極低地球軌道(VLEO):太空科技新視野

極低地球軌道(Very Low Earth Orbit,VLEO)位於100至約450公里的高度範圍內,近年來在商業和科學領域引起極大的關注。由中國航天科工集團有限公司(CASIC)和EOI Space主導的計畫,並計劃於2023年12月底前發射商業VLEO衛星,這象徵著一個超越低地球軌道(LEO)的新時代。VLEO的優勢在於其低地球位置,提供低通訊延遲、更精準的地球觀測和較少的輻射,為此受到電信行業的特別關注。

VLEO不僅能應用於商業,還可廣泛用於科學研究和環境監測。歐洲太空總署(European Space Agency,ESA)曾在VLEO中運行衛星,進行大氣成分監測,而VLEO衛星也能為科學家提供更精確的地球測量,包括大氣組成和變化。此外,電信行業對VLEO很感興趣,特別是其低延遲的特性。科學家和企業家們相信,VLEO將在未來成為太空科技的關鍵領域,為地球監測和通訊帶來新的可能性。

然而,VLEO仍有問題存在。由於VLEO衛星處於較低的軌道,這意味著它們必須克服大氣阻力以維持穩定的軌道,這種大氣阻力導致衛星的軌道逐漸衰減,最終可能導致衛星重新進入地球大氣層並燃燒消失。因此,VLEO衛星需要進行定期的軌道修正或維持操作,以對抗大氣阻力造成的影響。此外,VLEO中,大氣層雖然極為稀薄,但仍含有高能量的原子氧,原子氧與衛星表面材料相互作用的過程中,可能發生氧化、腐蝕或其他化學反應,這可能對衛星的外殼、太陽能電池、天線等部分產生損害,這種侵蝕作用通常在VLEO這樣的低軌道中更為嚴重,因為在這個高度範圍內,原子氧的能量較高,對表面材料的衝擊力更強。且VLEO衛星的運行速度相對較快,因此它們以較短的時間內繞行地球一圈,同時,由於地球自轉,導致地面站所處的位置不斷變化。這些因素導致短時間的通訊窗口可能有些應用上的挑戰,特別是需要連續、長時間通訊應用,例如即時影像傳輸或大傳輸量資料下載。在通訊窗口外,衛星無法直接與地面站通訊,這需要額外的技術或設施以處理通訊中斷的問題。

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相關連結:

VLEO for Telecommunications(2023). ESA CSC. 檢自:https://connectivity.esa.int/projects/vleo-telecommunications (Dec. 17, 2023)

Lucas Laursenc (2023). Civilian Satellites Descend Into Very Low Earth Orbit Climate monitoring and telecom stand to benefit from 100 km orbits.IEEE.檢自:https://spectrum.ieee.org/vleo (Dec.14,2023)

ESA seeks space applications ideas in Very Low Earth Orbit (2023). ESA.檢自:ESA seeks space applications ideas in Very Low Earth OrbitEuropean Space Agencyhttps://www.esa.int › Enabling_Support (Oct.18,2023)

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