2022 年是臺灣太空產業發展元年，當世界各國都積極進軍太空市場，臺灣應如何布局，才能在這場賽局中掌握發展契機，贏得先機，建立自己的太空技術，與世界衛星市場接軌？
根據美國衛星產業協會（SIA）2021年發布之《衛星產業狀況報告》（SSIR），2020年全球衛星產業營收規模達2,710億美元，預估2030年將增至3,706億美元。而全球運營中的衛星總數，也從2010年的958顆大幅擴增252％達3,371顆。
SIA將衛星產業分為衛星製造、衛星發射、衛星服務及地面設備四大領域，其中地面設備占整體產業營收將近5成，2020年達1,353億美元。而臺廠參與度較高的消費者端設備（Consumer Equipment，包括衛星電視天線等）占175億美元，網路端設備（Network Equipment，包含地面接收站及閘道器等）占144億美元，兩者合計319億美元。
把握發展契機 挑戰與利基兼具
根據國家太空中心提供的資料，目前臺灣太空產業能量主要以地面設備為主，其中又以GNSS（Global Navigation Satellite System，衛星導航系統）產品為最大宗，其他還有衛星地面設備零組件，例如天線、通訊模組、電源供應器、相關線材等。
根據經濟部技術處於2020年2月發布的「太空產業現況與未來發展之初探」報告，臺灣約有80餘家太空產業相關廠商，2019年直接與衛星產業相關產值約為新臺幣81億元，以地面設備、衛星製造及發射服務三大領域為主，涵蓋範圍包括衛星電腦系統、電力系統、熱控系統、結構系統、通訊系統、推進系統、姿態控制系統、酬載系統等及其相關零組件。其中地面設備及衛星製造合計占總產值超過9成以上，衛星發射領域目前對臺灣而言，則相對薄弱。
根據上述統計，臺灣衛星產業產值占全球衛星市場比例其實微乎其微。正如資策會資深產業分析師曾巧靈的觀察，臺灣除了在科研領域有自主的衛星開發能力（例如太空中心的福衛系列衛星）外，民間產業總體而言則是集中在地面設備領域，經營其他領域的廠商並不多。她認為主要是三大因素使然：其一是資金規模有限，無論是發射衛星或是衛星網路營運，都需要投入龐大的資本，而這是臺灣中小企業很難達到的；其二是缺乏本土的發射場域，因為衛星本體的零組件及系統必須經過嚴格的航太相關認證，例如能否承受火箭發射時的劇烈震動、外太空的輻射與高熱，雖然檢測有些可以在實驗室中進行，但實地測試更具可信度；其三是國際政治干擾，舉例而言，衛星使用的頻寬和頻率必須向國際組織申請，由於臺灣通常不是國際組織會員，申請相對比較困難。
太空中心也指出，臺灣政府投入在太空的預算跟亞洲其他國家相比仍略顯不足，除亞洲傳統太空大國不算，臺灣的太空支出遠小於韓國，也少於印尼。另外在技術方面，臺灣自製衛星的數目與速度仍需要加強，當臺灣自主研製的衛星在數量上增加並加快研製速度，將可進一步加速臺灣太空產業的發展。
在全球競爭方面，全球的太空發展分成幾個層次，除了美國、俄羅斯、日本、印度、中國大陸、法國、英國、以色列、韓國等具備衛星發射能力及衛星自製能力的國家外，還有許多太空新興國家正在努力建立自己的太空力量。目前有愈來愈多新興國家投入大量資源在太空的發展上，例如阿拉伯聯合大公國、印尼等。太空中心希望臺灣在太空領域除了要保持領先新興國家外，更希望能夠逐步縮短與傳統太空大國的技術差距。
臺灣擁發展優勢 具可觀發展空間
