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第七代移动通信(7G)与太阳系的卫星们

  • 林一平

林一平手绘之伏尔泰。林一平

我们谈第六代移动通信(6G),都指向低轨道卫星的技术。2019年6月25日我特地到美国甘乃迪太空中心,目睹SpaceX以猎鹰重型运载火箭(Falcon Heavy)进行发射25颗卫星的过程。此次发射成功,火箭两侧副助推器成功着陆,顺利回收。我亲身感受到,发展第六代移动通信,美国的实力可观。

进一步思考,低轨道卫星之后,是否能以天然的卫星月球当地球的基地台?这个主意一点都不新。其实在1946年的1月10日,美国陆军通信部队的月神计画(Project Diana)曾由地球发射雷达波到月球,而月球的反射波很成功地被地球的接受器捕捉。

再让想象力向延伸,我们是否能利用太阳系的卫星们成为地球和各行星通讯的基地台?这是我心目中的第七代移动通信(7G),可以此在太阳系各个行星布建多元的传感器,而由其卫星当作物联网的中继站,连接这些传感器。要达成此目标,我们得算算手头上有多少卫星可用。

太阳系八大行星中除了水星和金星之外,其余都有卫星。例如地球有一个卫星,火星有两个卫星,到了木星则有60多个卫星,土星、天王星、海王星也都有不少卫星拱卫。

土星除了土星环外,也有卫星,它的卫星都以克洛诺斯 (Cronos;希腊天神之王宙斯的爸爸)的兄弟姐妹命名。当中土卫五以克洛诺斯的太太瑞亚 (Rhea)命名,是第二大卫星,由法国天文学家卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)于1672年所发现。

卡西尼是伟大的天文学家,但也相当保守,反对克卜勒的定律,也不相信牛顿的万有引力定律。卡西尼曾宣称金星有卫星,并取名为尼斯(Neith),结果是一场乌龙,真是糗大了。不过有一派理论,认为尼斯卫星曾存在过,只是后来被吸引坠落而消失。1997年发射土星的探测器,以卡西尼的名字命名。2007年卡西尼号观测到土卫六有海洋存在,引起人类的无限遐想。

火星有两颗卫星,于1877年为美国天文学家霍尔(Asaph Hall)发现,以希腊神话中阿芙萝黛蒂及阿瑞斯的两个儿子命名,「火卫一」取名福波斯(Phobos),「火卫二」取名得摩斯(Deimos)。有趣的是,早于1726年,小说《格列佛游记》 (Gulliver's Travels) 就曾预言火星有两个月亮。伏尔泰(Francois-Marie Arouet dit Voltaire)于1750年发表的短篇故事《微小巨人》(Micromegas)也提到在火星边缘,有两个月亮在轨道上,它们会避开天文学家的观测,不让人类发现。

天王星有众多卫星环绕。赫歇尔发现天王星,也最早发现天王星的两颗卫星提泰妮雅(Titania) 以及奥布朗(Oberon)。这两颗卫星取名于莎士比亚(William Shakespeare)名剧《仲夏夜之梦》(A Midsummer Night's Dream)中的人物,我曾在罗浮宫看过描绘提泰妮雅的油画《Titania Sleeping》,颇为惊艳于这位仙后(Queen of the Fairies)的美姿体态。

天王星已知的27颗卫星皆以莎士比亚以及蒲柏(Alexander Pope) 作品的人物命名,幸好莎翁是多产作家,创作了足够的人物,可以用来命名天王星的众多卫星。蒲柏号称18世纪英国最伟大的诗人。他为牛顿写了著名的墓志铭:「自然和自然的法则隐藏在黑暗之中。上帝说:让牛顿出世吧,于是一切豁然开朗。(Nature and Nature's laws lay hid in night: God said, Let Newton be! and all was light.)」

今日我们发射6G卫星,都是冰冷的金属,若能像古人般浪漫地为天然的卫星命名,更能结合科技于人文。最近我一直被人追逐询问5G的杀手级应用,我的答案是,5G没有杀手级应用,6G和7G比较有创新应用吧。我们在各行星的发展一定有杀手级应用,远远超乎现在的想象!

现为交通大学资工系终身讲座教授暨华邦电子讲座,曾任科技部次长,为ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究兴趣为物联网、行动计算及系统模拟,发展出一套物联网系统IoTtalk,广泛应用于智能农业、智能教育、智能校园等领域/场域。兴趣多元,喜好艺术、绘画、写作,遨游于科技与人文间自得其乐,著有<闪文集>、<大桥骤雨>。