截至2022年1月為止，全球運作中的人造衛星總數為8,261顆，其中行動通訊衛星占67%、遙測與成像衛星則占22%，是目前衛星最主要的兩大應用領域。低軌衛星的出現，為這兩大應用帶來許多新的變革。
低軌衛星科技被視為達成永續發展目標的解決方案，可同時在通訊與遙測領域有所發揮。例如在遙測與成像方面，以衛星遙測圖像能辨識出貧困與作物缺乏地區，擬定政策促成地區農業改變，改善食物與營養供給，保護幼童與消弭國家之間的不平等，以及以衛星圖像識別地區水文情況，協助確保水源永續供應。
在通訊方面，一方面透過低軌衛星可以協助推動遠距學習，增進教育機會的平等，縮短落後地區與偏鄉孩童的數位落差；另外一方面促進具包容、安全、韌性及永續特質的城市與鄉村發展。
低軌衛星在通訊領域的創新
手機直連衛星
一般智慧型手機無法直接透過衛星網路實現行動上網，使用者需要使用特殊規格的衛星手機，或藉由專門接收衛星訊號的天線設備將其轉換成Wi-Fi訊號，手機才能透過衛星上網，種種限制造成衛星網路普及的困難。因此，對於衛星行動網路營運商而言，如何讓全球智慧型手機均可直接連上衛星行動網路將是待解決的痛點。
為了實現手機直連衛星的目標，2022年5月AST SpaceMobile宣布，該公司正在為2022年夏季發射的BlueWalker 3做準備，將建設全球第一個從太空直接連到手機的寬頻行動網路，並已獲聯邦通訊委員會(FCC)核准在美國德州與夏威夷兩地進行測試，預計未來可與B5G/6G通訊整合。
AST SpaceMobile技術主要分為以下四大部分：
一、同時運用行動通訊與衛星頻段：使用者可直接用一般手機透過3GPP標準頻率與手機直接通訊，並使用Q和V波段傳回地面閘道；
二、超小型化衛星天線技術：運用小型裝置(如手機)將訊號變頻和放大；
三、衛星MIMO系統技術：基站具有多個定向天線，並將多個定向天線中的衛星波束進行重傳；
四、高通量之衛星星系排列：允許多個小型衛星與中繼衛星在太空中分裂編排以降低建置成本和重量。
多軌衛星網路整合
除了讓手機直接與衛星連線外，低軌衛星技術也可用來改善船舶、飛機上的衛星通訊品質。過去船舶與機上使用衛星網路容易受到衛星部署的數目與通訊死角等限制，傳輸容易遇到瓶頸，造成較差的使用者經驗品質。
將不同軌道高度的衛星整合成同一個網路，可以有效改善衛星通訊的覆蓋率。這種技術稱為多軌衛星網路整合技術，其代表性廠商為Intelsa。該公司本身擁有地球同步軌道衛星(GEO)與中地球軌道(MEO)衛星網路，再整合其他公司的低軌網路(LEO)與地面網路連線，希望建置一個完整覆蓋的環境。
Intelsat自2022年起便開始建構世界上最大的綜合衛星和地面網路。除了本來就擁有的GEO與MEO之外，該公司已購買了LEO營運商Starlink與OneWeb終端和服務來進行測試，最近與NTT Docomo合作對其Zephyr HAPS進行了成功的飛行連線測試。
Intelsat技術主要分為以下三大部分：
一、軟體定義衛星：可因時間、任務調節波束靈活調整頻寬與傳輸速度，克服衛星部署的數目、通訊死角等既有衛星通訊傳輸的瓶頸；
二、非地面網路(NTN)與地面網路(TN)整合技術：整合GEO、MEO，及其他LEO營運商的衛星網路，並與其他電信商的地面網路合作，以實現無縫的通訊覆蓋；
三、衛星邊緣運算：以衛星網路減少地面網路邊緣各種應用資料從產生與處理之間的延遲。
衛星5G寬頻通訊技術
全球5G服務覆蓋率受限基礎建設的布建速度與晶片的供應不足等原因，仍處於落後的情況。透過低軌衛星作為發射5G訊號的骨幹網路，來提升全球5G覆蓋率變成一個策略選項。
美國國防航太大廠洛克希德與Omnispace於2022年3月宣布合作，透過5G具備高速和低延遲傳輸大量數據能力將船舶、裝甲部隊、戰機、衛星、以及步兵的通訊，變成一套無縫上網系統，可望納入美國軍方5G創新安全網路。
Omnispace技術主要分為以下二大部分：
一、衛星5G混合網路技術：Omnispace整合2GHz S頻段和3GPP標準，建構成一套能夠與世界各地電信企業的網路和衛星整合、互通、單一的全球性5G混合網路；
二、5G+衛星軟體定義網路(SDN)：與微軟(Microsoft)合作，將網路雲端化，透過集中化路由器與交換器等設備的控制層，讓網路設備進行單純的資料傳輸任務，以大幅提升網路資源的控制彈性與使用效率，以向全球電信覆蓋不足的地區提供其全球5G與衛星網路服務。
