從 5G 通訊模組到宇宙科學實驗,產業築起臺灣的「太空夢」

太空產業的範圍相當廣泛,包含上游的組件供應、中游的衛星發射服務商,以及下游的應用。而臺灣目前除了尚無法進行火箭發射之外,可以說是已經囊括了太空產業的各個項目。本文訪問了三個各有特色的廠商,分別從他們各自擅長的不同面向,來看看太空科技產業,與你我的生活究竟有什麼交集!

 

 

陽翼先進:火箭發射旅行社

 

要搭飛機的時候,一般人會去尋找旅行社的資訊,或是比較不同航空公司的班次、價位,而「陽翼先進科技」的業務之一,就好比火箭發射旅行社。陽翼先進創辦人張懷謙說,他們就像是「太空雜貨店」,負責處理客戶各種疑難雜症。

 

發射一顆衛星,需要選擇發射地點、搭乘火箭,飛到離地球數百甚至數萬公里外的太空,要注意的細節當然比搭飛機更多。陽翼先進不只是替客戶聯繫火箭廠商,讓客戶的衛星能順利升空,連衛星的製造過程,也會提供協助。張懷謙說,衛星搭載在火箭上發射的途中,會遇到劇烈震動,如果衛星上的太陽能板鬆動,可能會導致無法順利運作。所以他們會針對衛星預計要搭乘的火箭,提供依每支火箭而不同的相關震動係數,讓衛星廠商在製造過程,就能加以修正,讓衛星能承受震動,以及評估是否需要其他保護裝置。

 
像是臺灣國家太空中心之前「立方衛星」(CubeSat)計畫中的飛鼠衛星,就是透過陽翼先進來安排發射的。

 

飛鼠號與其他 142 顆衛星搭乘 SpaceX 獵鷹 9 號 Transporter-1 任務火箭升空完美入軌。(圖/張懷謙創辦人提供)

 

除了仲介火箭發射業務,張懷謙也看見太空商業服務的未來充滿可能性。他舉例,在藝術創作上,有人曾做過一面從太空反射回地球的鏡子,象徵人類看向太空,又看回地球的意涵。也有「人造流星雨」的應用,在衛星上搭載鋼珠,在固定時間地點施放五顏六色的流星雨,更可以藉此實驗不同材質物體,在大氣層燃燒的變化,以開發隔熱材料,不單只是娛樂用途。

 

2021 年 1 月 24 日在 NSPO 參加飛鼠號發射觀禮活動時與實體大小的衛星模型合照。(圖/張懷謙創辦人提供)

 

張懷謙也看好臺灣的太空產業前景。他提到,之前 SpaceX 來臺灣看衛星供應鏈,顯然就是看中了臺灣廠商的優勢:價格合理、品質不錯、配合度高。目前陽翼先進已經跟日本合作夥伴 Space BD 簽訂獨家代理,而 Space BD 又是日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)獨家授權太空業務的民間公司。因此透過整合 Space BD、JAXA 的資源與能量,可以把國際已經成熟的技術,例如在太空做生物化學醫學實驗,帶到臺灣來。另外,更可以把臺灣製造的元件,送到太空測試,取得相關履歷認證,就能賣到國際市場。

 

張懷謙認為,臺灣不需要做到像 SpaceX 這麼大,我們可以鎖定太空產業中的利基市場,做裡面的重要元件,「這才是小兵立大功!」

 

 

稜研科技: 5G / B5G 毫米波(mmWave)

 

在現代人生活中,手機已經成為離不開的通訊工具。手機訊號需要基地台來傳遞,但若因為地形環境限制難以架設,就必須把基地台架設在太空中,也就是靠衛星來傳遞無線電電信訊號,而「稜研科技」正是在其中扮演重要角色。

 

稜研科技二位靈魂人物總經理 張書維(左)與副總經理 林決仁(右)。(圖/何宇軒攝影)

 

稜研科技總經理張書維說明,每個國家地形不同,有的國土屬於破碎島型,有些充滿高山、沙漠,要鋪設纜線麻煩又困難,這時就要靠衛星通訊來解決通訊的最後一哩路,在無法架基地台的地方,用太空衛星取代地表基地台角色;而稜研所開發的「射頻主動天線模組」,就可以安裝在飛機、船舶、地面站,作為和衛星通訊的重要元件。

 

4 x 4 封裝天線模組 (Antenna-in-Package, AiP) 。(圖/稜研科技提供)

 

