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低軌衛星 未來通訊新主流

提要

專家建議借助半導體優勢 推動自主化技術開發 形塑生態系 躋身產業技術強國

低軌衛星示意圖。 美聯社
低軌衛星示意圖。 美聯社

本文共1704字

經濟日報 楊欣倫(經濟部產業技術司產業技術基磐研究與知識服務計畫成員)

近年來隨著發射技術的突破,可重複使用發射火箭不斷改良與精進發展,大幅提升載運能力與逐步降低發射成本,其中尤以SpaceX獵鷹9號進行多次任務而受矚目,更進一步試驗重型運載火箭「星艦(Starship)」,未來能在重複使用的前提下,將100至150公噸酬載送入近地軌道,是人類歷史上最大、最強的運載火箭。

衛星技術與酬載的技術演進與商用現貨(COTS)零件納入採用範疇,均使整體成本能達成大規模商業應用的需求,進一步促使太空產業進入高速發展期。

以低軌衛星寬頻星系為例,四大星系SpaceX Starlink星鏈進度超前,率先進入全球商業營運,並從一般住家用戶擴展至航空、海事及移動車輛領域的服務與用戶終端產品,截至2023年9月已達200萬用戶,並展開第二代衛星的試驗。

大低軌衛星寬頻星系發展動態
大低軌衛星寬頻星系發展動態

緊隨在後的OneWeb雖然受到疫情、俄烏戰爭遭扣押衛星與發射資金等因素干擾,仍在2023年5月完成618顆衛星的部署,進入連網測試階段,預期2024年初啟動商業營運。

2023年10月Amazon Kuiper發射兩顆試驗衛星,並積極部署衛星生產工廠,要在2026年啟動商業營運。加拿大Telesat Lightspeed則面臨財務危機陣痛期,經過轉型調整衛星發射數量、改與加拿大衛星製造商MDA合作,有效控制成本支出,規劃2026年前發射156顆衛星後進行第一階段的商業營運。

四大低軌衛星營運商積極布局衛星寬頻領域,且2026年預期四家皆展開商業營運,將使競爭進入新階段,可望在低軌衛星寬頻的基礎下延伸更多應用服務並帶動終端裝置的推出。

Starlink在2020年的Beta版連網試驗階段,提供美國華盛頓州在控制野火行動中發揮即時通訊功用,協助救援隊確認水源位置。2022年東加火山爆發,Starlink再次發揮衛星通訊的效用,除協助救災外,也作為災後復原工作的臨時通訊解決方案。由此案例可知,極端氣候造成野火、洪水等災害將更頻繁,衛星通訊成為數位韌性的關鍵角色。

Starlink在俄烏衝突初期,提供烏克蘭衛星通訊系統與用戶終端設備,讓烏克蘭不受限制地維持網路和通訊。但SpaceX創始人Elon Musk深怕烏克蘭軍方將Starlink「武器化」,用其操作無人機攻擊俄軍,因此考慮限制功能,甚至不再支援烏克蘭。凸顯衛星通訊不光是對國家安全至關重要,發展自主衛星星系,不假他人之手才,更能確保在關鍵時刻能保持通訊的暢通。

2023年10月9日台灣第一枚自製氣象衛星獵風者升空,代表台灣培養自主能力,產官學研「太空國家隊」的重大成就。

我國第三期「國家太空科技發展長程計畫」從2019年開始,十年投入251億元,現在加碼超過400億元,要投入低軌通訊衛星的研製、規劃國家發射場與人才培育。

太空中心目前規劃,將於2026年發射首枚B5G衛星,2028年發射第二枚,任務執行期間至少三年,其中的關鍵之一「Ka頻段通訊酬載」,除開發低軌衛星通訊酬載系統外,也需與地面通訊系統與設備相互配合。

經濟部產業技術司亦鎮支持發展衛星通訊大型相位陣列天線技術自主化,已透過實驗室環境驗證台灣自主發展的地面通訊設備的效能優於國際大廠的市售產品,彰顯我國科研能力,並藉由技術移轉助力台灣廠商切入國際供應鏈。

隨著2026年四大低軌衛星星系進入商業營運的競爭白熱化,將帶動全球低軌衛星地面通訊設備市場蓬勃發展,關鍵射頻與基頻控制晶片大多掌控在Amazon系統商自行開發或是晶片商如ADI、Anokiwave、Renesas、SatixfFy等,現階段台灣產業仍仰賴進口,亟須補足射頻與控制晶片及陣列天線模組化之次系統自主技術能量,以提升晶片及系統模組廠之產品價格競爭力。

產業技術司洞悉我國在低軌衛星地面設備關鍵核心晶片技術領域的缺口,投入資源積極推動自主化技術開發,透過工研院研究團隊聚焦射頻晶片、波束追蹤控制晶片、新式天線模組整合技術的研發工作,布局我國低軌衛星地面通訊設備自主技術能量與專利壁壘。

借力我國在半導體生態系的優勢,結合IC設計以及系統模組廠商進行垂直領域的應用產品開發,以期形塑產業生態系完整布局,開創造衛星產業鏈新商機,使台灣能夠躋身太空通訊技術強國之列。

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