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買衛星太花錢?不如訂閱「衛星數據」吧!——淺談新創太空產業的商業模式

黃 正中_96
・2021/11/21 ・3076字 ・閱讀時間約 6 分鐘

常聽人講「喝牛奶,不必養乳牛」;購買一顆衛星並建立地面站和運營人員來收集數據或中繼通信,既昂貴又耗時。但太空新創公司的商業模式[1],包括太空數據服務、衛星服務、任務服務和地面站服務,已經悄然出現,並形成跨國產業鍊,讓過往以民族國家為核心發展的太空模式徹底改變!就像雲端服務降低了軟體或電子商務公司的創業成本一樣——新太空服務模式,正逐漸席捲太空領域。

圖/Pexels

軟體服務:沒衛星也能迅速獲得衛星影像

資訊業在幾十年前開始提供線上「軟體服務」時,經歷了類似的轉變,人們可以通過線上平台購買軟體,同樣的,透過網路平台傳送太空影像及資料,已經成為業界常態,更是新型態的商業服務。

幾十年來,上百顆傳統遙測衛星,在地球各個天邊拍攝海量影像資料,位於美國舊金山地球觀測 Astro Digital 新創公司[2],透過遙測影像的歷史數據,構建多光譜圖像的資料庫平台。該資料庫搭配了最近大量出現立方衛星遙測影像,再利用 AI 技術篩選這些海量資料,讓使用者不用擁有自己的衛星,就能快速獲得衛星影像資料。

例如美國 Planet 公司[3]已經建構了近 200 顆小/立方衛星星系所拍攝的影像,透過其軟體及服務平台提供給龐大的客戶群,客戶從 Planet 公司購買第一手的圖像和數據後,因為市場需求的增加,再次轉賣影像數據的成本幾乎為零,從而獲得龐大的利益。

立方衛星造價較低,適合大量製造,而且一艘火箭就能投放多顆;圖為挪威 Ncube-2 立方衛星(邊長10 公分)。圖/WIKIPEDIA

數據分析服務:探查衛星飛行的軌道安不安全

美國 LeoLabs [4] 創建了一個分析平台,從該公司的全球相控陣雷達網絡中獲取數據,跟蹤低地球軌道上的物體。透過 LeoLabs 所開發的網頁,客戶可以搜索衛星、查看交通模式並在太空儀器有碰撞風險時收到警告。

LeoLabs 的數據服務,通過網絡及雲端基礎設施服務客戶,在太空軌道越來越擁擠、太空異物越來越多的情況下,衛星跟蹤雷達可以為特定衛星探查飛行軌道是否安全。

另外,瑞典的 AAC Clyde Space 新創公司[5],開發 Xspancion 通信和地球觀測立方體衛星,為龐大的公司提供太空中繼服務;透過收購荷蘭的 Hyperion Technologies,獲得關鍵子系統和美國的衛星技術公司後,擁有運營衛星和地面站的 AAC Clyde Space,可提供客戶海洋的跟蹤數據、遙測影像或氣候數據。

許多國家的國防和情報機構,可以購買商業數據服務,不用擁有自己的衛星群;將研發成本轉移到民營公司,當然也轉移了風險。例如挪威的 Iceye 新創公司,已經大幅提供合成孔徑雷達衛星影像,各國政府直接可以購買這些服務,包括更精確的 GPS 訊號及影像。從而為國家節省了高昂的研發成本。

合成孔徑雷達衛星能掃瞄出高解析度的地形照片。圖為由麥哲倫號合成孔徑雷達拍攝的金星表面圖像。圖/WIKIPEDIA

製造服務:快速訂製「模組化衛星」

越來越多的公司提供衛星模組及組裝測試服務;美國舊金山 Loft Orbital 新創公司[6],以高可靠度模組化,提供即插即用組件快速的製造衛星。

許多國家太空機構,透過外包衛星服務獲得衛星,並且發射進入太空軌道。這種衛星服務模式,包括外包或採購衛星組件、次系統或衛星系統,也包括測試衛星或酬載儀器、衛星傳感器、耐輻射電路板或太空軟體等等,可以將測試工作交給各種專業公司。