低軌衛星在遙測與成像領域的創新
船舶偵測
航天、海事、與陸路重複性任務的變化觀測與影像監控，往往需耗費大量時間進行影像變化的測量與確認，特別在於海事場域的觀測最為重要。因為不向政府申報登記、不向政府納稅，且不受政府法律法規約束的地下經濟活動，往往造成政府當局、港口管理單位、船舶公司的不安與管理上的困難，甚至因地下經濟船隻不法業者經常將船上裝備的自動識別系統關閉，而有海上碰撞事故發生之虞。
因此，以遙測為基礎的船舶偵測功能，將是防制不法業者與地下經濟行為必須的重要功能。Capella Space於2022年4月提供新產品包括船舶偵測、圖像變化偵測和全球圖像變化監控，所有重複任務與監控現在已透過人工智慧技術實現自動化，允許客戶指定一個位置並可每天、每週或每月周期性自動獲取該位置的圖像。
Capella Space技術主要分為以下三個部分：
一、SAR雷達：提供24小時全天候地球觀測，能穿透大氣層，在白天和黑夜的雲層覆蓋區域提供近乎即時的可見性；
二、自動獲取高分辨率圖像：讓客戶依照自身需求，透過SAR衛星以高精度自動捕獲影像；
三、自動目標識別：根據從感測器獲得的數據，以統計估計方法來建立預測模型，以識別目標與其他周邊物體的技術策略觀察點。
災損判斷與理賠
傳統洪水損失賠償耗時，保險公司需花時間與人力協助深入瞭解房屋遭受何種類型、遭受範圍、與深度的洪水破壞。隨著科技進步，遙感探測是災害調查、監測、與評估的有效工具，並可提供更廣泛與全面的資訊，以利災害防救與災難判斷決策。
利用多元遙測技術配合空間分析，在地震、颱風及洪水等重大災害發生後，於最短時間內調查災害情形並收集災區的各項資料，透過機器學習與整合性空間分析以瞭解災害特性及可能致災風險等資訊，並協助金融保險產業發展自動化水災/風災評估機制，甚至針對政府單位也可以提供後續災害防災治理等重要的決策支援。
ICEYE已於2022年5月成功發射五顆新的SAR衛星，累計自2018年以來，ICEYE現在已經部署了21顆衛星，包括商業和專用客戶任務。ICEYE的衛星旨在用於保險、自然災害恢復、國家安全、國防、人道主義救濟和氣候變化監測。
ICEYE技術主要分為兩大部分：
一、日常重複軌跡監控：保持衛星經過一個位置可以每24小時獲取高精度且相同的SAR圖像，進一步實現自動持續監測；
二、多種來源整合分析：除了即時洪水SAR圖像資訊外，ICEYE也整合氣象學與地理資訊如洪水深度、範圍和持續時間等輔助數據及領域專家意見，以人工智慧與機器學習演算法進一步建立準確的洪水損害調查資訊，供金融保險業者與客戶完成災損判斷與快速理賠。
全球定位系統詐騙因應
全球定位系統(GNSS)的脆弱性已廣為人知，犯罪份子可能利用壓制和欺騙式射頻(RF)干擾，進而破壞為國家關鍵基礎設施提供定位、導航和定時資訊的重要同步系統，導致司機、船長偏離航線或引導至暴露在高風險的地點。
因應資訊安全重要性日增趨勢，Orbital Insight運用遙測與成像資訊保障人員生命安全與貨物(設備)安全，將成為國家與企業關鍵的服務。該公司於2022年2月獲得美國國防部(DoD)的一份合約，以提供一個新技術平台，用於識別全球範圍內的GNSS干擾和詐騙，4月與Satellogic公司簽署了新的合作夥伴關係，以使政府和企業更容易獲得高分辨率衛星圖像。
Orbital Insight技術主要分為三大部分：
一、物體辨識技術：平台使用人工智慧與機器學習輔助視覺算法處理了數PB的圖像、數十億的IOT ping並檢測到超過87億個物體；
二、嵌入式SAR API：讓客戶整合API進現有工作流(如ERP系統)、數據庫、商業智能(BI)工具或地理衛星資訊系統中以提供SAR資訊確認防詐騙服務；
三、數據品質精進機制：除衛星圖像、地理定位數據和人工智慧外，並與Google Cloud合作以獲得森林、生物多樣性和水循環的圖像以改進數據品質。
低軌衛星為新太空時代拉開序幕
低軌衛星應用市場發展趨勢象徵衛星產業走向新太空時代，改變以往衛星鎖定在科學與研究觀測、軍用國防等應用領域，開創新興商業應用價值。在目前全球營運衛星中，行動通訊及遙測與成像衛星數量占比最高，可見未來將成為創新應用百家爭鳴的最主要市場，也將成為台灣低軌衛星相關產業鏈發展的發展方向。
（本文作者為資策會MIC資深產業分析師 張人偉）