文／林珍妮

全球首顆進入行星軌道的人造衛星是在1957年成功發射，歷經66年的發展時至今日，衛星更已經可與手機通話連線。同時，根據Statista統計，截至2022年止，全球營運中衛星共有6905顆，較2021年增加2105顆，成長逾40%，其中更有接近9成屬低軌道衛星，顯見衛星已不僅是軍事用途，更邁入商業營運，創造新太空時代。

ㄧ箭多星 世界紀錄



衛星有多熱？端看送衛星上太空的「火箭」有多忙就能知悉。火箭是運送衛星到太空軌道的載具，也可以看作是運送衛星上太空的小巴士，近期火箭更是供不應求，讓許多衛星只能「在線等」，甚至SpaceX火箭單次發射143顆衛星，刷新「一箭多星」世界紀錄，證明太空活動正發生結構性轉變。

衛星的組成有本體以及酬載，隨著酬載不同，應用也會不同，例如搭載攝影機即是遙測衛星，搭載通訊系統即是通訊衛星等。台灣政府已將太空產業列為「6大核心戰略產業」之一，持續推動太空技術與產業發展，工研院在經濟部技術處的支持下，針對低軌通訊衛星中的地面設備，進行我國自主技術研發。

衛星不同 應用不同



衛星距離地表之高度，也有不同衛星應用，如地球靜止/同步軌道（Geostationary Earth Orbit, GEO）高度在3.6萬公里以上，衛星可覆蓋面積最廣，繞行地球一圈時間為24小時，但軌道位置高、傳輸時間長、衛星成本較高，因此多為廣播電視衛星應用。

其次為中地球軌道（Medium-Earth Orbit；MEO）衛星，距離地表2000至1.5萬公里，多為GPS導航、定位應用。最後則是近年掀起太空星鏈戰的「低地球軌道（Low-Earth Orbit；LEO），簡稱低軌衛星」，距離地表500至2000公里，具有信號傳輸延遲低、衛星成本相對低等優點，因此約有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、洋流分析等。

由於低軌道衛星軌道高度低，飛行速度快，每秒可達7.4公里，平均繞行地球一圈時間約90～100分鐘，經過單一地面通訊站上空時間非常短，使得地面通訊站可與低地球軌道衛星通訊的時間相當短，往往會造成通訊的損失與偏移，需透過通訊系統的設計進行減輕與補償。因此工研院也針對衛星與地面站的通訊，甚至是衛星之間的通訊進一步研發關鍵技術。

善用5G 研發通訊



觀察低軌道衛星所用的頻段在18至40GHz之間，與5G毫米波頻段有部分重疊；而目前台灣產業在5G發展上，無論是半導體、晶片以及通訊天線陣列、基地台等方面，都相當成熟。這也代表5G的生產製造、研發經驗及技術，都可以延伸應用到低軌衛星上。

例如低軌道衛星的通訊系統所需的相位陣列天線相對5G較大，地面終端接收效能至為關鍵，但因地面終端的毫米波晶片與5G接近，晶片技術也都相仿，可望在利基點上進一步研發我國自主關鍵技術。

因此，工研院國內自主開發「低軌衛星通訊技術」，發展多項創新整合技術，期望提供我國ICT廠商低軌衛星地面通訊解決方案，建構完整低軌道衛星地面站產業鏈，搶攻國際市場。

（本文由工研院授權使用）