志祺七七
2021.09.22

除了南北極,全球可能都有訊號!馬斯克的「星鏈計畫」究竟是什麼?|志祺七七

各節重點:
00:00 前導
02:25 通訊衛星的運作原理是什麼?
03:21 衛星網路致命傷:延遲
04:06 星鏈用的「低軌道衛星」哪裡特別?
05:11 星鏈的上網體驗如何?
06:24 星鏈會取代5G和光纖嗎?
07:22 星鏈可能會帶來的文明衝擊
08:21 星鏈計畫讓人詬病的地方
09:04 我們的觀點
10:02 提問
10:16 結尾


---【 影片口白逐字稿 】---


最近世界富豪們的太空旅行,相當受到矚目,美國SpaceX的創辦人「馬斯克(Elon Musk)」,雖然沒辦法成為第一個實現太空旅行的人,但卻很有可能成為第一個「讓全球都使用他家衛星」的人。今天,就讓我們一起來聊聊「Starlink 星鏈計畫」吧!

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hiho~大家好,我是志祺!
「星鏈計畫」是馬斯克在2015年,提出的一項「太空網路建置」計劃,構想是在地球的上空,佈滿數以萬計的通訊衛星,組成一個人造行星帶。

這個行星帶可以讓全球上網零死角,而且比傳統的衛星網路更快速、更低延遲。也就是說,未來不管是在太平洋上,或是喜馬拉雅山上,都能享有高速網路的服務。

這個計畫聽起來很狂,但已經是現在進行式了!目前SpaceX 已經成功部署了約1800顆衛星,並且計畫在 2025 年達到1.2萬顆。

要知道,2019年全球的「在軌衛星」也才2000多顆,星鏈計畫直接破紀錄,估計最快只要 2年,我們就可以開始使用星鏈的網路服務。

今天我們會先談談星鏈計畫的原理,接著介紹該如何使用、使用的體驗如何,最後再來看看,這項新科技,可能會為人類文明帶來什麼改變!


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【通訊衛星的運作原理是什麼?】

我們平常上網,大多是使用光纖或是手機的行動網路,但是在許多偏遠地區,像是山區、沙漠或是小海島,因為建基地台、拉電纜,都非常費工、費時,所以電信商不會在這些地方,建置網路設備,導致這些偏遠地區,形成網路服務的破口。

如果想要在這些邊緣地區上網,就只能用俗稱「小耳朵」的天線,來接收通訊衛星的訊號了。

傳統使用的通訊衛星,大概有一輛汽車這麼大,通常會被放在離地球約3萬6千公里遠的軌道上。在這個軌道上,衛星繞地球的速度,跟地球自轉的速度一樣,所以從地面上看起來,衛星是靜止不動的。

這可以讓地面上的天線,不需要轉動就能一直對準衛星,不用擔心訊號會突然中斷;而且,也因為它的距離夠遠,一顆衛星的訊號可以含涵蓋地球很大的範圍,大概只要三到四顆,就可以覆蓋整個地球。可是,距離遠也有缺點,就是訊號強度較低,而且容易延遲。

【衛星網路致命傷:延遲】

由於衛星訊號是從用戶端的天線,將指令打上天空後,再往下傳給遠端的地面接收站,而遠端地面接收站蒐集到數據後,再打回用戶端,也就是說,一來一往,至少要走四次的天與地的距離,就算以光速傳播,還是會有至少0.5秒的延遲。

這對於某些特別需要即時性的活動,例如打電玩,或是股票高頻交易等等,就是非常致命的問題,因此衛星網路的應用上,就有滿多侷限。而且,它的費用高,一般也很少用於家庭,大部分是拿來做大區域的影音廣播,或是提供跨國際的衛星電話服務。為了克服這些限制,現在世界各國開始發展距離地球更近的「低軌道衛星」,而星鏈計畫採用的,同樣也是這種衛星。


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【星鏈用的「低軌道衛星」哪裡特別?】

低軌道衛星屬於小型衛星,高度不超過2000公里,因為距離比較近,訊號的延遲低、而且強度集中,所以地面的接收器尺寸,也能大幅縮小。

不過,跟傳統的衛星比起來,低軌道衛星訊號所能覆蓋的面積,會小很多,受到地心引力的影響也比較大。而且,它移動的速度也比地球還要快,平均繞行地球一圈只要100分鐘。所以對地球上的人來說,很快就會跑到收不到訊號的位置。

