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2024/01/05 

寰宇韜略

【寰宇韜略】官民合作 美發展商用太空服務(上)
 SpaceX公司的太空科技領域領先優勢,可成為美國政府發展太空政策的重要合作夥伴。 (取自SpaceX公司「X」帳號)
【寰宇韜略】官民合作 美發展商用太空服務(上)1
【寰宇韜略】官民合作 美發展商用太空服務(上)2

◎李華強(譯)

 隨著國際局勢發展,太空已成當前與未來兵家必爭之地,受限於成本、技術與資本門檻,使過往太空系統研發、設置與運用為國家壟斷,但近年來私人企業擴大投資相關服務,前景無限。鑑此,美智庫哈德遜研究所特專文解析商用太空服務優勢、發展現況及有待克服的障礙,本報特節譯如後,以饗讀者。(編按)

 前蘇聯於1957年成功發射史普尼克號衛星後,美國隨即意識到太空對於國家安全與維持全球霸主地位的重要性。後續成立的美國太空總署,雖著重民用太空活動,但早期國安太空計畫仍聚焦籌獲和維持衛星,藉此蒐集高空偵察機無法獲得的敵境情報。數十年間,美國發展尖端太空系統成果,已成當前情報部門與軍方極度依賴的必需品。以美軍而言,太空已成為指管通資情監偵之所繫,並經美國防部認定為一作戰領域。

 美國防部預算編制,亦反映太空對嚇阻作戰的重要性,過去3年,針對太空系統的投資,係以每年20%成長率持續加碼。而近年成立的太空軍,聚焦發展和獲得更先進的衛星和地面系統,以支援全球飛彈預警、超視距軍事通信、氣象預測,以及軍/民用導航等關鍵任務。美飛彈防禦局發展太空基感測戰力供飛彈防禦用;情報界與國家偵察辦公室則致力於發展、打造並維持太空基情監偵系統。

俄「中」競相研發武器

 相較於美國仰賴太空從事關鍵國安任務,中共與俄羅斯則致力發展先進威脅武器,期能擾亂、弱化或摧毀美國和盟邦太空系統。其手段包括干擾與破壞全球定位系統和其他訊號、運用雷射或高功率微波致盲感測器或毀損電子元件,以及運用反衛星武器之實體攻擊。美國太空系統的不足,已在過去數十年間,俄「中」接續展示反衛星武器測試下,暴露無遺;美空軍部長肯達爾強調,「具韌性和有效的太空戰鬥序列」,將是作戰不可或缺的必要關鍵。

 準此,美太空軍與國家偵察辦公室都試圖發展一套更具韌性的太空架構,結合少量大型的精密太空系統(主要運行在較高軌道),與新建的較小型衛星群(於低軌道運作)。為強化上述規劃,美國防部於2019年成立太空發展局(Space Development Agency, SDA),大力挹注預算,志在低軌道大量部署小型衛星群。此外,上述3公部門亦冀望融入商用系統,除提升系統韌性,更期待能受惠於發展進程更快的商業創新成果。

低軌衛星大行其道 

 太空商機的濫觴,當屬美電信公司AT&T發展首枚主動式通信衛星Telstar;後續數十年,衛星通信始終是非主要依賴政府資助的唯一太空商務。1990年代末期情勢逐漸轉變,Space Imaging與Worldview等公司,陸續發射高解析度地球觀測衛星,許多創業家爭相發展,最終由SpaceX公司成功踏入太空發射產業。儘管目前各國政府仍是商用觀測衛星與太空發射最大客戶群,然隨著商業模式轉為銷售服務,相關投資風險,也自政府端大幅轉移至私人公司。

 太空商務投資蓬勃的理由,包括低利率、充沛資本,以及近年來盛行的特殊收購計畫,促成可用資金只增不減;新興商用微電子成品,則造就小型低軌衛星大行其道;特種輻射防護需求放寬,也有助於降低運用先進技術製成的商規零件價格,而數位設計與製造能力更加速衛星發展與整合期程。此外,SpaceX公司開發的新型商業模式,率先調降發射價格、提高發射頻率,並為小型衛星提供更便宜且多元的共乘選擇,後續多家推出新式發射載具公司,亦無不跟進商業模式。

 整體來說,應運而生的各式商用太空服務(不同於產品),主要分布於四大領域。首先在衛星通信(SATCOM)領域上,傳統業者透過大型地球同步軌道衛星提供服務,而SpaceX、OneWeb、Amazon與眾多新創公司,運用新建低軌衛星群提供服務;另包括以較小型、較便宜地球同步軌道衛星,精進定位、導航與授時(PNT),強化全球定位系統之服務。

 其次,感測任務,諸如地球光學與合成孔徑雷達影像、無線電頻率監測、氣象預測、地理空間資料分析,以及太空狀況覺知等一系列服務,也成為重要發展領域。此外,太空發射任務,也透過新興重型發射載具、大型衛星與共乘模式,或結合大量小型發射載具,支援大量低軌衛星群發射作業,成為方興未艾的主流。

 最後,太空後勤領域,包括太空內運輸、衛星服務、加油,以及商用太空站等新興服務,也有效促進私人太空投資的研發挹注規模;以2021年為例,私人太空商務籌獲資本計150億美元,大多用於發展新系統,而美太空軍2023會計年度研發預算則為166億美元,兩者相距不遠。

 相較於籌獲太空系統,美國政府挹注於商用太空服務的經費顯然過低。整體而言,美政府2023會計年度花費約360億美元,用於發展、籌獲太空系統和地面基礎設施,其對象為歷來與政府合作之太空主要合約商;相較之下,美政府僅將支出約50億美元在商用太空服務,主要用於發射任務。

創新商業模式 分攤成本

 報告認為,向民間公司採購太空能力等服務,而非打造自己的衛星,有助於美國政府撙節預算。尤其發展與採購太空系統所費不貲,且一旦起頭就難以罷手;反觀各家廠商,已針對政府計畫預做準備,因此當新需求產生時,既有太空計畫就能免除因應新興需求所做的投資。此外,採購商用太空服務,能將研發測試成本轉移至服務提供者;但若政府要求某項特別發展或客製需求,則須負擔部分發展成本與失敗風險。

 商用太空能力係基於市場需求,並追求利潤而發展,進程相對迅速,並結合當前最新技術。反觀政府的預算支出時程耗時冗長,因此政府配備系統技術水準,常已落後商用系統5或10年。儘管投入市場較早,且因應客戶的要求較低,容易使商用太空服務在運作初期相對陽春、較不穩定,惟其進展迅速、易於採納新式技術,且毋須經歷政府的審議、課責與籌獲流程。

 當聯邦預算緊縮時,商用太空服務可透過創新商業模式、採用更多現成設計、藉由多重客戶分攤成本等手段,達到降低壽期成本的目標;另採用共通介面、資料整合標準、資料分享政策等,提升使用便利性。雖然商用系統可能無法滿足全部的性能要求,但往往能以更具吸引力的價格,滿足大部分的政府需求,成為未來可行的政策選項。(待續)

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