泛科学
见证 SpaceX 太空霸业的启端：简谈要让全世界都能上网的“星链计画”
https://pansci.asia/archives/162915
2019/06/01 |太空天文科技能源|标签：SpaceX星链计画卫星
文／国家实验研究院国家太空中心
整合测试组组长陈维钧博士、电机组副研究员陈秀莉博士
2019.05.25 上午2:30于美国佛罗里达州
5 月 23 日晚间 10 点 30 分，SpaceX 公司在卡纳维尔角空军基地第 40 号发射台，成
功发射了携载 60 枚星链计画 (Starlink) 卫星的猎鹰九号火箭，发射 1 小时 2 分 47
秒后 60 枚卫星顺利与第二节火箭分离。
让所有地方都能上网！野心勃勃的“星链计画”
星链计画是 SpaceX 公司要以一大群通讯卫星星系，在地球上方的太空轨道上，建置低成
本高性能的互联网通讯系统，最终目的是让地球上的每个居民都能在任何地方上网，尤
其是现在地球上仍有一半将近 40 亿人无法上网，这个网络通讯系统特别具有意义。
SpaceX 公司计画以 11,900 枚卫星达成任务目标，这个数量是 62 年以来升空绕行地球
太空轨道卫星总数的大约 2 倍，是仍在正常运转卫星总数约 8 倍。2019 年美国联邦通
信委员会已通过 SpaceX 公司申请的卫星频段与数量如下表：
https://reurl.cc/x2eeZ
表一、星链 (Starlink) 卫星数量、轨道与频段。(资料来源：维基百科)
SpaceX 公司预计 2019 年起 6 年内可达成一半卫星数量的部署，9 年内达成全部部署，
花费成本估计 100 亿美元，预估可在 2025 年营收 300 亿美元。
https://reurl.cc/r2kkr
于轨道运行展开太阳能板的星链(Starlink)卫星。(图片来源：SpaceX Twitter)
这次上空的六十枚卫星，用上了哪些新技术？
这次发射的 60 枚卫星，每枚重量仅有 227 公斤，只有地球同步轨道通讯卫星重量的
20 分之一，主要目的有：
一、新卫星技术的验证，包括：使用霍尔效应推进器与燃料‘氪’、双向高通量传输的天
线、新展开型态太阳能板、高精准度星象仪、自动防撞、碎片追踪、除役后回归地球时在
大气层烧毁，
二、验证新型态无线互联网资料传输，
三、卫星与元件的失效率统计，作为日后卫星系统与元件设计的改进，进而寻找更低的制
作成本。即使有着较低制作成本，SpaceX公司仍在这一次 beta 版 60 枚卫星的飞试一共
动用了6,000人研制与测试卫星，显示人力仍是研制卫星的重要资产。
在实现各项新技术验证方面，可借由发射实况举例来说明，根据下图，SpaceX 公司在推
特上发布火箭整流舱内 60 枚卫星堆叠的照片，显示两排各 30 枚卫星从下到上堆叠形成
四方柱体，并由四个侧边的中心点由上到下固定于下方火箭酬载转接环上，每枚卫星有三
个固定点。
再由 SpaceX公司在 Youtube 上发布的猎鹰九号发射影片观察 60 枚卫星释放方式，参考
下图，不同于传统分离装置采逐一弹射方式与火箭分离，而是采群体自由释放，而且又要
兼顾发射时固定卫星的强度，其分离机构相当耐人寻味，猜测应该是使用电能释放形状记
忆合金装置 (SHAPE MEMORY ALLOY, SMA, ACTUATOR)为基础的设计。
卫星新型态无线互联网资料传输在卫星之间是采用雷射链结，与地面链结则采用 Ku
和 Ka 波段相控阵列模组及数位处理技术。SpaceX公司所采用卫星间光学雷射链结，其频
率高于 10,000 千兆赫 (10T Hz) 适用在太空中长距离高速通讯。
如此互联网通讯优势有：
一、高频宽，比目前手机通讯高 1000 倍，
二、低讯号传递延迟率，比数位卫星电视快 25 倍，
三、覆蓋率几乎普及全球、甚至涵盖高山与海洋地区，一枚 550 公里高度的卫星约有直
径 870 公里的覆蓋范围，乘以部署卫星总数后总覆蓋面积为地球表面积的 14 倍以上。
卫星性能若如预期，SpaceX 的太空霸业由此开始
目前与 SpaceX 公司一样在发展低轨道高频宽太空互联网通讯系统的竞争对手有：
OneWeb、三星、Telesat 与 Amazon，每家均已宣布星系计画规模与营运模式。低轨道宽
频卫星网络通讯系统的发展趋势使得市场取消部分对地球同步轨道通讯卫星的投资，足以
显示其重要性。
今年五月 SpaceX 公司继 2018 年 2 月 22 日发射两枚实验型卫星后，率先发射高数量
群集卫星升空；加上回收第一节火箭与酬载整流罩的技术，使其拥有其他公司发射载具五
分之一甚至十分之一的低成本发射优势。如果这次 60 枚卫星展示了预期的性能，
SpaceX 公司就具有领先的地位并占有发展优势，想利用低轨道高频宽太空互联网通讯
系统的营运获利，来发展登陆火星计画的可行性就变得相当高，那么现在就是 SpaceX 公
司太空霸业的开始了。