太空衛星數量將暴增八倍 電磁波干擾恐癱瘓天文與GPS

商傳媒｜林昭衡／綜合外電報導

在過去十年內，繞行地球的運作中衛星數量從不到 2,000 個暴增至超過 15,000 個。德國電信國際諮詢公司（Detecon）一份最新分析指出，未來幾年衛星數量可能再增加八倍，從目前的 13,141 個飆升至逾 103,000 個。然而，快速成長的衛星群正帶來意想不到的電磁波干擾問題，不僅衝擊天文觀測，甚至威脅到全球定位系統（GPS）的精準運作。

衛星電磁波洩漏衝擊天文研究

電波望遠鏡（radio telescopes）專門接收來自宇宙深處的微弱電波訊號，用於研究大爆炸初期與遙遠星系。它們對環境中的電磁干擾極為敏感，因此通常設於遠離人為訊號的寧靜區域。澳洲擁有 MWA 和 Australia Telescope National Facility 等世界級電波望遠鏡，並正在西澳大利亞州建造全球最大的低頻電波望遠鏡 SKA-Low，其研究尤其受到威脅。

問題在於，衛星除了傳輸數據的預期電波訊號外，其板載電子設備也會產生無意的電磁雜訊。這些非預期的電磁波洩漏，便是干擾天文觀測的「衛星光害」具體技術原理。2024 年在西澳大利亞州進行的測量顯示，SpaceX 旗下的 Starlink 衛星在低頻段（70-300 MHz）的電磁波洩漏有 50% 到 70% 的時間超出國際電信聯盟（International Telecommunication Union）所訂的限制，遠高於可接受的 2% 上限。

GPS 精準度面臨癱瘓危機

除了天文研究，衛星電磁波干擾也損害了 GPS 系統賴以運作的「大地測量」（geodetic measurements），這是指為地球表面點位進行精確定位和測量的技術，對於 GPS 的精準度至關重要。研究團隊發現，即使目前只有 12,000 顆衛星，直接對手機服務的衛星已導致超過一半（59%）的大地測量數據失效；若衛星數量擴增至 300,000 顆（僅為預計總數的一小部分），所有大地測量數據將全數喪失，恐導致 GPS 功能徹底癱瘓。

監管挑戰與解決方案

國際電信聯盟雖然制定了無線電頻譜使用規範，但其衛星發射器規定主要基於預期傳輸的模擬，並未充分考慮到這些無意產生的電磁雜訊。此外，無線電規範的執行通常由各國監管機構負責，但任何一個望遠鏡的監管機構都無法管轄外國衛星。Detecon 的分析也指出，隨著太空基礎設施重要性日增，各國政府在管理衛星頻譜分配、干擾控制及許可框架方面面臨巨大挑戰，且地緣政治因素也將影響未來競爭格局。

專家強調，衛星營運商必須改進電子設備的遮蔽技術，以更廣泛的無線電頻譜範圍降低電磁波洩漏。同時，建立一套常規監測衛星電磁干擾的系統，是為政策制定與法規執行提供證據的重要第一步。在衛星數量大幅增加之前，解決這些問題的關鍵時機點正在流逝。否則，電波天文學與 GPS 等關鍵技術恐面臨嚴峻挑戰。澳洲憑藉其先進的望遠鏡與研究基礎，有望在此議題上扮演領導角色。