期望與現實：商業衛星星座

發佈日期 : 06 October 2024

發佈者 : Sanya Mehra

鑑於近期技術進步、成本降低以及融資管道的拓展，人們對商業衛星星座的建造和發射仍然抱有濃厚的興趣。 2022年，商業衛星星座的建設和發射規模遠低於預期，資本流入也創下歷史新高。儘管先前對此頗有擔憂，但一些產業分析師預測，2021年公共太空投資達到高峰後，商業衛星星座的建設和發射規模將會大幅下降。企業對衛星星座的熱情並非局限於某一特定領域，各公司正在探索從國土安全、氣候監測到改善地球生活品質等廣泛的應用前景。我們在2021年進行了一項分析，旨在了解星座運營商能否將其雄心勃勃的衛星數量和發射計劃轉化為現實。結果顯示，在已公佈的星座中，超過一半的營運商尚未將任何衛星送入軌道。為了確定人們對衛星星座的興趣是否依然濃厚，以及營運商是否更成功地實現了目標，我們在 2023 年初對分析進行了更新。以下三點發現特別突出：

• 人們對這領域的興趣依然日益濃厚。目前已宣布的衛星星座數量超過300個，而2019年初這一數字約為250個。
• 現實情況尚未達到預期。在已確認的衛星星座中，約有45%的星座至今尚未發射過衛星，另有10%的星座成長緩慢，即超過一年未進行衛星發射。
• 這一趨勢正在不斷增強。儘管近年來許多業者的成長乏力，但近30%的衛星星座在過去一年中發射了衛星，而2021年初這一比例僅為15%左右。

人們對商業衛星星座的持續關注令人鼓舞，但這往往導致一些計劃超出營運商基於時間表發展、客戶需求和可用資金所能合理實現的範圍。然而，鑑於如今資金獲取遠比幾年前困難得多，一些公司已經脫穎而出，成為行業領導者。這些公司正在製定基於數據的有效且詳細的計劃，闡述如何透過充分的準備來提升客戶對衛星服務的需求，並可能幫助他們籌集必要的資金以實現其星座目標。他們不斷發射衛星，證明了他們的決心和能力，這將鼓勵他們在完成一輪融資後獲得更多投資。我們預計，到2023年底，現有的星座（例如在空間同步軌道上實現通訊的巨型星座）將繼續發展，並湧現出一些新的星座。同時，一些星座將因正式通知或僅因缺乏進展而被取消。至於成功星座與其他星座的區別因素，關注這些發展的行業企業家或許能夠從中獲得一些啟示。

太空探索現狀

商業通訊衛星的製造和銷售，其主要用途並非軍事，而是用於商業、學術、非政府或民用目的，並透過商業協議進行交易。為了對地球進行成像，遙感衛星會搜尋頻譜的不同部分，例如可見光、紅外線和無線電頻率。商業航太市場最大的份額由衛星服務佔據，這些服務包括通訊、寬頻網路、直播電視、廣播和成像服務。衛星服務也需要使用地面設備和接收器。遙感衛星掃描從可見光到紅外線和無線電頻率的整個頻譜，以觀測地球。衛星星座（或衛星群）是由具有相同目的和共享控制的相同或相似類型的衛星組成的網路。這些衛星群透過地面站的位置在全球範圍內進行通信，有時彼此之間也會進行通信。它們是系統的一部分，其目的是要互相補充。一組整合到一個系統中的人造衛星構成了一個衛星星座。與單顆衛星相比，衛星星座可以提供永久的全球或近全球覆蓋，因此在任何給定時間，地球上至少有一顆衛星可見。

衛星星座分為三種類型：

• 地球同步軌道衛星星座－GEO 代表地球靜止軌道或赤道軌道，目前有數百顆衛星運行於此軌道。地球靜止軌道衛星群的名稱源自於地球自轉模式，在這種模式下，它們會隨著地球的運動調整自身方向，並且始終懸停在固定點上。地球氣象衛星星座的典型軌道就是地球同步軌道。其他衛星則用於廣播電視、提供低速電信服務。
• 低地球軌道衛星星座－低地球軌道衛星群位於500至1200公里的高度，是太空中衛星密度最高的族群。各國政府以及商業和非營利組織都大量使用由此產生的數據。
• MEO 衛星星座 - MEO 是中地球衛星群的縮寫，這些衛星在 5 到 20 000 公里的高度運行，通常用作導航輔助設備。

大型衛星星座：減輕環境影響及其他影響

過去幾十年，衛星一直是全球定位系統（GPS）、通訊和遙感工具。隨著數千顆衛星發射升空以提供網路接入，近年來衛星數量激增。然而，這種增長可能會帶來破壞性影響。此外，它還可能產生更多太空碎片，進而摧毀服務於商業或國家安全的現有衛星。為了減少潛在影響，我們研究了現有技術和工具，並探討了諸如規則不明確和技術不足等緩解措施方面的問題。我們制定了一系列政策方案，以幫助政策制定者實現一系列目標，從而應對這些挑戰。

RNPL發現了什麼？

截至2022年春季，全球已有近5,500顆在軌運行衛星，據估計，到2030年，發射衛星數量將達到57,000顆。推動這一成長的主要動力是環繞地球低軌道運行的龐大衛星星座。衛星是重要的服務來源，但這一趨勢也可能對環境和其他方面產生影響。

RNPL評估了相關技術和方法，以評估和減輕以下潛在影響：

• 軌道碎片日益增多——衛星可能被太空碎片損壞或摧毀，影響商業營運、科學資訊和國家安全。
• 大氣層頂部的排放物－火箭發射和衛星再入會產生顆粒物和氣體，這些物質會影響氣溫並破壞臭氧層。限制火箭引擎的使用可以減少這些影響，因為火箭引擎會產生某些有害排放物。
• 天文觀測的干擾－衛星能夠吸收陽光並發射訊號，幹擾對自然現象的觀測。儘管近年來待售星座的數量穩步增長，但截至2021年11月，許多星座運營商仍未實現其最初目標。

結論：

過去幾年，商業航太事業的吸引力與日俱增，投資成長率是十年前的十倍。儘管太空旅遊和發射活動佔據了新聞頭條，但全球營運商規劃的衛星星座發展也呈現類似的趨勢。未來幾年，全球衛星業者計畫發射超過250個新的星座，其中約150個是近年來公佈的。分析顯示，越來越多的營運商開始製定宏偉的發射時間表和星座總數目標，但最終卻發現資金和市場需求限制了這些計畫的實現。儘管商業航太業近年來資金湧入，但這種情況依然存在。超過一半已公佈的星座目前仍未有任何衛星在軌道上運行。去年，只有不到5%的星座實現了衛星數量目標，而新增星座的星座僅佔12%。當衛星星座建設停滯不前時，往往是因為其衛星數量未達預定規模的20%，許多情況下甚至不到10%。此外，許多商業衛星營運商由於未能達到所需的星座規模，也無法按原計劃完成專案。