我國第一顆自製的氣象衛星「獵風者衛星」(TRITON,上圖)預計在今年發射升空,上頭搭載了國人研製的全球衛星導航系統反射訊號接收儀(Global Navigation Satellite System-Reflectometry, GNSS-R),可在地球的低軌道上蒐集由地表反射的全球衛星導航系統訊號,展開海洋大氣交互作用、颱風強度預測等應用。
截至目前為止,全球已經超過90個國家擁有自己的衛星。另一方面,隨著科技進步,無論是衛星或火箭的成本都已降低,太空科技過去大部份掌握在政府等公部門或是傳統軍工大廠,如今有越來越多商業公司開始進入太空領域發展。許多知名產業顧問公司紛紛看好未來太空經濟的發展,例如摩根史坦利公司便預測2040年全球太空產值將會超過一兆美元,太空已成為未來全球競爭的重要場域。
回首1957年,世界上第一顆人造衛星史波尼克1號(Sputnik-1)由前蘇聯發射升空,開啟了人類的太空時代,以及美蘇兩國因冷戰而發動的太空競賽,包含行星探索、載人太空航行以及登陸月球等。太空競賽不僅是這兩大強權在科技發展的比賽,更是國家威望的競爭,在美蘇太空發展的帶動下,其他太空先進國家也投入規模不等的太空計畫。1991年蘇聯瓦解、冷戰結束,原本是冷戰時期副產物的太空科技,並沒有就此走入歷史,反而因為「太空」這個特有的時空環境,及衛星科技在國家安全、經濟等許多方面的應用,吸引了更多國家紛紛投入太空科技的發展。
相較於傳統太空科技領先國家,新興國家要發展「純熟」的太空技術,甚至要建立太空產業,一般而言需要歷經三個階段:一是技術引入期,二是技術消化期,三是技術擴散期。首先在技術引入期,新興國家透過向先進國家購買衛星及其技術移轉方案,學習太空技術,值此同時也要建立該國的太空基礎設施,例如衛星整合和測試廠房或是遙傳追蹤指令站。接著是技術消化期,吸收、消化經由第一階段所獲得的太空技術,開始以本土技術製造自己的衛星。最後則是技術擴散期,深化第二階段所建立的技術能量,然後創新並擴散到國內其他廠商,形成本國的太空產業。
台灣太空發展歷程
回顧台灣的太空發展史,也可以歸納出這幾個階段。第零階段:衛星資料利用期,年代是在1969~1990年。1969年12月,中華電信首先在台北陽明山設立地球同步軌道衛星通訊中心,這是台灣太空事業的開端。其後,於1981年1月,中央氣象局啟用氣象衛星資料站。中央大學資源衛星接收站於1984年開始接收地球觀測衛星影像資料。在此階段,台灣扮演衛星資料使用者的角色,包括電視、氣象和地球觀測資料。
接著進入第一階段:太空技術引入期,發生在1991~2008年。1991年,政府啟動第一期國家太空科技發展長程計畫(1991~2006年,以下簡稱國家太空計畫),同時成立國家太空計畫室籌備處(即國家太空中心前身),做為台灣太空發展的專責機構。在第一期國家太空計畫,台灣建立了太空基礎設施,包括衛星整合與測試設施、衛星操作與控制中心和X波段天線接收站,並從美國湯普森-拉莫-伍爾德里奇(TRW)公司採購福爾摩沙衛星一號(福衛一號)科學衛星,從法國Astrium公司採購福衛二號遙測衛星,以及從美國軌道科學公司(OSC)的福衛三號氣象衛星。這一階段,台灣成為擁有自己衛星的國家,並向這些承包商學習衛星相關技術和專業知識。
2006~2017年進入第二階段:太空技術消化期。2006年,國家太空中心啟動福衛五號衛星計畫,這是第二期國家太空計畫(2005~2018年)的第一項衛星計畫。福衛五號是高解析度光學遙測衛星,可提供解析度黑白兩公尺、彩色四公尺的衛星影像。福衛五號自衛星任務規劃開始,到衛星設計、整合和測試,終於在2017年發射成功並順利運行。福衛五號的一些關鍵組件,例如衛星電腦、電源控制單元、S波段天線,皆由台灣國內製造商製造,特別之處在於遙測影像儀是由國家太空中心與國內公司和其他研究機構合作製造。藉由福衛五號計畫,證明台灣可以從外部吸收並學習衛星技術,然後自行開發高解析度遙測衛星。
2018年至今,到達了第三階段:太空技術擴散期。奠基於福衛五號的經驗,政府首先於2017年啟動台灣新興太空產業領航計畫(2017~2019年),這項小型太空計畫包括四個項目:微小衛星計畫、探空火箭計畫、立方衛星計畫和太空產業推動計畫。在2019年,又進一步通過預算高達251億元的第三期國家太空計畫(2019~2028年)。自2019年起,國家太空中心已經陸續啟動福衛八號計畫、B5G低軌通訊衛星計畫以及合成孔徑雷達衛星計畫,其中福衛八號計畫規劃發展六顆高解析度光學遙測衛星,B5G低軌道通訊衛星計畫預計研製在低軌道運行的兩顆實驗型通訊衛星,而合成孔徑雷達衛星是要開發可在日夜及各種天候取像的兩顆雷達遙測衛星。
核心戰略產業之一
與過去國家太空計畫相比,除了衛星計畫的執行外,台灣太空產業的推動成為國家太空中心另一個重要的工作項目。
為求加速國內太空產業的發展,太空產業已列入我國六大核心戰略產業。在政府政策支持下,2021年第一部國家太空法「太空發展法」經立法院三讀通過,並在隔年1月20日正式實施;這賦予政府在推動太空產業的責任與義務。2022年立法院進一步通過「國家太空中心設置條例」,協助推動太空產業發展、提供產業技術及升級輔導亦是國家太空中心的法定業務。此二部法律的通過,為台灣太空發展奠定重要的法制基礎。
透過利用太空做為支持國家安全、經濟發展、民生福祉、技術進步的重要力量,是台灣投入太空發展的目標,為了達成此一目標,在上述完成法制基礎外,並由包括精進太空技術、推動太空產業、培育太空人才,以及完備基礎設施四個方向同時進行,以期在最短時間內縮短與其他太空強國的差距,把台灣在太空領域推升到更高的層次。
自人類進入太空時代超過65年,太空科技已經廣泛應用在人類生活中,未來第六代行動通訊(6G)時代的來臨,衛星將會扮演更重要的角色。然而,要從進入太空、甚而利用太空,需要克服各式各樣的挑戰,包括嚴苛的火箭發射技術與太空環境,無怪乎太空發展是一個國家政治意志、經濟實力,與工藝及科技水準的具體展現。台灣太空發展經過30多年的努力,已經由技術引入期邁進並通過技術消化期的考驗,目前正朝向技術擴散期,促使本土太空產業穩定發展。相信在政府部門與產學研界共同的合作下,台灣將會在新興太空國家立下一個新的典範。