衛星服務公司包括英國 Surrey(SSTL)[7]公司,荷蘭的 ISISpace[8]、總部位於舊金山的 Loft Orbital、立陶宛的 NanoAvionics、Spire Global 或位於丹佛的 York Space Systems。美國的 Terran Orbital[9] 新創公司,獲得了洛克希德馬丁(Lockheed Martin)公司投資,正規劃在佛羅里達州建造世界上最大的衛星製造工廠,預計每年可生產 1,000 多顆客製化模組衛星。

任務服務:減少各方成本的環境監控立方衛星

美國新創 Spire Space Services[10] 提供衛星發射成功以後,在軌道執行任務所獲得的數據存儲、處理並為其酬載提供指令等服務。另外一家 Astro Digital [2] 銷售衛星和相關硬件以及任務規劃、許可和飛行運營服務。美國德州的 Cesium Astro 新創公司,銷售有源相控陣天線和軟體定義的酬載,等等太空服務的創新需求。

有源相控陣雷達通常不需要像傳統機械雷達般旋轉掃描。圖為以色列 EL/M-2022U。圖/WIKIPEDIA

並非所有太空機構都有能力購買酬載、衛星,並整合所有設備、規劃任務,再將衛星發射到軌道獲取數據,有些機構基本上是租用衛星來進行實驗。例如美國太空總署(NASA)針對大氣對流層排放汙染,設計監控全球空氣污染衛星,過去是向傳統的 Ball Aerospace 衛星製造公司,購買昂貴的 TEMPO 環境監控衛星。

但是近年來出現 Maxar[11] 新創太空公司,研發出更便宜的環境監控立方衛星,所獲得的環境監控數據並不輸給日漸老舊的 TEMPO 環境監控衛星,因此 NASA 就直購買 Maxar 環境監控立方衛星的環境監控數據,這樣就也不用另外訂製環境監控衛星,也不用負擔聘僱技術人員,可以減少預算編列,直接將太空監控並收集地球環境數據的任務,直接外包給更便宜的新創公司。

地面站服務:為衛星公司節省數據傳輸成本

除了少數國家可以建立全球地面站操作中心,近來許多新創太空產業,專注於建設全球地面站監控網。

義大利 Leaf Space 新創公司[12],專注於為微型衛星運營商提供地面段服務,使衛星客戶受益的規模經濟在地面部分也很明顯。通過增加站點,Leaf Space 將在全球運營 15 個地面站。挪威的 KSAT Inc. 地面站,已投入地面服務市場,提供更實惠的競爭價格。

美國 AWS Ground Station 和微軟公司(Microsoft)的 Azure Orbital 提供通過地面站即服務處理衛星命令和控制以及數據下行鏈路的能力,將數據直接發送到 Azure 雲。並使用光纖網絡在地球上傳輸數據,節省衛星公司的數據傳輸成本。雲端服務有助於降低建立太空公司的成本,新創公司不必建立自己的數據處理和存儲基礎設施。

美國 Planet 遙測衛星擬將其商業雲端服務成本下降,採取大量數據創建雲計算系統,因為在科技領域,太空產品和服務相互組合,並依賴雲端服務,以提高競爭力。

除了少數國家可以建立全球地面站操作中心,近來許多新創太空產業,專注於建設全球地面站監控網。圖/Pexels

結論

蔡總統前日視導科技部轄下國家實驗研究院國家太空中心,指示持續精進本土太空技術,挑戰尖端太空任務,並培育太空科技接班人才,以建立台灣太空產業。

國際上如雨後春筍新創太空服務產業,目前新太空服務模式,還沒有被完全創造或發明出來,希望本文能為有志於太空產業之士,帶來新創意的思考方向與指引。

參考資料

  1. 2021,Software-as-a-Service model takes the space sector by storm
  2. Astro Digital
  3. Planet
  4. Leo labs
  5. aac-clyde.space
  6. loft orbital
  7. SURREY
  8. ISISPACE 
  9. 2021,Terran Orbital to build plant to produce more than 1,000 satellites per year
  10. Spire
  11. Maxar
  12. 2021,Leaf Space establishes five new ground stations

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黃 正中_96
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國家實驗研究院國家太空中心研究員。勿忘對科學研究的熱情,勇敢築夢,實現夢想…...