儘管面臨資金規模有限、缺乏發射場域、政治干擾與國際競爭等挑戰，曾巧靈認為，臺灣在衛星通訊市場仍有可觀的發展空間。首先，臺灣長期在資通訊供應鏈累積了極高的地位與經驗，其次是在國際貿易戰、科技戰的氛圍中，臺灣與歐美等衛星產業主要國家關係愈趨友好，其三是衛星通訊屬於敏感科技，相關供應鏈必須符合國安及資安要求，臺灣作為可信賴夥伴的國際形象，是臺灣廠商拓展衛星通訊市場的利基。她坦言，現階段地面設備組裝、代工確實是臺廠最適合的切入點，但中長期而言，建議應該朝低軌衛星關鍵零組件及技術發展。
太空中心也認為，隨著低軌通訊衛星技術愈趨成熟，臺廠除了切入地面設備外，若將原本商業或工業規格進一步升級、經過太空驗證後，臺廠也有機會做出太空級元件組裝於衛星本體。另一個衛星製造的優勢，就是臺灣的衛星系統整合能力。國家太空中心執行多個衛星計畫，對於衛星系統整合並不陌生。未來如何協同本土產業打進國際市場，是該中心刻正努力的方向。臺灣有許多太空技術的隱形冠軍，國外的火箭或衛星都是使用臺灣生產的零件或是臺灣代工，表示臺灣的技術相當到位，太空中心願為領頭羊，強化自主衛星發展能力，加速國產太空元件的測試服務，來建立臺灣自己的太空技術。
臺灣過去在ICT與精密機械精實的產業技術基礎上，已有數家廠商打入國際低軌通訊衛星大廠的地面系統供應鏈，太空中心期勉，其他還有幾項是臺灣太空產業有機會發展的方向。首先是在抗輻射電子關鍵零組件方面：衛星在外太空面臨惡劣的環境，其中游離輻射是一個需要克服的地方，特別是在電子元件部分。臺灣電子廠商若能進一步提升其產品由消費性電子進入太空電子，雖然量少，但其附加價值非常高。
其次是微小衛星的製造：雖然目前臺灣只有太空中心具備衛星製造的能力，但政府正積極規劃透過各項機制，扶植臺灣衛星系統廠商的產生。太空中心深信以臺灣在ICT與精密機械的能力，未來也有能力做到微小衛星量產的能力，進一步在此一領域占有一席之地。
有鑑於衛星通訊的未來商機，臺灣2021年5月31日「太空發展法」在立法院三讀通過，透過「Beyond 5G低軌衛星計畫」、「低軌衛星地面通訊設備開發補助計畫」，及科技部在屏東旭海設立「短期科研探空火箭發射場域」，鼓勵國內研究機構與相關廠商加速投入衛星製造與地面設備的開發，從這些計畫中練功，進而累積經驗與技術。
商用衛星百花齊放
衛星通訊氣勢如虹
衛星產業只是太空產業的一環。上引「太空產業現況與未來發展之初探」報告指出，「根據國際標竿國家的產業範疇定義來看，太空產業泛指與太空及太空科技相關的產業，廣義上可涵蓋航天產業、太空農業、太空工業及太空旅遊業等四大類；狹義上則指進入地球軌道或更遠的軌道之相關零組件的製造與經濟活動，包含發射及相關服務。」
衛星產業可再細分為通訊衛星、觀測衛星等多種。曾巧靈指出，觀測衛星發展較久，過去一直以科研為主，臺灣的福衛一號到七號即是科研用的觀測衛星。國外的觀測衛星已做商業用途，臺灣現在也逐漸開放，例如將拍攝到的圖像對外販售以做更廣泛的應用；通訊衛星過去主要應用在國防及政府，現在已經開始開放給民間使用，加上最近火箭發射成本下滑，一次可乘載的衛星顆數增多，而且可回收、重複使用，共同促成了近年來商用通訊衛星的蓬勃發展，其中最引人矚目的應該是：國際四大業者特斯拉執行長馬斯克（Elon Musk）創辦的太空服務公司SpaceX、英國與印度合作的OneWeb、加拿大的Telesat及Amazon旗下的Kuiper積極投入與鼓吹的低軌衛星。
