若然海底光纖斷了,全國都會斷網嗎?星鏈真的超重要?
海底電纜為何讓國家那麼脆弱?
現代網路很大一部分靠海底光纖電纜連接全球,若斷裂不只是不能看影片那麼簡單,會影響金融交易、國際資料流通和政府通訊。舉例來說,2006年恆春地震引發海底濁流(類似海底土石流),沖毀多條電纜,導致東亞與美國、英國之間的通訊大亂,被國際組織形容為「新型態的現代災難」。除了地震,也會被漁業拖網、船錨或敵對破壞所傷。
低軌衛星(LEO)能解決什麼?
低軌衛星繞行高度通常在350到1500公里,比傳統地球同步衛星(約35800公里)近很多。距離近的好處是訊號延遲短:地球同步衛星往返延遲約0.28秒,而低軌衛星可把延遲降到十幾到六十毫秒,對視訊會議、線上遊戲或自動駕駛等應用更友善。Starlink使用者實測常見的Ping值約15–60毫秒,下載約100Mbps,上傳約15Mbps,對偏遠地區或海上科研站非常有幫助。
為何需要很多顆衛星?
低軌衛星覆蓋範圍小,因此要做到全球連線就必須發射成千上萬顆衛星。SpaceX計畫的星座是數萬顆衛星規模,這樣當一顆衛星移出視線時,另一顆就能接手,達成無縫覆蓋。
天線與波束成型:怎麼跟衛星連上?
傳統接收廣播衛星用的是碟形「小耳朵」,但低軌衛星需要雙向而且指向性高的連線。Starlink的使用端天線(早期稱Dishy)不是靠機械轉動,而是用相控陣列,把一個盤面拆成數百或上千個小天線元件,控制每個元件發射時機(相位),讓電波在空間互相干涉,形成一束筆直、能量集中的波束──這叫波束成型。想像一群士兵整隊行進,喊口令後可以整體轉向,天線也是靠改變訊號時機來「指向」不同衛星。
為什麼還需要地面站?雷射連結又是什麼?
在早期設計中,每顆LEO衛星把使用者信號送到最近的地面接收站(gateway),再由地面站轉到光纖網路。問題是如果地面站被切斷(例如國家海底電纜斷裂),整個區域仍可能失聯。為了解脫地面束縛,新一代衛星在衛星間安裝雷射通訊(inter-satellite laser link, LISL),能直接在太空中把資料用光束從一顆衛星傳到另一顆,像在天上架起資訊高速公路。雷射在真空中的速度和頻寬都非常優勢,短期內有可能比海底光纖更快。
網路設計不是只靠硬體,還有很多難題
當你把數萬顆衛星串成一張網,如何決定每一份資料經哪些衛星轉送、每顆衛星要帶多少雷射發收器、路由過多會增加延遲等等,都是新的網路設計問題。此外,衛星要能長時間供電、姿態控制、發射與維運成本也是挑戰。
結語:多層備援、逐步跨越技術門檻
海底電纜短時間內仍是全球主幹,但低軌衛星提供了重要的備援與彈性,特別在天災或敵對封鎖時。理解距離、延遲、相控陣列與衛星間雷射這些核心概念,有助於評估衛星通訊的優缺點。要把「星鏈」變成國家級的可靠基礎設施,既需要時間也需要一連串技術突破;從小型衛星、相控陣列與雷射通訊做起,逐步擴大,就是各國可以走的路。