稜研另一項自豪的技術,則是大幅改進通訊模組產品的測試效率。張書維說,通訊零件有很大的成本在於測試,他們看到未來量產上的需求,所以開發了「XBeam 毫米波自動化量產測試方案」。以往測試一次要 30 分鐘,現在進展到 10 秒就能量測完,找出有瑕疵的模組,因此若需要測試的產品有上萬個,效率就差很多。這項技術也能用在協助雷達應用、校正方面。

 

全自動 5G 毫米波測試設備「XBeam」將近 30 分鐘測試時間大幅縮短至 10 秒鐘,具市場競爭力。(圖/何宇軒攝影)

 

而這項測試的技術,搭配臺灣的製造供應鏈,更可以成為臺灣在太空產業的極大優勢。張書維認為,臺灣的設計技術在亞太還不錯,但要跟國際競爭,個別廠商單打獨鬥不會有優勢;假如採用國內業者 A(設計)+ B(製造)+ C(測試)的合作模式,例如由稜研設計、臺灣供應鏈製造,再加上前面提到的測試技術,從設計、量產到測試都由臺灣業者包下,就能大幅降低成本,在全球就很有競爭力。

 

張書維不只一次強調「測試」對整體成本的影響。他說,像特斯拉目前還是拿回美國測試,測試成本很高,這方面的成本就降不下來。而稜研目前投入的項目是設計 + 測試,再加上的臺灣供應鏈的製造能力,這種 A + B + C 的優勢,就可以協助國內其他廠商,讓稜研把毛利與供應鏈分享,而不是像傳統代工都被品牌商壓榨,這樣才能達到產業發展的正向循環,累積台灣在太空產業中的實力。

 

 

廣碩系統:太空實驗與立方衛星

 

太空與地球的環境大不相同,像是無重力、有宇宙射線等,有地球上沒有的實驗環境,可以應用在醫療、民生等領域。對於「廣碩系統」這個從半導體設備起家的發射服務仲介公司來說,協助客戶進行太空實驗也是重要的服務項目之一。

 

廣碩系統董事長葛廣漢說,他們是國際太空站的服務窗口,主要推廣在國際太空站做實驗的服務。例如有藥廠為了開發新藥,過程要觀察不同試劑、溶劑的成長過程,可能會需要地球達不到的特殊實驗環境。只要有想做的任何實驗,廣碩會協助將客戶的構想設計成實際可操作的實驗過程,並安排送上太空站進行實驗。

 

在約兩公升大小的實驗空間中可放置培養皿、藥物與水。(圖/蔡雨婷攝影)

 

太空實驗不只能研發藥物,也可以用來開發民眾日常生活的用品。葛廣漢說,例如日用品大廠 P&G(寶鹼)賣的洗手乳,按壓時會流出的設計,看起來簡單,事實上也必須完成經過虹吸效應、流體動作等方面實驗,所以也需要把實驗對照組送上太空,來比較跟地球上的差別。又或是像農業方面,由於近幾年全球氣候變遷,暖化嚴重,為了要測試植物能否在更高海拔種植,也需要在太空做育種研究。

 

除了太空實驗之外,「立方衛星」也是廣碩的業務之一。立方衛星(CubeSat)是一種用於太空研究的小型衛星,由 10cm × 10cm × 10cm 立方單位的倍數組成。每單位的立方衛星重量不超過 1.33 公斤。立方衛星的特徵有:體積小、重量輕、開放的標準、發展時程短、設計及製造成本低、操作壽命短等特色。立方衛星從設計、到製造、到發射服務、任務規劃等方面,廣碩都是一條龍式的完成,進行像是教育單位的教學使用,或是拍攝太空照片等客製化服務,也可以做都市規劃等用途。

 

立方衛星(CubeSat)。(圖/何宇軒攝影) 

 

葛廣漢認為,太空產業需要長時間、資源的投入,也是國際上很多政府支持的產業。廣碩曾與政府協作規模 530 萬的專案,最後創造了超過 3000 萬元的經濟效應,也創造許多就業機會,更產出新產品。如果政府有心要幫助這個產業,「其實目前最有效益的政府工具是國家太空中心的直接訂單,透過結合政府與民間研發能量的共同合作,可以發揮最大的經濟乘數效益。」

 

葛廣漢董事長分享設計樣品送上國際太空站進行實驗之服務。(圖/蔡雨婷攝影)


推薦閱讀

8 月任太空中心主任 「火箭阿伯」吳宗信:讓國家作產業火車頭

2022.05.31 特約記者 何宇軒

讓世界知道臺灣不缺席!專訪科技部長吳政忠談《太空發展法》

2021.06.18 特約記者 何宇軒

力拼下一座護國神山,臺灣正全面打造太空產業核心技術

2021.06.18 特約記者 何宇軒