| 蔡昱宏/東海大學資訊管理學系 |
低軌衛星的概念
衛星是現代通訊的重要設施，透過部屬於高空的衛星傳送電話、網路以及電視等訊號。位於太空中的衛星，依照其飛行的高度，可以分為四種，飛行高度由高至低排序分別為：[1]
- 高橢圓軌道（Highly Elliptical Orbit，HEO）衛星：
高橢圓軌道衛星的高度位於3.6萬公里以上，其主要應用於技術開發與觀測。
- 地球同步軌道（Geostationary Orbit，GEO）衛星：
高度距離地表為3.6萬公里，因其繞行速度同步於地球自轉，繞行地球一圈的時間正好是24小時。其訊號涵蓋範圍最廣，只需要3到4顆同步衛星，訊號範圍就能涵蓋整個地球，主要用於衛星電視轉播、廣播。
- 中地球軌道（Medium-Earth Orbit，MEO）衛星：
中地球軌道衛星距離地表2000至1.5萬公里，多用於提供GPS導航及定位。
- 低地球軌道（Low-Earth Orbit，LEO）衛星：
簡稱為低軌衛星，距離地表500至2000公里，應用範圍包含：通訊、遙測、導航、氣象、科學探索和國防，而低軌衛星高達70%用來通訊，9%則是遙測，也就是利用影像做環境監控、氣象監測、洋流分析。
而最近異軍突起的低軌衛星，是所有衛星中距離地表最近的，因此具備低延遲、高頻寬、低成本等特性，現今主要應用5G與6G通訊領域中。
低軌衛星的應用
- 手機連接衛星：
平日使用的智慧型手機是無法直接連接至衛星上網的，只有使用特殊規格的衛星手機，或透過專門接收衛星訊號的天線設備將衛星訊號轉換成WIFI訊號，才能實現連接衛星上網。
- 多軌衛星網路整合：
這項技術是將位於不同軌道的衛星整合成一個網路，可以有效地改善衛星通訊的覆蓋率。最具代表性的廠商為Intelsat。Intelsat整合自身所擁有的地球同步軌道衛星（GEO）與中地球軌道（MEO）衛星網路，以及其他公司的低軌衛星（LEO），結合OneWeb終端和服務希望建置一個完整覆蓋地球的衛星網路環境。[2]
- 衛星5G寬頻通訊技術：
5G作為新世代的網路通訊技術，推出一段時間卻仍尚未普及，原因便是因為基地台的數量不足，5G的網路訊號覆蓋率不足，影響使用者體驗。而低軌衛星的高覆蓋、低延遲等特性就成為了此問題的解方，透過低軌衛星作為發射5G訊號的骨幹網路，來提升全球5G覆蓋率。
- 遙測與成像領域的創新：
海陸空的影像監控需要耗費大量時間進行測量與確認。尤其是位於海上的非法活動，往往會對當地政府、港口管理單位、船舶公司造成安全上的疑慮與管理上的困難。尤其是因從事地下經濟的不法業者將船上的自動識別系統關閉時，往往會造成海上碰撞事故的發生。
因此以遙測為基礎的船隻偵測功能，主要目的就是為了防範海上不法業者的重要功能。透過低軌衛星結合人工智慧實現針對固定區域提供定時衛星圖像的系統，就能遙測並透過成像監視海上的不良行動。[3]
低軌衛星的優勢與未來
低軌衛星作為近日的通訊熱門議題，擁有下列的優勢：[4]
- 低延遲，傳輸速度快：
低軌衛星因其軌道是所有衛星中最低、最接近地面，因此其具有低延遲的特性，使傳輸速度高於其他位於較高軌道的衛星。
- 擺脫地形限制：
文章前面我們提及了5G的普及率低下問題，歸咎於其基地台數量不足，導致的訊號覆蓋率不佳。如基地台等基礎設施的建立，地形也是一大難題。而低軌衛星因位於空中，並不會受到地形的影響，過去無法覆蓋到的地區，如公海、叢林、偏遠地區等區域，都可能透過低軌衛星的協助成功部署網路。
- 有效載荷系統不斷進步： SpaceX公司的星鏈計畫衛星，因負責處理高頻電磁波的射頻晶片（Radio Frequency，RF）突破，大幅地提高了資料的傳輸率，可支援至10Gbps。此類「單一衛星訊號能覆蓋更多區域，且具備更大資料傳輸」的衛星稱之為高通量衛星（High Throughput Satellite，HTS）。星鏈計畫的衛星甚至聲稱可支援高達20Gbps的資料傳輸率。[5]
- 衛星小型化，火箭運載成本降低：
隨著衛星不斷地發展，衛星漸趨小型化為微型衛星，微型衛星的造價成本也隨之降低。而衛星體積的縮小，使得單次火箭可運載的衛星數量也大幅提升，進而促使火箭搭載成本的下降。[6]
低軌衛星的未來展望
低軌衛星應用市場發展趨勢象徵衛星產業走向新太空時代，衛星的用途將不再限定於軍事、科學研究等既有的領域。低軌衛星技術目前運用於通訊、遙測與成像的占比最高，是全球當前5G及6G議題最為重要的議題與技術。低軌衛星於通訊領域的運用，勢必也將開拓新的市場，帶來更多的應用價值。同時通訊領域也將是未來全球低軌衛星發展方向。 [7]
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[1] 陳怡如（2022）. 低軌衛星讓通訊無遠弗屆. 工業技術與資訊月刊，367，23。檢自：https://www.itri.org.tw/ListStyle.aspx?DisplayStyle=18_content&SiteID=1&MmmID=1036452026061075714&MGID=1164137106726602335
[2] 資策會MIC資深產業分析師 張人偉（2023年4月19日）。低軌衛星帶來諸多應用創新 新太空時代正式到來。亞灣新創園。檢自：https://www.yawan-startup.tw/News_Card_Content.aspx?n=1498&s=5127
[3] 資策會MIC資深產業分析師 張人偉（2023年4月19日）。低軌衛星帶來諸多應用創新 新太空時代正式到來。亞灣新創園。檢自：https://www.yawan-startup.tw/News_Card_Content.aspx?n=1498&s=5127
[4] 王則翰。（2023年8月22日）。低軌衛星是什麼？低軌衛星概念股有哪些？低軌衛星產業介紹！。股感知識庫。檢自：https://www.stockfeel.com.tw/%e4%bd%8e%e8%bb%8c%e8%a1%9b%e6%98%9f-%e4%bd%8e%e8%bb%8c%e8%a1%9b%e6%98%9f%e6%a6%82%e5%bf%b5%e8%82%a1/
[5] 吳春樺（2022年11月21日）。低軌衛星是什麼？為何大紅？台灣機會在這5個產品，一篇文看懂。數位時代。檢自：https://www.bnext.com.tw/article/71771/leo-compatible–5g-components0920
[6] 吳春樺（2022年11月21日）。低軌衛星是什麼？為何大紅？台灣機會在這5個產品，一篇文看懂。數位時代。檢自：https://www.bnext.com.tw/article/71771/leo-compatible–5g-components0920
[7] 資策會MIC資深產業分析師 張人偉（2023年4月19日）。低軌衛星帶來諸多應用創新 新太空時代正式到來。亞灣新創園。檢自：https://www.yawan-startup.tw/News_Card_Content.aspx?n=1498&s=5127
