台灣太空產業的展望與潛在軍事價值
2019.05.03
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壹、新聞重點
根據《經濟日報》2019年4月13日報導，行政院核定「第三期太空計畫」，自2019年起，10年間將投入新台幣251億元，結合產學界能量，自主開發 6枚先導型高解析度光學遙測衛星、2枚超高解析度智能遙測衛星、2枚「合成孔徑雷達」衛星等，希望培養更多人才持續精進我國太空技術，建立台灣太空產業。在國家太空中心主導下，產學研界已正式成立「台灣太空產業發展協會」，徵召產學研界共同參與。
國家太空中心主任林俊良表示，未來產學合作主要有兩方式：一、太空中心投入研發成果，將移轉給台灣業界；二、合作研發，並且透過衛星試飛成功，讓自製零組件獲得驗證，得到國際認可，進而打進全球衛星產業鏈。
貳、安全意涵
一、台灣具「中型太空強權」特徵
進入21世紀後，中國、歐盟、印度、日本相繼加入太空強權的角逐，東亞、南美、中東與阿拉伯世界也陸續出現了具有限太空能力的「中型太空國家」。根據國際研調機構Research and Markets預估，到了2025年，全球具部分太空自主能力的國家數量可能將達到47個，其中23國都是2016年後才上榜的新興國家，而台灣則屬於先期發展的國家之一。雖然國民的太空意識並不高，但是太空已成為我國國家安全與繁榮的重要基礎。
根據聯合國限武研究院（UN Institute for Disarmament Research, UNIDIR），「中型太空強權」（Space Middle Power）主要有三個特徵： 高度依賴友好太空大國的太空服務（space-based services），尚無完整垂直整合的太空價值鏈（space value chain），具有限的太空自主能力；政府與民間皆擁有發展在太空關鍵技術的經濟資源，能夠在有限的發展選項中，選擇並擬定國家太空策略；藉由對太空領域的貢獻，參與國際太空治理。雖然無法主導大方向，仍有能力以多邊合作方式追求部分國家利益。 [1]
由於中型太空強權高度仰賴友好太空大國的太空基礎建設，如GPS全球定位系統、國際太空站等，這也意味著這些國家在投入資源有限的情況之下，其設定的發展目標，必須將如何降低自身對太空大國的依賴程度、如何嵌入全球太空價值鏈納入思考，以利追求相對發展優勢，並確保太空近用權（space accessibility）。此外，中型太空強權傾向研發具有軍民兩用科技，增強國防、帶動商業活動、結交國際合作夥伴、參與太空治理。
根據美國衛星產業協會（The Satellite Industry Association）的《第21次年度衛星產業國家報告》（21st Annual State of the Satellite Industry Report），2017年全球衛星供應鏈中下游總營收達到了2,586億美元，四大部門包括地面系統（45%）、衛星服務（48%）、衛星製造（6%）、發射產業（2%）。而整個太空價值鏈又可細分成元件材料供應商、次系統供應商、系統整合商、衛星發射服務商、衛星操作商、衛星應用供應商（附圖1）。
台灣目前除了發射產業尚未達到商用水準以外，在衛星供應鏈的主要應用技術如次系統、主結構、電力系統、軌道控制、推進系統、熱控制、通訊與指揮系統皆有所掌握，如第一枚全自製光學遙測衛星「福衛五號」於2017年升空；其搭載的衛星電腦運算處理能力每秒執行1,000萬個指令（10 MIPS）、太空傳輸速度為每秒200萬位元（2 Mbps），跟法國的Airbus Defence and Space、Thales Alenia Space以及瑞典的SAAB產品比起來毫不遜色（附表1）。中科院的「石門100雲端電腦」（SG100 Cloud Computer）、AMS-02太空磁譜儀也均已於國際太空站運作。
2020年即將發射的氣象衛星「獵風者」，其光纖陀螺儀、過氧化氫推進器 、GPS接收器與衛星電腦等四大類元件，全數都在國內製造。由成功大學團隊設計的2公斤等級的立方衛星（CubeSat）「鳳凰」，則在2017年5月由國際太空站順利施放，成為台灣首枚由軌道布建的奈米衛星。
在歐美先進國家，量產型商用衛星平均造價約50萬美元，而立方衛星的研製單價約落在2-3萬美元左右。台灣具有學術人才、科研技術支撐，再加上既有的資通訊、精密機械、航空產業聚落效應，若加上政策支持，台灣不僅能掌握衛星關鍵技術，且有潛力將小型衛星量產成本降低至先進國家的二分之一，以中小企業為多數的特殊環境，更有利發展高度客製化的精實衛星（Lean Satellite）製造技術，因此無論是技術還是效益都相當具有國際競爭力。
三、太空等級技術具潛在國防價值
衛星製造屬於複合性工業，背後技術包含精準導航、光學偵蒐、電池、推進器、抗電磁輻射干擾材料等軍民兩用科技。在精進衛星製造技術的同時，部分關鍵技術有利我軍發展精準打擊能力與無人載具。