衛星通訊分為高軌（GEO）、中軌（MEO）及低軌（LEO）3種。曾巧靈表示，過去高軌衛星一直是衛星通訊的主流，多做為廣播使用，其繞行軌道距離地球表面較遠，延遲性較高，但覆蓋範圍廣，主要應用在地面通訊無法涵蓋的範圍，尤其是能源、航海、航空產業等；中軌衛星的傳輸速度、延遲性與覆蓋範圍介於高軌與低軌之間，主要作為導航衛星使用，全球四大導航系統，亦即美國的全球定位系統 （GPS）、俄國的格洛納斯系統（GLONASS）、中國大陸的北斗衛星導航系統（BDS）、歐洲聯盟的伽利略定位系統，都是中軌衛星；近年來最熱門的低軌衛星，體積較小，建置成本低，傳輸延遲時間短，以SpaceX積極發展的衛星通訊服務「Starlink（星鏈計畫）」為例，該計畫企圖透過持續發射大量的低軌衛星組成衛星星系，以提供全球範圍內的高速網路服務，繼2019年初次發射60顆低軌衛星以來，截至2022年1月6日，已有大約1,900顆低軌衛星升空。聯合國外太空事務辦公室（UNOOSA）數據顯示，截至2022年1月，註冊且運行中的人造衛星總共有1萬1,070顆，其中離地約2萬公里內的中軌衛星及低軌衛星合計占了將近7成（7,451顆）。為了在全球範圍提供商用衛星通訊服務，可以預見的是，未來低軌衛星將快速大量布建。
此外，在衛星製造領域，過去都是波音、Airbus、洛克希德馬丁等傳統航太業者製造客製化的大型衛星，現在則加入了SpaceX、OneWeb等新創業者，未來隨著商用衛星通訊服務的逐漸普及、用戶規模的成長，相關的用戶終端設備出貨可望隨之擴增，種種誘因都將帶動整體的衛星產業及市場。
三大趨勢 洞見關鍵未來
展望未來，曾巧靈概括以下三大衛星通訊趨勢值得密切注意：
一、三軌整合 雷射光通訊崛起
第一是高、中、低軌的搭配互補、整合運用，以及因此而引進的新技術。新技術中尤以雷射光通訊最受矚目。透過這項技術，衛星不須透過地面設備，彼此之間即可進行高速的數據傳輸（例如將低軌衛星的數據上傳到高軌衛星，再透過高軌衛星下傳到更廣的地面範圍），減少地面站的設置數量及成本，並覆蓋到偏遠或偏僻的地區。
二、3GPP統一標準 融入B5G或6G
目前衛星通訊都是使用專有（proprietary）技術，彼此規格不同，例如Starlink的通訊裝置沒辦法接收OneWeb的訊號。現在3GPP（第三代合作夥伴計畫，目標是制訂和實現全球性的移動電話系統規範）正規劃整合衛星通訊到該計畫的標準中。
衛星通訊與5G、6G整合的優點，第一可涵蓋偏遠地區，例如山區、海邊、航空、公共海域；第二是應用服務通訊不間斷，例如物流追蹤，如果從陸到海到空，而且還跨區運輸，過去必須串聯很多的服務商，未來用同一個通訊方式即可完成整體的應用服務。
三、相位陣列天線異軍突起 群雄角逐
天線技術也是關鍵。過去有小耳朵，這其實是比較大型的用戶終端，裡面有一個機械軸，藉由這個機械軸的轉動來對準衛星訊號。高軌衛星相對於地球表面基本上是固定在同一個方向，用機械軸轉動的方式來瞄準不成問題；可是接近地球表面的低軌衛星，卻是以1秒7.56公里左右的超高速度繞行地球，機械軸沒辦法轉這麼快，除了造成轉軸耗損、影響使用壽命外，更會影響通訊品質甚至斷訊。
相位陣列天線應運而生，但曾巧靈指出，目前相位陣列天線還細分為不同的技術，例如SpaceX在2020年推出了第一版Beta測試服務，其用戶終端已經用了相位陣列天線。2021年推出第二代，就所看到的數據，天線數量已有減少，原因可能是整體天線之間傳輸效率提高，降低所需要的天線元件數量，進而降低整體的用戶終端成本。其他業者也有跟不同的天線製造商合作，OneWeb攜手韓國一家大型衛星海事天線業者Intellian協助用戶終端相位陣列天線的製造，以色列的Kymeta（屬於液晶天線，缺點是體積較大）、ThinkCom等也有自己的相位陣列天線技術。未來究竟哪一種天線技術會受到營運上的採用，在成本及傳輸效率上達到衛星業者需求，打進他們的生態圈，或是根據不同場景需求提供不同的技術方案選擇，仍有待觀察，不過整體而言，相位陣列天線是所有業者都採用的技術。
經濟部國際貿易署
中華民國對外貿易發展協會
