低軌衛星進駐花蓮斷訊災區 衛星訊號如何克服地形支援通訊?

0403強震後,花蓮天祥陷入斷訊,又因為道路中斷,維修人員難以進駐,因此數位部和中華電信合作,於6日以直升機運送3套低軌衛星設備進駐天祥,也是台灣首次將低軌衛星技術用於救災通訊。
低軌衛星是什麼?
根據工研院工業技術與資訊月刊,衛星可依軌道高度分為4種,分別為高橢圓軌道(HEO)衛星、地球同步軌道(GEO)衛星、中地球軌道(MEO)衛星,以及低地球軌道(Low-Earth Orbit;LEO)衛星,也就是「低軌衛星」。
低軌衛星就如其名,是4種衛星中軌道距離地表最近的,約介於500至2000公里間。低軌衛星約有70%用來通訊,9%用於遙測,也就是利用影像做環境監控、氣象監測、洋流分析等。
台北市土木技師公會技師林鵬飛則指出,低軌衛星距離地球較近,通訊延遲時間較短,可以加快數據傳輸,也能頻繁更新軌道和位置,更準確定位和追蹤移動對象,發射成本也較低。
然而林鵬飛也表示,低軌衛星難以實現全球覆蓋,需要通過多顆衛星組成的衛星網絡才能達成。
工研院產業服務中心組長廖榮皇提及,地球共有72個衛星軌道,每個軌道要有22顆以上的低軌衛星才能達到全球覆蓋,因此至少需要1584顆低軌衛星才足夠,也顯示低軌衛星的需求量大。
為什麼要將低軌衛星應用於通訊?
低軌衛星可以搭載通訊設備和傳輸系統,傳送訊號至地面設備,有如太空中的基地台,不受地表天災影響,持續傳輸訊號,補齊既有行動網路通訊的不足。
國家太空中心主任吳宗信認為,光纖網路、基地台大概都距離地球1公里內,若能透過低軌衛星達成24小時不斷訊,即使地面或海底電纜被切斷,仍可維持國家的網路通訊。
中央大學太空系主任張起維指出,衛星的電力來源是太陽能,所以不需依賴地面的電網,不論是針對衛星電話或衛星數據機,全都是無線通訊,「我們有能力透過衛星當作中繼站,去跟距離我們很遠、可能在災區以外的地面中繼站進行通訊。」
有了穩定的低軌衛星通訊技術,若遭遇戰爭、天災等可能導致地面設備受損的情況,也可確保通訊;俄烏戰爭中,烏克蘭就經由低軌衛星成功聯外,也凸顯了衛星產業的商機。
台灣的低軌衛星技術發展現況?
台灣政府提出太空三期計畫,規劃從2019年開始,10年投入251億,自主開發衛星、打造衛星產業供應鏈,至今台灣已有2枚自製衛星。
其中,第2枚「獵風者」為海面風場觀測之低軌衛星,在去(2023)年10月順利升空,其搭載的系統可以提供更即時、詳細的氣象資料,用於颱風路徑、強降雨預測,以及海氣交互作用等研究。
未來,國家太空中心也預估在2025、2026年發射「B5G」低軌通訊衛星。
另外,工研院指出,全球4大衛星供應商分別是SpaceX的星鏈(Starlink)、英國OneWeb、亞馬遜旗下的Kuiper,以及加拿大老牌衛星商Telesat。
數位部長唐鳳曾於去年表示,英國OneWeb的衛星訊號2023年底就有機會覆蓋全台,也積極接洽衛星廠商合作,確保緊急時刻台灣通訊能有更多選項。這次進駐花蓮天祥災區的,正是One Web的低軌衛星終端設備。
至於整體衛星產業鏈,大致分成衛星製造、發射、地面設備和衛星服務,以地面設備和衛星服務佔比最多。
工研院國際所分析師呂珮如認為,台灣具備不錯的發展優勢,「台灣以地面設備的元件供應為主,而且都有打進去主要的幾個低軌衛星寬頻業者上面。當業者的需求都是降低成本,台灣業者有很強的布局優勢。」