology Perspectives》Rosaria Verduci 等、开源证券研究所

p

p 型电池是以硼掺杂的 p 型硅片作为基底的太阳能电池(n/p 结构)，其主要优势 在于对辐射环境的出色耐受性。 n型电池是以磷掺杂的 n 型硅片作为基底的太阳能电池(p/n 结构)，其主要优势是初始转换效率较高且无光诱导降解。

NASA 早期研究中指出，p型硅基电池在强辐射环境下相对n型硅基电池具备性能优势，经测试p型硅基电池耐受1MeV电子辐照的能力，最高可达n型硅基电池的10倍；其对质子辐照的敏感度，也较n型硅基电池低3-8倍。

图：随着辐照通量的提升，p 型电池最大功率点的衰减量较 n 型电池更慢

资料来源：《Theoretical study of the maximum power point of n-type and p-type crystalline silicon space solar cells》M A Cappelletti，开源证券研究所

从工艺看，HJT具备比较优势。太空对光伏电池的轻量化、抗辐射、极端温差及经济性有着严苛要求，而 HJT 电池凭借薄片化、低银耗、低衰减、低温度系数等核心优势，成为当前可量产下最适配太空场景的晶硅光伏技术路线。

薄片化优势：1)电池薄片化可有效降低发射载荷，大幅节省火箭燃料成本;2)柔韧性强，可适配卷迭式太阳翼结构，提升卫星内部空间利用率;3)助于减少辐射导致的性能衰减，在轨运行的效能与经济性。

低银耗优势：2025年四季度以来银价持续上涨，严重挤压行业利润空间，因此低银化、无银化成为光伏降本的必由之路。

低衰减及低温度系数：当前主流HJT组件首年衰减率仅为 1%，全生命周期线性衰减率低于 0.3%/年，综合衰减表现优于PERC、TOPCon等其他晶硅电池技术路线。在温度系数方面，主 流 HJT 组件温度系数低至-0.22%/°C，相较 PERC(-0.34%/°C)、TOPCon(-0.26%/°C)及 BC 电池(-0.26%/°C)具备比较优势，更适合太空环境。

图：HJT 在多项指标上具备比较优势

资料来源：TaiyangNews、东方日升 官网、晶科能源官网、爱旭股份官网、英利官网、SMM、diamonds4if、 开源证券研究所

钙钛矿(叠层)电池验证结果较为欠缺，成熟后有望成为主流。钙钛矿太阳能电池可通 过溶液加工技术以低成本制备，使其成本低于其他光伏技术，可在柔性衬底上生长。PSC的结构由透明导电电极沉积在玻璃基底上、夹在电子传输层和空穴传输层之间 的钙钛矿吸收层以及金属接触层构成。根据电荷选择层的沉积顺序，可分为两种构型：平面PSC n–i–p和平面反型p–i–n。

钙钛矿电池在高剂量γ射线辐射前后PSC的J–V曲线比较(下图左)，所有光伏参数均有所下降，VOC几乎保持不变，但JSC显著下降，归因于玻璃基板在γ射线辐照后变暗。通过在ITO/玻璃基板上进行的透射光谱测量证实了这一效应，辐照后透射率从≈90%降至≈50–75%(下图右)，当考虑这一损耗时，PCE 值(辐照后)为18.20%，与原始器件相当，从而证明钙钛矿的退化可忽略不计。

图：高剂量γ射线辐射前后J–V曲线（左），辐照前后透射率变化（右）

资料来源：《Solar Energy in Space Applications: Review and Technology Perspectives》（Rosaria Verduci 等），广发证券发展研究中心

考虑叠层电池，MHP/CIGS相对更有前景。《Solar Energy in Space Applications: Review and Technology Perspectives》中研究了MHP/CIGS 和MHP/Si基的能量质子的辐射耐受性，MHP/CIGS叠层电池在AM0光照下仍保持约85%的初始PCE，这主要是由于VOC的轻微减少导致的损耗，而其他光伏参数几乎保持不变;相比之下，MHP/Si基器件在AM0条件下仅保留1%的原始PCE，这与JSC大幅降低至初始值的2%有关。

截至 2026 年 1 月，全球在轨运行的卫星总数已接近 15,000 颗，其中商业卫星占据了绝大部分（约 80% 以上）。这一数字在过去几年中呈指数级增长，主要归功于低轨（LEO）通信星座的快速部署。
以下是全球主要商业卫星运营商及星座的最新在轨数据概览：
1 全球主要商业星座规模（截至 2026 年初）
目前，商业卫星领域已形成明显的“一超多强”格局：

2 核心特征与趋势
SpaceX 的绝对主导：截至 2026 年 1 月，SpaceX 的 Starlink 运营着全球约 60% 的在轨卫星。其规模之大，甚至开始影响天文观测和轨道交通安全，SpaceX 目前已计划将约 4,400 颗老旧或特定轨道的卫星从 550 公里降低至 480 公里，以优化轨道资源。
低轨（LEO）占比极高：绝大多数商业卫星分布在离地 200 到 2,000 公里的近地轨道。根据最新统计，低轨卫星占在轨卫星总数的 90% 以上。
中国商业卫星爆发式增长：2025 年全年，中国商业航天完成了 50 次发射，其中 84% 的国产卫星（约 311 颗）为商业卫星。“千帆星座”和“GW 计划”正进入快速组网阶段。
服务从“建网”转向“商用”：除了宽带上网，商业卫星现在正大规模进入个人手机直连（Direct-to-Cell）、厘米级高精定位和实时环境监测领域。
3 数据来源与动态变化
由于卫星发射极为频繁（SpaceX 平均每 2-3 天发射一次），精确数字每天都在变化。
UCS 卫星数据库：这是研究人员公认最权威的统计来源之一（由忧思科学家联盟维护）。
Space-Track：提供实时的轨道碎片和活动卫星监测。
“手机直连卫星”
以下是目前全球最领先的几家商业公司的覆盖与服务对比：
1 手机直连卫星（Direct-to-Cell）

2 商业遥感与成像（高频、高分）
这些公司决定了我们能在地图上看到的更新速度和清晰度。
Planet Labs (美国)：

覆盖能力：其“鸽群”星座（Doves）每天对全球陆地表面进行一次全覆盖拍照。

特点：主打“扫描”，你可以在其平台上看到地球上任何一个角落昨天的样子，非常适合监测森林火灾、农业生长。

长光卫星 (中国 - 吉林一号)：

覆盖能力：全球最大的商业遥感星座之一，在轨卫星超过 100 颗。

特点：动态视频成像极强。它可以对某一目标（如发射场、航母）进行连续视频跟踪录像，重访时间（回到同一个点拍照）已缩短至分钟级。

Maxar (美国)：

覆盖能力：虽然卫星数量不如 Planet，但画质极高。

特点：分辨率达到 30cm 级。你在谷歌地图上看到的超清晰图像，很多都出自 Maxar，主要服务于政府和国防。

3 未来的关键看点：中国“千帆星座” (G60)
作为中国对标 Starlink 的核心力量，到 2026 年底，“千帆星座”预计将有超过 300-500 颗 卫星在轨，届时将提供：

全球初步覆盖：不再局限于区域通信。

低时延服务：为中国及“一带一路”沿线国家提供高速低轨互联网服务。