福衛八號首顆衛星於上週成功發射入軌,為台灣第三期太空科技發展計畫立下重要里程碑。在戰場邁向多域化之際,福八可被視為台灣國防進入太空時代的關鍵一步:過去避談國防的太空中心在近日宣傳影片中便不諱談及福衛八號「偵測部隊集結」等用途。
從任務層面來看,福衛八號接替了在 2017 年發射、壽命週期約為 5 年的福衛五號。作為台灣首顆自製光學遙測衛星,福五可提供 2 米解析度的全色態和 4 米解析度的多光譜影像,再訪週期為兩天。
相較之下,福衛八號除了具備更快的指令上傳與影像下傳速度之外,將發展為再訪率高達一天三次的星系。其中 6 顆高解析度衛星可達到 1 米原始解析度的全色態和 2 米的多光譜影像,透過地面影像後處裡可達到次米級(sub-meter) 解析度。另外兩顆「超高解析度」衛星預計可拍出原始解析度 0.35 米的全色態影像。
值得注意的是,從太空中心早期公開的規劃來看,福衛八號星系應會導入 AI 影像辨識與超解析即時影像處理功能。兩顆超高解析度衛星則被視為「智能遙測衛星」,載有智能尋標酬載以避開雲層並對可疑海域與船隻進行監視和分析,尤其是針對船隻異常行為進行自動化建模。
兩顆衛星更帶有國產短波紅外線(SWIR)影像感測器,可穿透雲層偵測高溫熱源。除了用於森林火災偵測,亦可用於飛彈預警。
太空發展本來就源自冷戰的軍備競賽,衛星的諸多功能更是標準的「軍民兩用」:例如,本次與福衛八號一同升空、隸屬太空中心「新創追星計劃」的部份立方衛星就帶有具備寬頻通訊功能的實驗酬載,不只為未來的台版星鏈提供先期技術驗證,更有為無人機和反制系統提供通訊備援之規劃。
雖說三期太空計劃的後續項目,包含合成孔徑雷達(SAR)遙測衛星和 B5G 通訊衛星,皆具備顯著的國防用途,然而台灣太空發展現階段的規劃畢竟聚焦於關鍵技術的開發與驗證。
以福八的「高解析度衛星」來說,這些包含影像資料壓縮與多源感測器及動態影像精準對位等關鍵處理技術。而對其餘兩顆智能遙測衛星而言,智能尋標所需的演算法亦是關鍵。
至於「台版星鏈」所需的寬頻衛星,目前規劃著墨於建立 LEO 通訊衛星產業化所需的測試場域與地面/太空驗證平台,並攻克佈建星系與地面設備所需的必要技術,如射頻前端晶片、大型相位陣列天線、追星演算法、衛星系統整合。
前述之通訊立方衛星就同時扮演驗證之角色:在 LEO 衛星高速移動與覆蓋範圍迅速改變的情況下,能否透過換手機制(handover)保持地面終端連線不中斷;同時也檢驗衛星透過波束切換(beam hopping)動態分配有限頻譜資源的性能。
除了衛星與地面的通訊,衛星間的光通訊技術也是星系佈建的樞紐:公開資料顯示,明年太空中心規劃之立方衛星星系到位後,星間通訊能力將是測驗項目之一。
礙於法規和制度問題,國家太空計畫與軍方的戰略與戰術需求仍有一定鴻溝。當 Elon Musk 與黃仁勳等科技巨頭高調談闊論在太空部署 AI 系統與資料中心時,這背後絕不僅僅是免費太陽能或更低冷卻成本等經濟考量,背後也有更深層的戰略含義: 中美軍隊早已視「太空算力」為打造多域化智慧作戰體系的骨幹。
以解放軍為例,不少人應該直接聯想到中共在國家與民間資本大力支持下規劃的數個意圖覆蓋全球之通訊星系,如 2021 年開始規劃的「國網」巨型星座與「千帆星座」。前者預期在在 2030 年至 2035 年間完成部署近 13,000 顆衛星,後者更規劃 1,5000 顆衛星。
然而這些對標星鏈的作為只是中國太空軍事化的一環 。在「體系作戰」與「智能化」的範疇下,解放軍更大的藍圖是整合通訊、導航、遙測星系,打造所謂「通導遙一體」的多星系架構,並賦予一定的在軌 AI 運算能力來進行即時的數據融合與分析。其中許多關鍵技術的研究正由中國各科研學術單位與企業聯合進行,包含如何實現多星協同觀測、建立統一基準,以及星地協同。
其中一個關鍵是發展在 GNSS 受干擾的狀況下,能替代的定位、導航和授時(Alternative PNT)方案。對於體系化作戰而言,若無統一時空基準與準確定位資訊,各作戰單元的聯合作戰能力就會失調。
另一個關鍵就是直接在軌道處理並整合光學和雷達遙測衛星的數據。當遙測衛星所需處理的數據量隨著分辨率增加,過去將數據送至地面處理的作法將受限於傳輸頻寬,進而造成資訊延遲。因此,利用 AI 進行在軌處理成為趨勢。而現行遙測衛星在軌處理研究主要集中在單顆衛星上,無法支援星座協同、星地協同處理。
從實例來看,中國打造所謂「天基算力」的計畫已然展開。今年五月,由浙江省政府和阿里巴巴集團支持的「之江實驗室」便協同民間企業發射了 12 顆專門用於 AI 計算的衛星,號稱單顆衛星算力最高可達 744 TOPS。
此計畫最終目標是發射 2,800 顆衛星,總算力預估將達到 1,000 PetaFLOPS。該星系將具備在軌對原始數據進行各類預處理(如輻射與幾何校正)和分析處理(如影像增強、融合與分類)的能力,並能與地面算力中心聯通。
雖然第三期太空科技發展計畫旨在強化如自主火箭發射等能力與建立通訊、光學遙測、SAR三大星系,但畢竟執行期程只到 2031 年;後續規劃將取決於決策者如何理解「太空」在國防中扮演的角色。
首先,太空基礎建設的韌性問題務必納入考量:例如,福衛八號控制訊號的上傳、影像下載、仍仰賴國內的大型固定地面站與影像處理中心。更重要的是,從體系化與智慧化的角度來看,應當思索衛星在國軍積極打造「台灣之盾 」T.Dome 的規劃中是否有一席之地?
本文作者為羽笑。
責任編輯:Sisley
核稿編輯:Chris
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