衛星｜天上有顆在地衛星！全球衛星經濟規模將在十年內增長至1兆美元
2024年10月29日 (優分析產業數據中心)
隨著衛星技術的快速進步，人造衛星已成為全球通訊、導航、遙感和科學研究的基石。不同軌道高度的衛星提供了多樣化的應用場景，從低地球軌道（LEO）到地球靜止軌道（GEO），每種類型的衛星軌道都有其特點和應用優勢。在產業需求的驅動下，這些領域正呈現出不斷變化的發展趨勢。
全球太空經濟規模預計在2040年將增長至1兆美元。臺灣目前的衛星產業主要集中在地面設備的零組件供應和製造組裝，已有多家臺灣廠商成功進入 Starlink 和 OneWeb 等兩大衛星公司的供應鏈。
根據統計，2023 年臺灣衛星產業的總產值達到 2,467 億元，其中地面設備產值占比超過九成，衛星製造和服務的占比則各約 3%，顯示在這些領域仍有相當大的成長潛力。
Source: SIA
2023年全球太空產業的結構，全球太空經濟總額：4000億美元，涵蓋多個細分領域。（根據上圖顯示，以左邊圓餅為主）
衛星產業（Satellite Industry）
總值：2850億美元，衛星產業佔據了整體太空經濟的71%，是太空經濟的核心部分。
衛星服務（Satellite Services）：1102億美元，主要包括電信服務和遙感技術，這是衛星產業中收入最高的子領域。
地面設備（Ground Equipment）：1504億美元，包含網路設備及消費性設備，為衛星產業提供基礎支撐。
衛星製造（Satellite Manufacturing）：172億美元，負責製造各類衛星設備，提供太空服務的硬體支持。
發射服務（Launch）：7.2億美元，這部分涉及將衛星和其他設備送入太空，屬於基礎的發射服務支持。
非衛星產業（Non-Satellite Industry）
總值：300億美元以上
非衛星產業包括政府的太空預算及商業人類太空飛行，推動人類太空探索的發展。
太空可持續發展活動（Space Sustainability Activities）
總值：114億美元
這個領域包括太空垃圾清理及其他可持續發展措施，旨在確保太空環境的可持續性。
在開始之前，我們先來認識各個衛星
低地球軌道（LEO）：高速網路的核心
飛行高度：200公里至2000公里
代表性應用：Starlink、OneWeb、氣象衛星、地球觀測衛星、臺灣的福衛七號氣象衛星、國際太空站都是在這個高度
LEO衛星近年來成為全球衛星產業的明星，特別是在低軌寬頻星座（如SpaceX的Starlink、OneWeb等）商業化發展下，LEO衛星數量快速增長。這些衛星能夠以相對較低的延遲向地面提供高速網路服務，特別適合偏遠地區和發展中國家，解決＂數位落差＂問題。例如，Starlink計畫通過數千顆LEO衛星建立全球衛星網路服務網路，讓無線網路覆蓋偏遠地區，成為通信服務的新選擇。
優勢與挑戰：
LEO衛星的優勢在於低延遲、高頻寬的傳輸能力，適合即時通信需求，且可多顆衛星組成星座覆蓋全球。然而，由於距地球較近，LEO衛星需頻繁補充，以應對大氣阻力對其運行軌道的影響。這導致其壽命相對較短（約5至10年），需要不斷進行替換，形成了＂天基快消品＂的模式。隨著LEO衛星數量增加，太空碎片的風險也大幅提高，因此碎片管理與太空永續性逐漸成為產業關注的重點。
中地球軌道（MEO）：全球定位系統的中流砥柱
飛行高度：2000公里至35786公里
