"创新的市场解决方案帮助企业做出明智的决策"
由于对自主和具有成本效益的太空操作的需求不断增长,预计全球太空机器人市场将出现可观的增长。太空机器人涵盖了设计用于在外太空极端环境中工作的机器人系统。它包括轨道机器人、行星漫游者、航天器上的机械臂、自主卫星和其他协助太空任务的机器。这些先进的系统执行与维护卫星、在轨道上组装、表面探索和维护空间基础设施相关的任务,通常代替或帮助人类宇航员。
全球可持续发展和服务计划刺激了太空机器人的采用
在世界范围内,从政府机构到商业运营商,各种在轨服务和空间可持续性举措正在被采用,刺激了对创新空间机器人的需求。部署机器人来修理、补充燃料或重新定位卫星,为操作员提供了延长航天器寿命的方法,并通过避免不必要的新发射来帮助减少空间碎片的扩散。更轻、更高效的任务以及遵守碎片减缓准则已成为日益优先的目标。
高成本和技术挑战抑制市场增长
尽管空间机器人系统具有明显的优势,但其前期成本极高,工程要求复杂,而且严格的监管/安全障碍限制了更广泛的采用。要让机器人在真空、微重力和强辐射下可靠工作,需要特殊的材料和长期的研发。因此,此类项目成本高昂且对进度敏感。许多任务在部署之前都需要定制硬件开发和多年的测试,例如在热真空室或零重力模拟中,这可能会让投资者非常反感,如果预算螺旋式上升,甚至可能导致项目被取消。
月球探索和商业空间站的兴起带来重大机遇
雄心勃勃的月球任务和计划中的商业太空栖息地的快速增长为先进的太空机器人技术创造了巨大的机会。未来十年计划部署数十个机器人着陆器、漫游车和建筑系统,以支持美国宇航局阿耳忒弥斯(重返月球)和国际月球基地计划等项目,所有这些项目都需要自主机器人来侦察地形、提取资源(例如采冰)、建设基础设施以及在对人类不利的环境中进行科学研究。与此同时,私人空间站(例如 2020 年代中期发射的 Axiom 空间站模块)和大型在轨设施的出现同样将严重依赖机器人进行组装和日常维护。
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类别 |
示例(平台/项目) |
描述/角色 |
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轨道服务车辆 |
诺斯罗普·格鲁曼公司“任务机器人车辆”(MRV)(美国) |
具有多自由度机械臂的自主服务航天器,用于为轨道上的卫星加油、修理、重新定位和升级。 |
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空间站和自由飞行机器人 |
Canadaarm2 和 Dextre(国际空间站,加拿大) |
轨道设施中使用的机械臂和自主自由飞行器。 Canadaarm2(国际空间站上的 17m 臂)和双臂 Dextre 机器人协同工作,以搬运货物、进行外部维修并协助太空行走 |
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行星探索漫游者 |
NASA 毅力号火星车(火星 2020) |
专为其他行星或卫星表面探索而设计的移动机器人车辆。例如,毅力号是火星上的六轮漫游车,携带科学仪器和收集样本的钻头,在崎岖的地形上自主导航。 |
资料来源:诺斯罗普·格鲁曼公司、美国海军官方网站、加拿大航天局、美国宇航局等
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按组件 |
按机器人类型 |
按平台 |
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· 硬件 · 软件 · 服务 |
· 自主航天器系统 · 行星漫游者和着陆器 · 无人机(无人驾驶飞行器) · 机械臂和机械手 · 人形机器人 · 自由飞行机器人 · 模块化机器人平台 |
· 轨道 · 行星 · 表面 · 深空 · 飞船上 · 地面控制 |
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按技术 |
按有效载荷容量 |
通过推进 |
按申请 |
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· 人工智能和机器学习 · 自主导航系统 · 遥控操作 · 传感器集成和 3D 感知 · 触觉 · 3D 视觉与成像 · 群体与协作机器人 |
· 微 · 小型(轻量级) · 中等的 · 重负 |
· 太阳能供电 · 电池供电 · 核动力 |
· 卫星服务 · 在轨组装与制造 · 太空探索 · 栖息地建设 · 太空采矿 · 监视与侦察 · 科学实验与研究 · 其他的 |
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按任务类型 |
按最终用户 |
按地区 |
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· 载人(载人)任务 · 无人(机器人)任务 |
· 太空机构(政府) · 商业空间公司 · 国防组织 · 研究与学术机构 |
· 北美(美国和加拿大) · 欧洲(英国、德国、法国、俄罗斯、北欧国家和欧洲其他国家/地区) · 亚太地区(中国、印度、日本、韩国、澳大利亚和亚太地区其他地区) · 中东和非洲(以色列、阿联酋、沙特阿拉伯、伊朗以及中东和非洲其他地区) · 拉丁美洲(巴西、阿根廷和拉丁美洲其他地区) |
