中央大学发射首颗自制人造卫星 为台湾产业舖路

国立中央大学太空科学与工程学系教授张起维。DIGITIMES摄

针对低轨卫星领域的发展，已然是产业界重要的话题之一，台湾虽然在产业供应链方面已有一些着墨，然长期而言，产官学三方的通力合作，然是台湾能否在全球低轨卫星产业站稳脚步的重要关键。国立中央大学近期在自制太空卫星领域已有相当具体且重要的成果，包括前期投入乃至于成功发射，以及卫星本身在轨道上运行所面临的问题，皆可为台湾低轨卫星产业未来发展之重要借镜。

人造卫星微型化，加速太空产业进展

国立中央大学太空科学与工程学系教授张起维表示，过去全球太空产业有相当明显的进展，主要的原因在于人造卫星的普及化所带动，由于过去的太空卫星的体积较大，要求的稳定度及寿命非常高，不论是成本或是研发时间都相当惊人，但随着人造卫星的「微型化」风潮开始之后，让许多商业人造卫星业者的思维开始有所改变。

依照美国FAA(联邦民航局)的定义，该单位将人造卫星的质量加以分类，一般业界所定的小型人造卫星的质量大约介于600~1,200公斤，200~600公斤则被称为迷你卫星，像是台湾的卫福7号(重量约为300公斤)便是一例，而纳米卫星则是介于1~10公斤，中央大学所发射的卫星重量(为4.5公斤)，便是在此一范围内。

张起维谈到，尽管大型卫星的质量较大，能够肩负的任务较多、电池容量较大以及太阳能板面积也有所增加，所以拉长了大型卫星的使用寿命，但在研发时间与成本都过高的情况下，相对的小型卫星的优势是研发时间较短，燃料与发射成本较为低廉，所以也成为新一代太空产业的选择。

据统计，近年太空卫星的数量呈现逐年成长的态势，截至2021年4月，数量已有4,084颗，散布于地球同步轨道(Geostationary Orbit；GEO)、中地球轨道(Medium Earth Orbit；MEO)与低空地球轨道(Low Earth orbit；LEO)，其中又以低空地球轨道的卫星数量最多。

中央大学飞鼠号，诸多次系统自行开发

针对中央大学所自制的第一颗人造卫星飞鼠号(IDEASSat)，张起维指出，该颗卫星是由太空中心所补助，在2021年1月24号升空，该卫星的主要任务是负责侦测高层大气环境，其主要的酬载系统就是CIP(Compact Ionospheric Probe；微型电离层探测仪)是由中央大学自行开发，内部也有太阳能板搭配电池模块与配电盘，同时也有指向系统，飞过地球日照面时，遇到太阳时，能面向太阳进行最大程度的充电，藉由SpaceX的火箭所发射升空。原订于需要两年的时间完成所有工作，后来在进度落后的情况下，花了三年完成此案。

谈到该卫星的开发过程，张起维进一步谈到，中央大学的团队在内部评估过后，认为可以在两年内完成开发的次系统，便自行开发，若不行，则是采购市场已经商业化的组件，最后再加以整合测试。

所以这边就会谈到非常重要的概念：飞行履历(Flight Heritage)，它是一个评测标准，由美国NASA与国防部所提供，该标准称为TRL(Technology Readiness Level；技术完备等级)，最高等级为TRL 9，若只是初期构想的程度，就是为TRL 1，等级愈高其产品售价为愈高。不同等级的价差也有相当大的差距。目前中央大学所开发的次系统中，除了电力次系统仅达TRL 8外，其余皆达TRL 9。

至于外购的元件，像是姿态传感、通讯元件的收发器与太阳能电池等，就是采用外部的商业化元件，等级就是TRL9。张起维强调，这些自制的次系统皆是从TRL1开始做起，最后才达到这样的水准。在现阶段，中央大学还有其他卫星专案在进行当中，其中也包含如美国与新加坡等之间的国际合作。

发展卫星产业，台湾仍有重要课题需思考

而在这次的投入过程中，中央大学累积了相当丰富的经验，张起维认为台湾太空卫星产业发展上，最重要的课题之一，就是台湾并非ITU(国际电信联盟)的会员国。一般来说，卫星所使用的频率要避免与其他卫星共享，造成干扰问题，所以必须要以ITU会员国的身份向ITU提出频率指配的申请，像是中华电信与新加坡电信的合作案例，也是由于新加坡是会员国的关系所以才得以成功。

另外则是国外投入太空产业已有不短的时间，有很多新的太空卫星公司不但会提供拥有完整飞行履历的卫星本体或是次系统，然后再搭配客户的酬载进行整合。以这种运作模式来说，厂商可以针对客户的酬载或是任务构想，将卫星的制造过程、整合与测试甚至是发生跟发生后的数据取得，都是由这些卫星服务公司来处理，再将这些数据传上云端，由客户来取得数据。甚至已经有业者发展出一条龙的商业模式，台湾供应链必须思考，要从何种角度切入，这也将是另一重要课题。