衛星本身微型化、光學偵測精準化的發展潛力，也能夠增加我國國防的太空韌性，應用於指管通資情監偵等各方面。例如海洋大學團隊研製的「玉山衛星一號」（YUSAT-1），內建AIS全球船舶定位與APRS陸地交通追蹤的「雙效合一系統」。虎尾科大立方衛星則搭配ADS-B飛航資訊接收機（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast）。兩者搭配將具備初步覆蓋海陸空的三度空間定位網路。此外，「第三期太空計畫」中的「合成孔徑雷達」衛星具有全天候、大面積取像等優點，能用來偵測台海周邊情勢，未來亦可裝於其他飛行載台，作為國土、海域監測及防災之用。相關技術還能進一步精進中科院既有「合成孔徑雷達衛星反制系統」，用來干擾解放軍對我衛星偵照。
參、趨勢研判
一、衛星產業發展前景可期
2025年，全球衛星將從現有的不到2,000枚，上升到7,000枚規模，重量小於600公斤以下的小型衛星需求將呈現爆炸性成長，而可量產的立方衛星製造技術，將是市場供應的重要關鍵。2012-2018年，全球立方衛星發射量超過950顆，其中超過六成都是商業用途。而此一期間發射的663顆商業用小型衛星，328顆都是在2018年升空，足足較2012年成長了6倍。
軍事強權摧毀網路基礎建設的能力不斷增強，使得相關設施往太空延伸成了另一種選項，再加上部分區域礙於地理環境，難以有效架設網路基礎設施，全球截至2017年尚有39億人口無法上網。兩大因素疊合催生出龐大需求。根據國際金融機構摩根士丹利（Morgan Stanley）分析，全球太空服務產值，將有機會從2016年的3,500億美元，成長到2040年代初的1.1兆美元，規模將擴大200%。當中，2016年並不存在的衛星全球網路覆蓋服務，屆時將占37%成為最大項目，客製網路服務也有8%，將是未來20年太空商機之所在（附圖2）。 [2]
二、法律接軌國際成台灣太空產業發展關鍵
隨著太空產業出口擴大，我國戰略性高科技貨品輸出的國際法執行方式勢必變得越來越重要。雖然我國非聯合國成員，不過仍遵守《瓦聖那協定》（Wassenaar Arrangement）、《飛彈技術管制協議》（Missile Technology Control Regime）、核子供應國集團（Nuclear Suppliers Group）、澳洲集團（Australia Group）國際四大主要出口協定或組織規範。
目前國貿局對於具有軍用潛力的商品技術，管制法源為「軍商兩用貨品及技術出口管制清單」及「一般軍用貨品清單」，是以「歐盟軍商兩用貨品及技術出口管制清單」與「歐盟一般軍用貨品清單」為藍本。我國在法律、法規、行政規範另有相關法源。[3] 能否參照五大「國際太空公約」、[4] 電信及氣象等太空相關國際組織之規範，盡速訂定我國太空法，並將太空等級科技整合至既有國內法、具體落實執行，將成為台灣能否掌握先機的關鍵。
為掌握太空治理動向、尋求合作機會，台灣未來可積極參與全球及區域層次的國際交流，如1992年已加入的國際太空研究委員會（COSPAR）、日本主導的「亞洲太平洋區域太空機構論壇」（Asia-Pacific Regional Space Agency Forum, APRSAF）。 [5]
附圖1、全球太空價值鏈
參考資料：蔡榮峰重製，資料整理自Danish Technological Institute, “Study on Internationalisation and Fragmentation of Value Chains and Security of Supply-Final Report,” March 29, 2012, https://tinyurl.com/y242k498, p. 38。
附圖2、全球衛星服務產值變化
參考資料：蔡榮峰重製，資料整理自“Space: Investing in the Final Frontier,” Morgan Stanley, November 7, 2018, https://tinyurl.com/yaq2msdm。
附表、台灣衛星供應鏈—以福衛五號為例
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衛 星（含 酬 載）系統 |
地面系統 |
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衛星系統整合 |
國家太空中心：系統/次系統需求配置、介面設計確認、與全系統整測驗證並通過太空環境測試 |
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元件 次系統 |