代表性應用：GPS（美國）、伽利略（歐盟）、北斗（中國）、GLONASS（俄羅斯）
MEO衛星的主要用途是全球定位和導航。由於MEO衛星軌道的高度，幾顆衛星即可提供廣泛的覆蓋範圍，並且能在全球多個位置精確定位。目前，主要的全球定位系統（如美國的GPS、中國的北斗系統）都依賴MEO衛星網路。這些衛星不僅為日常生活中的導航設備提供支持，還在軍事和商業上扮演了至關重要的角色。
優勢與挑戰：
MEO衛星的高度在LEO和GEO之間，傳輸延遲較低，覆蓋面積廣，是導航和定位的理想選擇。它的壽命較LEO衛星長，但相對GEO衛星還是較短，需定期更換。然而，MEO系統的建設和維護成本高昂，且全球導航系統的國際競爭加劇，各國相繼投入資源加強自己的定位系統。隨著自動駕駛技術興起，未來MEO衛星定位需求將持續增長，但系統間的協同互操作性仍需進一步發展。
地球靜止軌道（GEO）：通訊和氣象監測的長期衛士
飛行高度：35786公里
代表性應用：衛星電視廣播、衛星通訊、氣象衛星（如NOAA、METEOSAT）、福爾摩沙衛星五號（臺灣）
GEO衛星因其軌道與地球自轉一致，因此在地面觀測看來似乎＂靜止＂在固定位置上，是長時間覆蓋特定地區的理想選擇。這類衛星被廣泛應用於全球通訊（如衛星電視廣播）、國際電話、氣象監測等用途。只需三顆GEO衛星即可覆蓋地球表面的大部分地區，使其成為全球通訊和廣播的基石。
優勢與挑戰：
GEO衛星的主要優勢是穩定的覆蓋範圍和長達15至20年的壽命，非常適合長期通訊和廣播應用。然而，距地面較遠的高度使得其傳輸延遲較高，不適合需要低延遲的應用。此外，GEO衛星的部署和發射成本較高，且隨著越來越多的衛星部署在GEO軌道，軌道擁堵問題開始顯現。GEO衛星的可操作空間有限，需考慮軌道碎片和干擾管理，確保衛星的正常運行。
福爾摩沙衛星五號（FORMOSAT-5）是臺灣第一顆由國家太空中心（NSPO）自主設計、製造、組裝及測試的遙感衛星，於2017年8月25日由SpaceX的Falcon 9火箭從美國加州范登堡空軍基地成功發射升空。福衛五號的成功發射標誌著臺灣在衛星技術自主研發方面的重要里程碑，讓臺灣成為擁有完整衛星製造和運行能力的國家之一。
任務目標：
• 地球遙感：福衛五號搭載了高解析度光學相機，能夠提供2米的黑白解析度和4米的彩色解析度影像。這些影像能夠應用於臺灣和國際上的土地利用、資源管理、環境保護、災害監測等領域。
• 科學研究：次載荷的先進電漿電動儀（Advanced Ionospheric Probe, AIP）用於研究電離層的物理特性，協助科學家了解電漿環境的變化，對地球物理研究和災害預測具有重大意義。
高度橢圓軌道（HEO）：極地觀測的最佳選擇
飛行高度：軌道呈橢圓形，近地點約1000公里，遠地點可達數萬公里
代表性應用：軍事偵察、極地觀測、氣象監測
HEO衛星因其橢圓形軌道，使其在遠地點時運行速度較慢，能在北極和南極等高緯度地區長時間停留，適合極地觀測和軍事應用。由於極地區域的特殊需求，例如氣候變遷、冰層監測、軍事偵察等，HEO衛星成為了極地監測的關鍵設備。俄羅斯和美國等國家運營的衛星系統中常見此類衛星。
優勢與挑戰：
HEO衛星可以長時間覆蓋高緯度地區，是極地和偏遠地區監測的理想選擇。然而，由於其軌道高度變化大，HEO衛星面臨軌道設計和運行穩定性的挑戰，特別是在遠地點時的信號傳輸強度較弱。此外，HEO衛星的發射成本較高，僅在特定領域具有應用價值，難以像LEO和GEO衛星一樣具備大範圍商業化用途。
