國際低軌衛星產業由於破壞式創新者Elon Musk的關係,打破局限於科研和地面接收的應用,加速與擴張整體太空產業發展,本次的東西講座特別邀請工研院產業服務中心太空經濟部莊淳富經理親臨現場,分享台灣低軌道衛星技術的趨勢與挑戰。
圖一 : 工研院產業服務中心太空經濟部莊淳富經理分享台灣低軌道衛星技術的趨勢與挑戰。 |
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莊淳富表示,一顆衛星通常上面會涵蓋兩類部份,衛星本體(Satellite bus)包含推進器(姿態調整、軌道控制命令)、太陽能板、通訊傳輸天線(監測衛星健康程度),而衛星酬載(Payload)依據本身用途,例如常見的有通訊、導航、遙測、氣象、科研、軍事等去作對應的開發。
且大致分為大型(>1,000kg)、中型(500-1,000kg)、小型(100-500kg)、微型(10-100kg)、奈米(1-10kg),發射的費用牽涉到衛星的尺寸、重量以及需要多大的火箭推進力,微衛星縮小到幾十公斤,發射成本就能降低幾十倍至上百倍,未來一百公斤以下的微衛星將有機會成為主流。
莊淳富進一步說明,衛星產業發展焦點逐漸由高軌衛星(GEO,衛星電視、衛星語音專線應用)與中軌衛星(MEO,衛星定位、導航應用),逐步轉向低軌道衛星(LEO,衛星網路、傳輸應用),此外亦針對特定應用需求發展,像是高橢圓軌道(HEO,精準導航、測距、觀測)。
地面設備依規模可分為大型基站(Gateway)與小型地面設備(User Terminal)衛星地面設備之天線設計,則由傳統碟型天線(Dish Antenna),逐步演進為相位陣列天線(Phased Array Antenna)。傳統碟型轉向速度慢、物理尺寸較大,而相位陣列發射波束相對快速且可追蹤多個目標。
莊淳富表示,Inter-Satellite Link通訊傳輸技術可改善無法建置地面站的狀況,因為在太空中空氣的阻礙或懸浮粒子更少,相較而言,環境是更乾淨的,透過雷射的方式作衛星間的傳輸,具靈活且彈性的。而高低軌落差的通訊也可增強其現有的電信服務,有效將數據傳輸的等待時間從幾個小時減少到幾分鐘。
我國元件售價優勢 適合切入地面設備及衛星製造供應鏈
根據美國衛星產業協會統計,2021年全球太空經濟產值達3,860億美元,衛星產業依發展類型又可區分為地面設備36.7%、衛星服務30.6%、衛星製造3.5%、發射產業1.5%。
而其優勢與商機成長,包含火箭運載成本下降,加速商業化發展;衛星小型化降低製造成本,亦降低進入太空產業的門檻;有效載荷系統進步,提供低延遲、大頻寬之高通量衛星;小型衛星生命週期短,存在持續性衛星生產需求;衛星布建數量已達商轉規模,加速地面設備(UT)爆發性成長等。
基於台灣衛星地面設備元件的基礎,以及擁有多元產業的研發實力,如半導體、PCB、網通、金屬工程等,我國廠商適合優先切入地面設備及衛星製造供應鏈。國內GNSS已發展成熟,具備元件供貨能力,且平均造價較歐美價格便宜,但缺乏通訊技術開發經驗,須由海外業者主導。
莊淳富表示,全球低軌衛星大廠最棘手的問題,就是如何以市場可接受的價格,打開全世界對低軌衛星寬頻的需求,而大幅降低衛星及地面設備製造成本是唯一答案,但因資金需求龐大、製造程序複雜、星系部署時間冗長,導致服務應用時程與範圍延宕或受限。
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