星鏈 Starlink：救星、災難、威脅？

2022 年 05 月 19 日2022 年 05 月 12 日 CASE PRESS Starlink, 人造衛星, 太空垃圾, 星鏈

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星鏈（Starlink）計畫用上萬顆人造衛星，讓全球每個地方都能有便利的網路，無論是飛機上、船上、沙漠中、深山裡，只要上方有衛星，就能連上網路。星鏈可以是災難、戰爭時的救星；但對天文學家而言將可能會是場災難；站在某些立場，甚至會是威脅。

撰文｜許世穎

● 「星鏈（Starlink）」

星鏈是SpaceX旗下的網路衛星服務，為什麼需要衛星網路呢？整個網際網路，都由「有線」或「無線」的方式連接在一起。有線主要當然就是網路線；無線的方式最常見的就是Wi-Fi訊號和4G，地面無線基地台接受無線訊號後，再經過地底的電纜傳出去。而臺灣要與國際連線，主要靠的就是海底電纜。全世界有數百條海底電纜，將彼此連接在一起（圖1）。

圖1、全世界海底電纜分佈圖｜來源：able data by Greg Mahlknecht , map by Openstreetmap contributors [2]

可是，在飛機上、在船上、在沙漠中、在深山中的話，要怎麼辦呢？這些地方不可能會有海底電纜一直接著，那要怎麼連接上網路呢？最好的選擇就是用無線訊號連接「飛在空中的基地台」，也就是「人造衛星」。這就是衛星網路服務的特色：只要頭上中有衛星在飛，就能連上網路。

衛星網路服務如果要夠完善，就要有夠多的衛星在天空中航行。截至目前為止，星鏈已經發射了約2,388枚衛星，不過只有2,121約枚衛星正在運作[3]。依照星鏈的計畫，最後將會有42,000枚衛星在空中航行！

要使用星鏈的衛星網路服務，硬體上需要買一台星鏈專用的天線站（圖2），另外也需要官方開通才可以使用。可惜，截至目前為止，星鏈還沒有開放臺灣的服務。不過據說中華電信正與星鏈開始接洽合作，就讓我們拭目以待！ [4]

圖2、星鏈所用的天線｜來源：Steve Jurvetson from Los Altos, USA [5]

● 緊急時的救星

衛星網路除了能克服地形上的限制，也是災難、戰爭來臨時重要的資源。其中一個例子就是今年（2022年）2月24日起俄羅斯發起的軍事入侵。由於擔心俄羅斯會切斷烏克蘭對外網路（如：海底電纜），烏克蘭副總統米哈伊洛．費多羅夫（烏：Михайло Альбертович Федоров；英：Mykhailo Fedorov）在推特（Twitter）上標註SpaceX執行長伊隆．馬斯克（Elon Musk），希望馬斯克為烏克蘭提供星鏈衛星網路。不到半天，馬斯克就在推特上回覆了這個請求：「烏克蘭的星鏈服務已開通，天線站隨後就到（Starlink service is now active in Ukraine. More terminals en route.）」，短短兩句話，就保證了烏克蘭在面對戰爭時的網路通訊（圖3）。

圖3、抵達烏克蘭的星鏈天線站｜來源：Mykhailo Fedorov

即便沒有人為破壞，也可能會因為自然因素導致海底電纜被破壞。最好的例子就是今年1月15日的東加海底火山噴發。火山爆發及引發的海嘯不但重創了東加的建築，還破壞了東加唯一的海底光纖電纜，讓東加瞬間失去了大部分的網路連線。就在爆發一個月後，星鏈的技術人員就在東加的鄰國斐濟建造了星鏈專用地面基地台，並開通了東加的星鏈網路服務，讓東加這裡的救難隊及人民恢復網路連線。

做為參考，台灣與15條海底電纜相連接，分別接在宜蘭頭城、新北淡水、新北八里、屏東楓港。而臺灣目前並沒有自己獨有的通訊衛星，只有一個中華電信與新加坡電信分別以38%與62%合資的通訊衛星「中新二號」。如果真有災害、甚至人為因素導致海底電纜被切斷，臺灣是否能維繫對外溝通的管道，值得深思。

● 天文觀測的災難

然而雖然星鏈帶來了便利的網路服務，但在天文學家眼裡卻是個災難（圖4）。人造衛星雖然自己不會發光，但卻也能跟月亮等一樣反射太陽光，在天文學家眼裡就是一個又一個的光害污染。有一些甚至亮到連肉眼都可見，這種現象稱作「衛星閃（Satellite flare）」。

圖4、天鵝座β星，長時間曝光照片，上面一條一條的亮紋可不是流星雨，而是星鏈的衛星所劃過的軌跡｜來源： Rafael Schmall [1]

「衛星閃」並不是星鏈才有的現象，最早的衛星閃現象是「銥衛星群（Iridium satellite constellation）」所產生的。銥衛星群是另一個通信衛星群，最早的一批是在1997年開始使用，在當時就發現了銥衛星群所產生的衛星閃現象。由於這些衛星是可以控制的，因此在良好溝通下，可以避免干擾天文觀測研究。銥衛星產生的衛星閃甚至還引起天文攝影愛好者的追逐 [7]，被稱為「銥閃（Iridium flare）」（圖5）。

圖5、銥衛星所產生的衛星閃（satellite flare），又稱為銥閃（Iridium flare）｜來源： Brocken Inaglory [8]

但這一次的星鏈就不一樣了，同樣是會造成反射的衛星，為什麼星鏈會受到天文學家這麼大的抨擊呢？最大的原因就是「數量」。銥衛星群的數量只有不到100個，而星鏈則計畫要發射上萬個！全天上肉眼可見的星星也不過5,600顆而已！雖然馬斯克允諾可以為了天文觀測改變星鏈衛星的分佈，但在衛星數量這麼龐大的情況下，很難真的完全避開。馬斯克也表示接下來會試著減少星鏈衛星反射的光，但就目前嘗試的結果來看，降低的幅度遠遠不夠。

● 軍事、太空環境上的威脅

除了天文以外，星鏈也帶來其他的威脅，太空科技往往涉及國防戰略議題。並不是所有人都樂見一堆美國人發射的人造衛星在天上盤旋。雖然其原始目的是商業用途，但會不會轉去美國自己的軍事應用則又是另一個議題。如果是美國陣營的友好國家，或許相對還能感到放心，但若是對立的陣營，想必會感到憂心。就拿俄烏戰爭的案例來說，星鏈不只是提供對外聯絡的網路連線而已，也讓烏克蘭的無人機行動得以進行。

另外，在太空環境中眾多淘汰掉的衛星，如果棄之不理，就會形成「太空垃圾（space debris）」，這也是日益嚴重的問題，尺度10公分大小的碎片在太空中飛行碰撞的威力跟炸彈沒兩樣，可以把其他衛星炸碎，更大的還可能會掉下來成為「隕石」。而現在太空中10公分以上大小的碎片、垃圾多達上萬件！雖然星鏈衛星設計了返回大氣層中燒毀的機制，但能否順利執行也還需要觀察。

參考資料/圖片來源：