高軌衛星(GEO)、中軌衛星(MEO)到近來較受注目的低軌衛星(LEO), 各自不同的應用。

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全球低軌衛星市場快速成長,資策會MIC指出去年全球衛星單年度發射數量已突破1千顆,而在SpaceX、OneWeb等新興衛星服務業者加速下,預估2021年到2030年每年將發射逾1,700顆衛星,帶動全球衛星產業的發展。

MIC資深產業分析師曾巧靈表示,根據美國衛星產業協會(Satallite Industry Association)統計,2020年全球太空經濟規模達3,713億美元,其中包含衛星發射、製造、服務及地面設備的衛星產業即佔74%,預期未來在主要國家如美國投資加大,以及低軌衛星通訊規模商用下,預估到2040年全球太空經濟規模達1兆美元,衛星產業佔比上看88%,達9,252億美元。

而從衛星發射數量來看,曾巧靈指出,過去20年全球衛星發射數量在每年200顆以下,這幾年發射數量快速上升,例如2019年低軌衛星布署就有490顆,2020年更是突破1千顆,在衛星業者及新業者規畫下,預期2021年到2030年每年發射將超過1,700顆衛星,大部分為低軌衛星,以2021年為例,低軌衛星(LEO)發射數量已是高軌衛星(GEO)的61.6倍。

而低軌衛星的用途,由於距離地面比高軌衛星來得更近,過去主要以地球觀測為主,SpaceX、OneWeb等業者規畫擴大低軌衛星星系,拓展低軌衛星通訊服務之下,2021年通訊應用已佔低軌衛星的8成以上。

曾巧靈表示,相較於高軌或中軌衛星用於衛星電視、廣播、導航、衛星電話/窄頻連網,覆蓋較小,需要上百顆衛星建立星系的低軌衛星,多用於衛星寬頻、衛星電視及IoT。目前營運低軌衛星的服務業者以北美為主,除了以提供衛星電腦、IoT衛星通訊服務的GlobalStar、Iridium、Orbcomm,還有以提供衛星寬頻服務為主,已有2.405顆低軌衛星在軌運作的Starlink,加拿大的Telesat,Verizon與Amazon合作的Project Kuiper也相當積極,長遠規畫發射7,824顆低軌衛星,其他如歐洲、亞洲地區,有英國與印度合作成立的OneWeb、中國航天等等。

目前較積極的幾家低軌衛星服務商,因為全球疫情、俄烏戰爭國際情勢緊張影響,突顯衛星價值或是導致衛星星系布建計建受阻。

以SpaceX底下的Starlink為例,去年才開始商轉,目前已發射2,500多顆衛星,在軌運作2.405顆低軌衛星,並在36個國家地區營運衛星寬頻通訊服務,約有40萬個用戶,未來長遠目標是在全球建立超過1萬顆的低軌衛星星系,擴大其衛星通訊服務涵蓋範圍。由於俄烏戰爭,烏克蘭當地的通訊受到破壞,Starlink啟用當地的衛星通訊服務援助烏克蘭,突顯低軌衛星的價值。

已有428顆衛星在軌運作的OneWeb,因衛星發射仰賴俄羅斯,受俄烏戰爭影響,轉委託SpaceX協助發射,長遠目標為建立逾7千顆低軌衛星的星系;受注目的Project Kuiper,儘管是發展最晚的,但展現不小的企圖心,向美國FCC提出的衛星建置計畫,準備建置超過7千顆衛星星系。

各方看好低軌衛星的通訊潛力,雖然低軌衛星涵蓋範圍比較小,需要建置一定數量規模的星系才能提供較好的網路涵蓋,但其通訊延遲可達30到50毫秒,和現有4G的延遲時間相當。目前Starlink針對消費、企業提供衛星寬頻網路服務,消費方案月租費為99美元,裝置費599美元,傳輸達100到200Mbps,企業衛星寬頻方案則是月租500美元,裝置費2,500美元,傳輸達150到500Mbps。

目前低軌衛星通訊業者也與電信業者合作,以衛星寬頻服務作為偏遠山區或離島的通訊網路,或是與其他公司合作,提供航空器機上寬頻網路服務,或是海上船舶的寬頻網路。

值得關注幾個發展中的衛星通訊技術,關係到衛星通訊網路品質、以及營運成本,包括比傳統射頻傳輸速度更快的雷射光通訊、可滿足多應用需求的軟體定義無線電技術、用以追蹤衛星的相位陣列天線技術,以及地面網路託管服務等等。

 

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