這該怎麼解決呢?沒錯,就是用「星海戰術」,一顆不夠,就增加到一千顆、一萬顆,直到能夠覆蓋到地球每一個角落為止。如此一來,訊號只要在衛星之間不斷地接力,就可以持續在定點使用網路。這就是星鏈計畫的原型,馬克斯的最終目標,是希望將衛星數量增加到4萬2千顆,等於會有八層密密麻麻的低軌道衛星,繞著地球轉,來提供全球用戶一個高速、低延遲的網路環境。

不過,實際上真的能這麼理想嗎?我們又要花多少錢才能使用星鏈的網路呢?接下來我們就來看看,部分地區的民眾搶先試用過後的結果。


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【星鏈的上網體驗如何?】

2020年,星鏈計畫在美國、加拿大及英國,都推出了測試版服務,開放民眾搶先體驗星鏈的上網服務。民眾要先花 499 美元,也就是大約1萬5台幣,去購買一組套件,裡面包含一個天線盤、一個三腳架、 一個Wi-Fi 路由器以及電源線。每月還要再花 300元(99 美元)的連線費用。

套件組裝的方法很簡單,基本上每個人都能自行設置,完成後只要將天線放置到戶外空曠的地方、插上電源,天線盤就會自己尋找距離最近的衛星,用戶只要下載Starlink的APP,就可以建立一個Wifi熱點來上網。

有滿多測試者分享他們測速的結果,發現不同地區的連線速度相差滿大的,以下載速度來說,有人測到2.2Mbps,也有人飆破560 Mbps,平均下載速度都超過150Mb/s,完全不輸給4G網路。

至於網路延遲,則是介於 0.02秒到 0.04秒之間,雖然跟5G的0.001秒比起來還有一段距離,但是也已經比傳統的衛星網路,快了90%以上,拿來看 YouTube 或者是 Netflix 都不是問題。這樣看起來,星鏈初步的試用結果好像還不錯,有不少人認為,等到星鏈有很大的潛力會取代現有的5G和光纖,但真的有可能嗎?


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【星鏈會取代5G和光纖嗎?】

從目前的技術來看,星鏈要取代地面的網路設施,短期內還不太可能。首先,它不太適用於人口高度密集的地區,因為一旦有太多人爭搶天線的頻寬,就會導致網路塞車。而且星鏈的設備,以及每月繳交的費用,對一般民眾來說還是太高了,對於能夠使用電信商網路的族群來說,並沒有換成星鏈上網的動機。

而以技術面來說,衛星訊號最終要轉給手機或電腦使用的時候,還是必須要轉為wi-fi 或有線網路來使用,因此現階段星鏈的技術,跟現有的網路系統是分不開的。所以目前的發展趨勢,是將兩者整合,創造更多的商機和應用。

馬斯克本人也強調,星鏈和現有的網路系統並不衝突,而是互補的技術。因為星鏈鎖定的,是原本就沒網路可用、或者連線品質很差的人,也就是我們一開始談到的,住在偏遠地區的民眾。那雖然對在台灣的我們來說,星鏈計畫的幫助可能不算很顯著,但很多人還是認為,它仍然會對人類文明,帶來不少衝擊。


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【星鏈可能會帶來的文明衝擊】

據聯合國統計,目前全球仍有大概30億的人口,還沒辦法享有網路資源。星鏈的網路服務開通後,首先就能讓遠端醫療、遠端教育進入偏鄉或第三世界的國家,改善當地的生活品質,增加階級流動的機會。不過,也有許多人認為,因為星鏈太貴了,所以不會馬上普及到貧窮的地區,反而會由先進國家中,有大量移動需求的人先享受到。例如搭乘飛機的旅客、跑船的船員、到處送貨的大卡車司機,或是開露營車長途旅行的人等等。

另外,大家也預期,未來衛星技術能更精準地預測天氣,幫助國家掌握地形和水文,達到更有效的防災和減災工作。而更詳盡的GPS系統,也可以在救災時,讓無人機能更精確地投放物資。另一方面,軍事也是星鏈應用的重點領域。衛星能用來偵察敵情,也能探測飛彈,美國國防部甚至已經和SpaceX簽約,請他們打造專屬的飛彈追蹤衛星,可以說是為美國的太空作戰,打了一劑強心針。


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【星鏈計畫讓人詬病的地方】

雖然星鏈計畫很可能會創造一些跨時代的改變,不過它還是有一些令人詬病之處。除了費用太高之外,在試用期間,有人反映它的天線對民眾來說,並不夠輕便,訊號也不夠穩定、太容易被建築物遮蔽等等。而未來開放給全球連線後,在頻寬有限的情況下,是否能維持上網品質,可能都還要再觀察。