<總整理>
在這場太空經濟中，臺灣有參一咖嗎？ 當然，答案是有的
臺灣在這場太空經濟的大潮中也早已卡好位，目前的重點是地面設備的零組件供應和組裝製造。
更厲害的是，臺灣已有多家企業成功打入了Starlink和OneWeb的供應鏈，在全球衛星產業中佔有一席之地。2023年臺灣的衛星產業總產值達2467億新台幣，其中地面設備就貢獻了超過九成的收入，至於衛星製造和服務則各自佔3%左右，未來的成長潛力不容小覷。
面對這波太空產業的新機遇，行政院也不缺席，近期已核定「桃竹苗大矽谷推動方案」，將太空和低軌衛星產業列入工作重點。這個計劃主要是幫助國內業者整合地面設備系統，讓設備開發和測試的門檻變得更低，產品上市速度更快，更有機會進入全球的衛星供應鏈。對臺灣的企業來說，這是一張通往國際市場的入場券。
但要成為國際衛星大廠的合作夥伴可不容易，各大品牌對元件的規格要求千差萬別，送測、驗證的程序也非常繁瑣。為此，政府將建立專業的試驗場域與衛星服務介面，讓本土業者能在國內就積累實戰經驗，降低風險。除了衛星產業本身，政府還看準了國內一些重要的基礎設施需求，比如海事和航空等領域，幫助臺灣企業拓展新商機。
在技術研發方面，衛星本身其實是電力、通訊、姿態控制、熱控等多個系統的結合體，技術挑戰可不小。為了應對這些挑戰，國家太空中心計畫打造多個實驗網路與驗測平台，像是在2025年即將推出的縮距場驗證場域及衛星工程驗測平台，讓台廠能更快進行技術驗證，縮短產品上市的時間。
同時，為了加強產業生態系的韌性，國科會也積極著手制定「次世代通訊發展方案」，業界普遍期望政府能投入資金來支持供應鏈的自給自足。對此，國科會主委吳誠文表示，政府會優先補助國內自主供應鏈的發展，推動更高價值、且符合臺灣市場需求的產品，讓臺灣企業能更具競爭力，並在全球太空產業中站穩腳步。
而且你知道嗎？中華電信也有發展低軌衛星業務
隨著低軌衛星技術的發展，臺灣即將邁入低軌道衛星（LEO）通訊時代。中華電信董事長簡志誠於10月13日宣布，去年與歐洲衛星企業OneWeb合作的低軌衛星網路計劃已接近尾聲，預計今年10月底即可完成全台覆蓋，並於年底正式開通商業服務。這標誌著臺灣在衛星通訊市場的重大進展，也顯示了低軌衛星在改善網路覆蓋和數據傳輸方面的潛力。
中華電信也引進O3b mPOWER，將顯著增強臺灣在緊急狀況下的通訊應變能力。臺灣地處地震帶且常遭遇颱風侵襲，這些自然災害容易造成海底電纜和地面網路的中斷，而透過中軌道衛星的備援方案，能在災後快速恢復通訊，滿足緊急情況下的高強度需求。
O3b mPOWER是SES推出的第二代中軌衛星系統，目標是提供高速率、低延遲、高可靠性的全球覆蓋服務。中軌道衛星的特點在於能夠提供更低延遲的網路，傳輸速度接近光纖，適合用於遠距通訊、災害應變和大型企業的全球連接需求。與低軌道衛星相比，中軌道衛星不需要頻繁更換，並能夠穩定提供寬頻保障的高速服務。
隨著全球太空經濟的蓬勃發展，衛星產業在通訊、導航、氣象監測等領域扮演著不可或缺的角色。臺灣在這股浪潮中積極布局，從地面設備供應到進入國際供應鏈，都展現出強大的競爭力和成長潛力。
然而，衛星產業的發展不僅僅在於天上的衛星，更涉及地面的經濟活動，如發射成本、地面設備的研發與製造，以及太空永續性的維護。在下一篇文章中，我們將深入探討這些關鍵領域，了解衛星產業如何在地面經濟中創造價值，並持續推動太空科技的永續發展。