低軌衛星：改變全球通訊與應用的新力量

隨著太空科技日新月異，SpaceX 執行長 Elon Musk 發起低軌衛星支援，低軌衛星在戰時通信中的關鍵作用引發全球對這項技術廣泛應用前景的熱烈討論。低軌衛星（LEO, Low Earth Orbit Satellite，指運行於距離地球表面約300至2000公里之間的人造衛星）正逐步改寫全球通訊、地球觀測和國防安全等多個領域的格局。從降低通信延遲、擴展網路覆蓋，到推動新一代5G/6G非地面網路（NTN, Non-Terrestrial Network：指包括衛星、無人機、高空平台等在內的非地面通信網路）的整合應用，低軌衛星無疑成為當前及未來太空產業的重要技術支柱。

一、低軌衛星是什麼？

人造衛星根據運行軌道高度和使用目的的不同，可分為高軌道衛星、地球同步軌道衛星、中軌道衛星以及低軌衛星。每種類型的衛星在技術要求、成本及應用場景上各有差異。

低軌衛星（LEO，Low Earth Orbit Satellite）通常指運行於距離地球表面約300至2000公里之間的人造衛星。與高軌（如地球同步軌道GEO）和中軌（MEO）衛星相比，低軌衛星具備以下幾項顯著優勢：

• 低延遲與高速傳輸
  由於距離較近，信號傳輸時間大幅縮短，非常適合即時通訊和數據傳輸應用。
• 發射成本較低與快速部署
  小型化設計和低成本製造使得衛星能夠以較快的速度量產與部署，構成龐大星座網絡，滿足全球覆蓋需求。
• 靈活性高
  雖然單顆衛星壽命相對較短，但依靠星座組網可彌補個別衛星的局限，實現連續穩定服務。

二、低軌衛星的主要用途

低軌衛星應用範疇廣泛，以下是幾個重點領域：

1. 通訊與網路覆蓋

• 全球互聯網接入
  以 SpaceX 的 Starlink、亞馬遜的 Project Kuiper 及 OneWeb 等為例，大規模低軌衛星星座正致力於提供低延遲、高速率的網路服務，尤其適用於偏遠地區與災害應急通訊。
• 備援通訊與防災救援
  在地面網路受損或基礎設施受限的情況下，低軌衛星能作為可靠的通訊備援，保障軍事、政府及民生資訊傳輸。

2. 地球觀測與遙測

• 環境與氣象監測
  低軌衛星憑藉其近地優勢，能夠提供高頻率的圖像與數據更新，協助氣象預報、災害監測及環境評估。
• 地球環境與資源監控
  除了氣象監測，低軌衛星還可以應用於地球環境監測、地球物理研究和太空科學，提供精確的遙測圖像和數據支持。

3. 物流與運輸監控

• 貨運監控與安全
  在物流運輸領域，低軌衛星可用於追蹤貨運船舶、飛機和車輛的位置與狀態，提升運輸效率和安全性，確保物資準時送達。

4. 國防與安全應用

三、低軌衛星的未來發展趨勢

隨著技術進步與市場需求擴大，低軌衛星發展正迎來幾大重要趨勢：

1. 星座網絡與量產化

• 大規模星座建設
  根據統計，全球已約有11,500顆低軌衛星覆蓋，構成龐大網狀星座，並積極進一步擴大覆蓋範圍。
• 模組化與硬體回收
  軟體模組化、火箭回收以及加強火箭搭載數量，讓單次發射成本大幅下降。

2. 與5G/6G及NTN的整合

• 非地面網絡（NTN）應用
  低軌衛星將成為補足偏遠地區網路覆蓋的重要組成部分，未來的6G網絡將實現地面（TN, Terrestrial Network）與非地面（NTN）網絡的全面整合。
• 頻譜與技術創新
  隨著頻譜需求不斷攀升，業界正在研發新技術以更有效地利用現有頻寬，並探索高頻段（如Ka、Q/V頻段）的應用。這些高頻段雖能提供更大的頻寬及高速數據傳輸，但也面臨訊號快速衰減的挑戰，需要通過先進的波束成形及功率補償技術來克服。

3. 市場機遇與挑戰並存

• 市場規模持續擴大
  根據國際數據，全球衛星通訊市場營收正以倍數成長，低軌衛星作為其中的主力，將帶來龐大的經濟效益。
• 衛星碎片與資源限制
  由於低軌衛星群體數量龐大，其運行軌道上與其他衛星或太空垃圾相撞的風險較高，加上頻譜資源競爭激烈，這些問題仍需進一步技術突破與國際協作解決。

台灣在低軌衛星產業中亦展現出積極姿態——從電信與國際低軌衛星業者合作，到國家太空中心推動本土衛星製造與地面設備研發，均顯示出本地市場對此技術應用的高度重視。

展望未來，隨著技術不斷進步和成本進一步降低，低軌衛星有望在全球通訊、科學研究、物流監控、國防安全等多個領域取得更廣泛應用，並推動數位化和智能化發展。