l 清華大學、交通大學、成功大學：CIS晶片（遙測酬載） l 清華大學：光纖陀螺儀驗證（衛星整理） l 中央大學：先進電離層探測儀（科學酬載） l 漢翔：衛星結構體結構設計分析（衛星本體）、光學酬載結構體研製（遙測酬載） l 中山科學研究院：電力控制與分配單元、指令與資料管理單元（衛星電腦）、電子單元研製（遙測酬載） l 勝利（現併入芳興）：微波通信次系統S頻段天線（衛星本體）、X頻段天線及場型分析（衛星本體/遙測酬載） l 微像：CMOS型聚焦面組合研製（遙測酬載） l 鑫豪：固態儲存器（遙測酬載） l 錫宬科技：大口徑鏡片清洗機（遙測酬載） l 國研院儀器科技研究中心：濾光片設計製造、大口徑鏡片拋光與鍍膜（遙測酬載） l 國研院晶片系統設計中心：CMOS 電性獨立測試驗證（遙測酬載） |
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發射服務 |
無 |
無 |
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衛星操作 |
國家太空中心、新鼎、凌群 |
l 新鼎：任務排程系統 l 凌群：影像處理系統之資料管理次系統 |
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衛星服務 |
l 影像分送中心 l 瑞竣科技 |
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參考資料：蔡榮峰整理自公開資訊。
[1]Daniel Golston & Ben Baseley-Walker, “The Realities of Middle Power Space Reliance,” UNIDIR, 2015, http://www.unidir.org/programmes/security-and-technology/realities-of-middle-power-space-reliance, pp. 2-4.
[2]當前最受注目的案例莫過於美國太空新創公司SpaceX計畫以11,943顆小型低道軌衛星建置的「星鏈」（Starlink）全球網路。第一階段的7,518顆在2018年11月15日已獲美國聯邦傳播委員會（Federal Communications Commission）批准。Amazon隨後宣布加入賽局，其「柯伊伯計畫」（Project Kuiper）將發射3,236 顆低軌道衛星建置全球網路。若加上數以百萬計的地面接收站，即便以量產技術制價，光是兩大公司衛星網路的硬體製造投資金額，就可超過1.5兆新台幣，實為台灣衛星製造的一大商機。
[3]《貿易法》第13條、第27條之1及第27條之2；法規命令為《戰略性高科技貨品輸出入管理辦法》；行政規範為《企業內部出口管控制度認定要點》，即鼓勵企業自行向國貿局申請企業內部的出口管控制度（Internal Compliance Program, ICP）認證。
[4]包括《外太空條約》（Outer Space Treaty）、《營救宇宙航行員、送回宇宙航行員和歸還發射到外層空間的物體的協定》（Agreement on the Rescue of Astronauts, the Return of Astronauts and the Return of Objects Launched into Outer Space）、《太空物體所造成損害的國際責任公約》（Convention on International Liability for Damage Caused by Space Objects）、《關於登記發射到外太空的物體的公約》（Convention on Registration of Objects Launched into Outer Space）、《關於各國探索和利用外太空包括月球與其他天體活動所應遵守原則的條約》（Treaty on Principles Governing the Activities of States in the Exploration and Use of Outer Space, including the Moon and Other Celestial Bodies）。
[5]2018年11月6-9日於新加坡舉辦第25屆論壇，台灣出席單位只有3個：國家太空中心、廣碩系統股份有限公司（外貿協會會展業務）、奧德修斯太空公司（總部設於台南，成功大學合作夥伴）。第26屆將於2019年11月26-29於名古屋舉辦，見 “The 25th Session of the Asia-Pacific Regional Space Agency Forum,” Asia-Pacific Region Space Agency Forum (APRSAF), November, 2018, https://www.aprsaf.org/annual_meetings/aprsaf25/participating_org.php