该报告涵盖以下主要见解:
市场按组件分为硬件、软件和服务。
硬件领域占据主导地位,因为太空机器人技术仍然主要是由质量、功率和可靠性驱动的问题。手臂、关节、执行器、航空电子设备、传感器和坚固的结构构成了任何系统的主体。软件和服务领域正在快速增长,但任务依赖于能够承受发射负载、辐射、真空和极端温度的飞行合格硬件。
按机器人类型,市场细分为自主航天器系统、行星漫游器和着陆器、无人机、机械臂和机械手、人形机器人、自由飞行机器人和模块化机器人平台。
行星漫游者和着陆器部分包括自主轨道服务航天器和行星漫游者,预计将在太空机器人市场中占据主要份额。 ROV 型系统设计用于执行从卫星检查和维修到行星表面探索等任务的多功能性。 ROV 细分市场由机器人航天器/着陆器和漫游车组成,以最大的收入份额主导市场。
根据平台,市场分为轨道、行星、地面、深空、星载、航天器和地面控制。
轨道部分主导着市场,因为当今资金最多、可重复的用例位于地球轨道。其中包括卫星服务、检查、碎片相关任务和空间站机器人。该领域的需求得到商业星座和政府资产的支持。行星和深空机器人技术备受瞩目,但偶尔出现。相比之下,轨道任务提供了稳定的管道。
根据技术,市场分为人工智能和机器学习、自主导航系统、远程操作和远程控制、传感器集成和 3D 感知、触觉、3D 视觉和成像以及群体和协作机器人。
自主导航系统领域在市场上占据主导地位,并且通常与人工智能和机器学习相结合,随着自主将机器人技术从远程控制设置转变为可扩展操作,自主导航系统处于领先地位。当通信延迟、机组人员时间有限和安全问题导致持续远程控制不切实际时,这种转变至关重要。无论使用什么类型的机器人,感知和导航对于每项任务都至关重要。
根据有效负载能力,市场分为微型、小型(轻型)、中型和重型。
小型(轻量级)细分市场处于领先地位,因为大多数太空机器人任务都关注发射成本、易于集成和风险。小型机器人和机械手可以乘坐、安装到辅助有效负载槽中并进行大量部署。重型系统确实存在,例如站级机械臂,但它们不太常见,并且与更大的平台相连。
根据推进力,市场分为太阳能驱动、电池驱动和核驱动。
太阳能部分是长期空间系统的主要选择。它开发完善,批量高效,可满足航空电子设备、传感器和机器人操作的稳定电力需求。电池电量对于短时间爆发和日食期间非常有用。然而,由于政策问题、高成本和资格挑战,核能并不常见。
按应用划分,市场分为卫星服务、在轨组装和制造、太空探索、栖息地建设、太空采矿、监视和侦察、科学实验和研究等。
太空探索部分,包括机器人漫游车、着陆器和轨道飞行器及其机器人子系统,通常在任务数量和可见性方面处于领先地位。然而,卫星服务正迅速成为重要的商业力量。它的重点是延长资产的寿命和提高弹性。在考虑市场价值时,服务和在轨组装或制造可以胜过其任务数量。
市场按任务类型进一步细分为载人(载人)任务和无人(机器人)任务。
无人(机器人)任务领域由于成本较低、风险较低且频率较高,因此在市场上占据了很大的主导地位。它们可以在人类无法到达的地方运行,例如有辐射、持续时间长或极端环境的地区。载人任务也使用机器人,但机器人任务的数量和部署频率要高得多。
根据最终用户,市场分为航天机构(政府)、商业航天公司、国防组织以及研究和学术机构。
由于太空机器人技术涉及巨额投资和战略重要性,可实现科学发现、国家威望任务和安全/防御能力,太空机构(政府)部门将主导全球市场。
政府航天机构和军事组织被认为是太空机器人的最大最终用户。大多数机器人技术的开发和部署都是由 NASA、ESA、CSA、Roscosmos、JAXA、ISRO、CNSA 等国家机构通过旗舰探索任务、科学计划和技术示范项目推动的。
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根据地区,我们对北美、欧洲、亚太地区、中东和非洲以及拉丁美洲的市场进行了研究。
北美是全球太空机器人市场的领先区域,仅美国就占据了最大的区域份额。美国之所以占据主导地位,是因为其对太空技术、研发的大力投资以及太空机器人活动的高度集中,从美国宇航局的众多项目到国防部的举措以及蓬勃发展的商业太空产业。由于数十年的持续资助和公私伙伴关系,美国开发并发射了世界上大多数备受瞩目的太空机器人,包括火星漫游者、国际空间站机械臂系统、首批卫星服务车等。
欧洲是第二大区域市场,预计在预测期内将成为增长最快的市场之一。在欧洲航天局的推动下,欧洲国家在先进机器人技术方面取得了几项重大进展,其中包括 2021 年部署在国际空间站上的欧洲机械臂以及目前正在开发的各种自主漫游车和着陆器等。欧洲境内该领域的发展是由严格的监管推动和研发合作投资共同推动的。该地区重视可持续性和在轨安全,并采取欧空局零碎片宪章等举措。
亚太地区正在成为太空机器人领域的强国,预计在预测期内将呈现最高的增长率以及可观的市场份额。中国是这一趋势的主要推动者。凭借其雄心勃勃的太空计划,中国迅速开发并部署了先进的机器人技术,从天宫空间站的10米机械臂到玉兔系列月球车和祝融号火星车,在火星表面成功执行了科学作业。中国正在大力投资未来的太空基础设施,并展示了在许多方面与美国和俄罗斯相媲美的在轨机器人能力。
全球太空机器人市场适度整合,成熟的航空航天公司和专业初创公司共同推动创新。