人造衛星的應用與現代生活密不可分,不論是天氣預測、導航、觀測、通訊,或是救災,都發揮不可或缺的功用。
例如,在 2004 年南亞大海嘯、2005 年美國卡翠娜颱風、2008 年四川大地震、2004 年艾利颱風和八八水災、2011 年日本福島海嘯等災害發生時,臺灣自主擁有的人造衛星「福爾摩沙衛星二號」(目前已除役)就透過持續擷取影像,提供各國寶貴的救災訊息。
福衛二號衛星於 2004 年 8 月 26 日所攝得淡水河出海口區域經艾利颱風侵襲後的地貌,經融合及色彩平衡等後製處理。(圖/國家太空中心提供)
然而,說到人造衛星所屬的太空產業,一般人可能會想到美國、俄國等傳統的太空強權國家,但事實上,臺灣在太空產業這一塊並沒有缺席,甚至太空產業有機會可以成為臺灣在半導體之外的第二座護國神山!在接下來這篇文章,將與各位讀者對太空產業作介紹,並且分享臺灣在太空產業所扮演的角色。
2016 年科技部向立法院教育及文化委員會提交「國際太空產業趨勢與我國因應策略」書面報告中提到,太空產業可以分成上、中、下游三個部分。上游包括衛星、火箭以及地面設施的材料與元件供應商、系統整合商。中游是衛星的發射服務商。下游則包含衛星操作商以及衛星應用供應商—是與民眾最有關連的服務。
在下游的衛星應用供應商,根據不同的應用,可以再區分為通訊、地球觀測、導航和氣象等等;在地球觀測方面,也包括光學遙測衛星影像應用。在通訊應用方面,包含「消費通訊服務」,例如衛星電視、衛星廣播、網路服務、行動通訊等;還有像科技部的「B5G」計畫,簡單來說就是把衛星當作通訊基地台,因應難以架設基地台的地形,讓衛星訊號覆蓋整個地球,讓通訊無死角,能夠與目前的 5G 網路成為互補關係。
太空產業的「錢」景究竟如何?根據衛星產業協會(SIA)的統計資料,在 2019 年,全球太空產業營收高達約 7.6 兆台幣(以下皆為台幣),其中最大宗就是地面設備(如衛星電視、天線、定位裝置等)佔了約 3.6 兆、衛星服務(如電視、廣播、行動通訊)約 3.4 兆、衛星製造約 3 千 508 億,以及衛星發射服務約 1 千 375 億,可見是龐大的商機!
而在這麼大的市場中,臺灣扮演哪些角色?從上游、中游到下游,太空產業在各部分都需要高度分工。翻開臺灣太空產業發展協會的會員名冊,我們可以看到,不管是硬體類的衛星系統與元件研製、操作(國家太空中心)、太空用高科技微波產品(芳興科技)、機械製造服務/測試儀器引擎(廣碩),或是應用類:氣象預報及氣象加值服務(天氣風險管理開發公司)、衛星影像、航空照片資料處理與應用(達雲科技),都可以看到,臺灣目前除了衛星發射仍須仰賴其他國家外,以太空產業鏈的觀點來看,已針對各專業領域積極布局。
以臺灣目前現役中的第一顆自製遙測衛星「福爾摩沙衛星五號」為例,它是由國家太空中心扮演衛星系統整合、衛星操作商、衛星應用供應商的角色;中山科學研究院、漢翔公司等負責次系統的供應、國內大學與其他衛星影像公司,則專門於衛星影像加值服務的工作。
位於新竹,成立於 1991 年的國家太空中心,正是擔任臺灣太空計畫的執行單位。國家太空中心衛星操控組長黃文莊表示,太空中心支援太空計畫,有三個重要領域,分別由空中、發射、地面三個部門負責。首先由空中部門負責衛星的設計、組裝與測試,在衛星製造生產出來後,就要由發射部門,安排火箭送到太空軌道上,讓衛星做週期性運轉,接著再由地面部門負責衛星的操控。
黃文莊說,要操作衛星,必須仰賴位於國家太空中心內的操控中心,以及數個分布在不同地區的地面站。他比喻,就如同操作遙控飛機會需要操縱器和天線,而地面站就像遙控飛機的天線,只是架設在不同的地方。目前在太空中心、中央大學、成功大學歸仁校區等不同地區,都有衛星的地面站,而操控中心總共操縱福衛五號、福衛七號等多顆衛星。
國家太空中心黃文莊組長解說臺灣衛星的運作方式及代表性,後方即是衛星控制台。(圖/何宇軒攝影)
令人好奇的是,臺灣為什麼需要投入資源發展自己的太空產業?陽明交通大學機械工程學系特聘教授、預計今(2021)年 8 月將接任國家太空中心主任的吳宗信表示,太空科技本身是戰略科技,如果要發展應用但沒有前端產業協助,將會受制於人,也牽涉到國家安全。目前臺灣現在沒辦法自行發射火箭,必須借助 SpaceX 等國外廠商,但當 SpaceX 還有其他客戶的發射需求,臺灣則需要排隊等待,「人家火箭可能是兩三禮拜射一次,就好像隨時有計程車叫了就走;臺灣假設一年才發射一次,就像是等公車,光是上車就比人慢了。」
吳宗信強調,因為太空環境很特殊,例如冷熱溫差大、還有引擎振動、宇宙射線,太陽風暴等因素,各種零組件若要能承受太空環境,必須經過大量測試,因此太空產業的拼圖裡,一定要飛行載具(火箭),藉由國內能夠高頻率自主發射、測試臺灣的衛星,才有辦法進步。
前瞻火箭研究中心(ARRC)於 2016 年試射火箭 APPL-9C 之第一節固態推進。(圖/ARRC 臉書粉絲團提供)
在接下來的其他文章,將從各種不同的角度出發,包括從「火箭阿伯」吳宗信個人理念的角度,看他對即將接任的國家太空中心有哪些抱負及期許;接著,訪問三個不同領域的臺灣廠商,來看他們究竟如何在太空產業競逐並提供服務。最後,我們訪問科技部部長吳政忠,從政府的角度,來看日前立法院通過的《太空發展法》,將如何形塑臺灣今後的太空政策。