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全台首座科研火箭場正式啟用!——坐落在依山傍海的屏東牡丹鄉

PanSci_96
・2022/01/18 ・2103字 ・閱讀時間約 4 分鐘

科技部「短期科研探空火箭發射場域」近日開放符合規定的火箭科研團隊申請使用!這是台灣太空發展繼去年 5 月立法院三讀通過《太空發展法》後,另一個重要的里程碑。

什麼?台灣竟然有發展太空科技!

沒錯!截至目前為止,全球有超過 90 個國家擁有自己的衛星,並有超過 31 個國家制定了國家太空法規,可見各國都砸下重金發展衛星和火箭等相關技術。正因為太空科技是現代全球競爭的新場域,台灣在具有基礎技術能量的前提之下,也決定加入太空科技的行列!

自 2020 年以來,行政院開始推動資訊及數位、資安卓越、精準健康、綠電及再生能源、國防及戰略、民生及戰備等六大核心戰略產業。其中,太空科技為國防及戰略產業的核心領域。在今年 1 月 13 日起開放申請的「短期科研探空火箭發射場域」,是台灣第一座以科研任務為主的火箭發射場,更是太空科技的里程碑!

地處屏東原住民部落的發射場域

科技部選定屏東縣牡丹鄉旭海村牡丹灣段 742-1 及 743-1 地號做為「短期科研探空火箭發射場域」,該場域占地面積 9,700 平方公尺,是國有海岸林地,也是原住民保留地。由於涉及原住民族的土地及權利,根據《太空發展法》第 12 條,必須依照《原住民族基本法》辦理。《原住民族基本法》第 21 條則規定「政府應諮商並取得原住民族或部落同意或參與,原住民得分享相關利益」,因此,科技部與當地「旭海部落」反覆協商後,在去年順利取得了同意。

旭海部落位於牡丹鄉最東側,是依山面海的漁村型部落,早期被稱為「牡丹灣」(macaran),意思是「水量豐沛的沼澤地」。最初來這裡開墾的是斯卡羅族,後來陸續有阿美族、排灣族、平埔族,以及閩南、客家等族群聚居,最後形成了一個族群融合的聚落。部落居民在得知該地被選為火箭場,有機會刺激觀光、帶動就業機會後,不少居民樂觀其成。可是,當地居民以出海捕魚、抓龍蝦為生,因此也有不少居民擔心火箭場將破壞牡丹灣的水域生態,使得魚及龍蝦的數量銳減,影響生計。

對此,科技部提出回饋方案,表示若居民因火箭試射而無法出海捕魚,將可享有補貼,而平時更有水電費和獎學金補助。另外,國家實驗研究院國家太空中心每週都派專員深入當地,傾聽村民心聲,也召開多場說明會,解答民眾疑問,讓當地居民了解火箭場落腳旭海的利弊得失。部落原訂去年 5 月舉行會議,卻因為疫情延宕至 11 月,最終共有 112 位居民出席,獲得 85 張同意票,正式通過我國第一座合法、安全且能維護原住民族權益的火箭發射場域。

圖為牡丹灣,鄰近的旭海部落早期即被稱為「牡丹灣」,意思是「水量豐沛的沼澤地」。 圖/牡丹鄉公所

誰可以合法申請、發射火箭?

立法院在 2021 年 5 月三讀通過《太空發展法》,是台灣第一部國家太空法案。《太空發展法》共計 6 章 22 條,內容規定主管機關為科技部,負責設置發射場域,而計畫執行單位為國家太空中心,負責營運、管理發射場域。另外,也規定發射載具僅能在國家發射場域實施發射。

位於旭海的「短期科研探空火箭發射場域」是台灣邁向完備太空基礎設施的第一步。然而,考慮到當地原住民權益,科技部承諾除非經過該原住民部落同意,否則將不會提供其他單位使用,後續相關作業也將由國家太空中心依據「短期科研探空火箭發射場域利益分享作業要點」辦理。

國家太空中心主任吳宗信強調,「短期科研探空火箭發射場域」不是提供給大型火箭發射,而是提供給科技部補助、委託或出資之執行單位或受委託單位申請,特別是各大專院校相關學術研究單位(航空工程學類和大氣科學系等),讓他們實地測試、驗證科研發展計畫的成果。據吳宗信了解,國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)預計在 3~4 月發射火箭,國立成功大學航空太空工程學系則預計在 6~7 月發射,但實際情況還要看學校的整備狀況。

國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC) 製作的火箭。圖/ARRC 官網

參考資料

PanSci_96
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