除了地球上的問題之外,在外太空,星鏈也有一些爭議,需要等著 SpaceX 去面對和克服。例如這些衛星上的塗層,所造成的反射光,會干擾天文的觀測;而且,由於低軌道衛星的壽命短,每3到5年就要替換一批,所以除役的衛星,極有可能會變成大量的太空垃圾,跟其他衛星碰撞、引發爆炸。

【我們的觀點】

今年,SpaceX在已經完成第一波的預購,代表它跟實現夢想的距離,已經很接近。說到這邊,有不少人也好奇,一些設有網路長城的國家,例如中國民眾,能不能透過星鏈,使用不受審查的網路呢?

嗯,理論上這個技術可以做到,但馬斯克表示,星鏈會不會在一個國家上市,都必須與政府協議,所以如果它要在中國開通服務,可能還是逃不了內部審查這一關。從這個角度看來,其實星鏈計畫就跟大部分的太空議題,或是科技發展競賽一樣,都有資源分配、用戶隱私、甚至是政治或國際角力等等問題。

目前,低軌道衛星空間幾乎是被 SpaceX 一家佔有,在衛星數量的分配上,它真的會顧及到所有需要的國家嗎?會不會多分配一些給美國,或是獨厚跟美國比較有好的陣營?這些衛星,有沒有可能變相成為大型的全球監視網?到時候用戶的個資該怎麼保護?這些可能也都是未來,我們需要一起去思考和面對的問題。

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最後,我們想問大家,如果星鏈計畫在台灣開通服務,你會想要申請嗎?

A 會,很酷的新科技一定要嚐鮮一下
B 不會,我覺得現在用的網路已經很夠用了
C 我想先觀望,看未來會不會有新一代更好或更便宜的設備推出
D 留言告訴我們吧

最後,如果你喜歡今天的影片,歡迎分享出去,讓更多人知道「什麼是星鏈計畫」!
此外也可以點這邊,看看「台灣的5G產業」以及「牆國是怎麼形成的」;那麼,今天的志祺七七就到這邊告一段落,我們明晚再見囉!



【 本集參考資料 】

→星鏈:https://bit.ly/3hsqRDC
→通訊衛星:https://bit.ly/3hxrCuV
→超越SpaceX?中國衛星網路集團迷霧重重:https://bit.ly/3tGtyGc
→Elon Musk’s 42,000 StarLink Satellites Could Just Save The World:https://bit.ly/3zdVfYe
→Elon Musk's plan to blanket Earth in high-speed internet may face a big threat: China:https://bit.ly/3z3MNLa
→Elon Musk Claims SpaceX’s Starlink Internet Satellite Service Will Be IP-Less:https://bit.ly/396s1A0
→馬斯克 Starlink 衛星網路開測!為什麼看似不起眼的 60M 網速引起美國網友熱烈討論?:https://bit.ly/2XmGSnC
→Covid-19衝擊,催出低軌衛星產業發展危機與商機:https://bit.ly/3kflF7X
→【美國技術協力】政府帶頭,南韓民間企業投入太空科技!未來十年發射 2000 顆低軌衛星:https://bit.ly/3ntb379
→慘不忍睹!SpaceX的星鏈衛星 毀了彗星觀測照:https://bit.ly/3k9h46V
→獨家直擊》全球最大的太空衛星展 2萬顆衛星翻轉全球通訊市場!:https://bit.ly/3EjeOSA
→""Starlink 網路究竟多快?實測結果歐洲下載速度最佳:https://bit.ly/2YLfsIk
→跟4G不一樣在哪?5G白話文快速看懂技術差異:https://bit.ly/3htHsXs
→5G還沒普及 6G前哨戰悄悄開打: https://bit.ly/2XnPgDl
→SpaceX 取得五角大廈合約,打造飛彈追蹤衛星:https://bit.ly/3kaAI2I
→Starlink 衛星網路誰受惠?偏遠地區、上山下海最有感:https://bit.ly/3EiURLE
→【Wired 硬塞】科普時間:SpaceX 衛星網路是怎麼運作的?:https://bit.ly/2YV0qQt
→Starlink 衛星網路國外影片開箱與速度實測,安裝容易、下載速度最快達到 180Mbps:https://bit.ly/3zeBXSp

【 延伸閱讀 】

→【新興領域:11月焦點9】SpaceX星鏈計畫(Starlink)引爆全球衛星通訊市場新商機:https://bit.ly/3zas1tt
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