先探/科技新勢力 低軌道衛星

低軌道衛星是串連起全世界高速傳輸環境中,最重要的一個環節,這也難怪從特斯拉到亞馬遜接連殺進這個商機,甚至連女股神的太空探索ETF銷售額度瞬間秒殺,低軌道衛星到底有什麼魅力?

文/吳旻蓁

自美蘇冷戰起,人類對於太空場域的運用與探索就不斷擴大,且大國對於「爭霸太空」的企圖心也隨著時間的推移不斷膨脹,從登陸月球、探索火星,到衛星布局等皆是戰場。如今隨著第五甚至第六代行動通訊的到來,低軌道衛星(Low-Earth Orbit; LEO)遂成為二一世紀全球競爭的新戰場,不論是傳統太空強權抑或是新興太空國家,無不投下大量資源發展太空科技與產業,就是希望能搭上即將爆發成長的低軌道衛星商機。但究竟低軌道衛星為何得以成為此次全球太空軍備大戰的主角?

回顧衛星的發展史,自一九六五年第一顆商業通訊衛星發射成功後,衛星通訊服務正式開始蓬勃發展,專家解釋,所謂的通訊衛星,就是把架設在地面大樓屋頂的基地台移到太空中,優點是訊號覆蓋範圍大,幾乎可以傳送到世界的任何一個角落。一般來說,衛星依軌道高度不同,可分為同步軌道(Geostationary Orbit; GEO)、中軌道(Medium-Earth Orbit; MEO)及低軌道衛星三種。

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傳輸時間短、低延遲為優勢

而衛星的高度與「繞地球時間」有關,當衛星高度愈低,前進速度愈快,繞地球一圈需要的時間就愈短;反之,衛星高度愈高,繞地球一圈的時間就愈長。進一步來看,不同距離也使這些衛星肩負著不同的任務,同步衛星顧名思義就是與地球同步運轉的衛星,距離地面三五七八六公里,延遲時間大約二五○毫秒(ms);由於同步衛星會固定在相對於地面的同一個位置,因此可以持續對地球上的同一個範圍進行連續觀測,像是電視轉播、氣象雲圖就是用到此衛星。中軌道衛星高度落在二○○○到三五七八六公里之間,延遲時間大約一○○毫秒,目前主要是衛星定位、導航使用。

至於低軌道衛星距離地表最近,在二○○○公里以下,因傳輸時間短,延遲時間僅大約「二○毫秒」,而這就是使它成為這波太空軍備大戰主角的關鍵原因。伴隨5G正式運行,為了滿足人工智慧(AI)、物聯網、車聯網等新興應用,大頻寬、低延遲、大量連結的需求也跟著與日俱增;且未來的6G不僅比5G更快速、更穩定、傳輸量更大,也將有更大覆蓋及極低能源/成本的訴求。

對此,低軌衛星的價值就在於可提供不受地形限制的大範圍覆蓋,補足地面基地台無法到達的地區如山區、海上、沙漠等,進而實現無縫式的全方位覆蓋。舉例來說,低軌道衛星可協助自駕車在接收不到行動網路時,改由衛星網路來通信及導航,確保車輛在自動駕駛行進過程中的高度聯網與準確控制;而若從全球人口來看,目前地球上還有約三五億人沒有受到網路的覆蓋,但有了低軌衛星的輔助,這些人也將有網路可以使用。

再者,近幾年火箭發射成本開始隨著「可重複利用」此一特性降低,和十年前相比,現在衛星製造發射成本整整壓低至過去的五分之一;此外,射頻元件與天線技術的突破,也使衛星通訊的效能比二○年前進步許多,這都推升低軌衛星如火如荼地發展。美國顧問公司麥肯錫(McKinsey)預估,全球衛星通訊市場至二○三○年將達到四○○億美元,年複合成長率達七%,且看好產業仍在起步期,預期未來十年成長速度還有可能更快。(全文未完)

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