【科技.未來】升空成本大跌 小型衛星當道?

撰文:孔祥威
出版:更新:

上月中,英國維珍軌道(Virgin Orbit)改裝的波音(Boeing)747客機「宇宙女孩」(Cosmic Girl)從美國加州起飛。在約30,000呎高空上,其機翼下的液體燃料火箭LauncherOne與它分道揚鑣。起飛後約四個小時後,維珍軌道在社交媒體Twitter上宣布,所有運載的衛星均「成功運送到我們的目標軌道上」。這是維珍軌道首次成功展示「空中發射」(air launch)火箭技術。

過去幾年,小型商業衛星行業發展迅速,愈來愈多公司正在尋找廉價的太空運輸。LauncherOne可以負載300至500公斤,維珍軌道特殊項目副總裁Will Pomerantz說,「從大型冰箱到烤箱大小」的衛星皆可發射,每次收費約1,200萬美元。

上月中,維珍軌道公司成功展示空中發射火箭技術。圖為維珍軌道在2019年的一次模擬測試。(Virgin Orbit)

太空「巴士」與「的士」

維珍軌道現時已不乏競爭者。SpaceX主力發射更大型的衛星,然而,該公司最近也開始提供「小型衛星共乘」(SmallSat Rideshare)服務,將很多小衛星以同一枚火箭發送,每200公斤載量收費100萬美元。首個項目「Transporter-1」在上月底發射,單次運送了143枚衛星,打破了2017年2月印度PSLV火箭運載104枚衛星的紀錄。而針對較輕負載市場的公司有新西蘭的Rocket Lab,其火箭Electron僅可載貨200至300公斤,每次收費750萬美元起,至今已替不同政府及商界共發射了97枚衛星。

相比兩者,維珍軌道認為它最大優勢是靈活。一方面,正如諮詢公司Bryce Space and Technology高級分析師Phil Smith指出,SpaceX的共乘服務只會按照SpaceX自己的日程發射,而非由客戶決定。他形容SpaceX是「一條頗為可靠的『巴士路線』,而Rocket Lab和維珍軌道等公司就像電召的士,讓你盡快將衛星直接送達目的地。」另一方面,有別於傳統火箭發射方式,維珍軌道飛機空中發射對地面基礎設施要求較低,基本上可以從適用於747客機的任何跑道起飛,而且不需要太大的火箭和太多的燃料,有助降低成本。

傳統火箭發射方式對地面基礎設施的要求較高。圖為去年6月搭載北斗衛星的火箭點火升空。(新華社)

廉價「鞋盒」物聯網

小型衛星公司的出現,源於衛星製造和使用門檻的改變。現在,提供衛星服務的門檻已有所降低,一些初創公司也得以進場。當SpaceX研發出可重用火箭後,升空發射的成本大為下降。再者,隨着智能手機行業成熟,令大多數電子設備微型化,衛星相比過往能製造得更細小和便宜。現時,所謂微型衛星(nanosat)或立方衛星(cubesat),普遍僅重幾十公斤,而且在離地面160至1,000公里的低地球軌道運作,每枚成本僅在十多萬至100萬美元。

此外,衛星的製造零件也變得容易找到。瑞士網絡供應商Astrocast行政總裁Fabien Jordan說,現時很多電子零件都是現成的,部份更與汽車行業使用的類似,故公司可自行設計和製造衛星。他又表示,公司的低地球軌道衛星只求使用三至五年,一般可承受強烈振動和溫度大幅變化的汽車零件已能滿足要求,不像過往衛星通常設計為長年使用,因而需經過加固處理來抵禦宇宙輻射或其他太空危害。

現時衛星進場門檻大為降低,微型衛星(nanosat)或立方衛星(cubesat)湧現,業者提供各種物聯網服務。圖為瑞士網絡供應商Astrocast的通訊衛星。(Astrocast)

在這些條件下,愈來愈多小型衛星業者開始提供各式各樣的物聯網服務。例如在SpaceX上月底的共乘運載中,有48枚是Planet Labs稱為SuperDove的地球影像衛星,每枚只有鞋盒般大小;有36枚是Swarm Technologies稱為SpaceBEE的微型衛星,只有10厘米闊和2.5厘米高,每枚不足1公斤重,作為連接地面各種設備的通訊節點,可用來追蹤動物遷移或貨運;17枚是加拿大電訊商Kepler的小型通訊衛星。

甚至在長年由國家主導航天事業的中國,也開始步入商業時代。去年11月,民企「星河動力」的「穀神星一號」火箭成功發射入軌,行政總裁劉百奇說,所運載的衛星已展開窄帶通訊服務,而且這火箭可滿足國內10至200公斤不等的「微納衛星」發射需求。

(節錄)

上文節錄自第252期《香港01》周報(2021年2月8日)《衛星發射潮掀起 是時候正視太空污染問題了》。如欲閱讀全文請按此試閱周報電子刊,瀏覽更多深度報道。

252期《香港01》周報精選內容:

【封面報道】中概股棄美回流 香港可成為中國的紐約

香港很富裕,市民很貧窮 拆解公共財政的迷思

專訪港大首席副校長王于漸 被誤讀的「租置旗手」?

第二屆「經濟高峰論壇」順利結束 政商領袖集思廣益 共謀香港發展機遇

同架不同價 陸港心臟支架命運大不同

三十年後,海洋塑膠或比魚多 疫下海龜的無聲吶喊

【科技.未來】衛星發射潮掀起 是時候正視太空污染問題了

【香港再規劃】公交政策旨在「公平」 公有化運輸 道路收費解擠塞