新世代通訊研究所珍珠號進入在軌驗證打開6G時代大門

隨著5G日漸普及，下一代通訊技術6G發展藍圖日益清晰，其中最關鍵的變革，就是全面整合非地面網路（NTN），讓網路服務不再受限於地面基地台布建廣度，即便在空中、海上、偏遠地區也能順暢通訊。能實現這項願景的關鍵技術，就是低軌道衛星通訊。

驗證技術，為6G時代預做準備

面對6G時代即將到來，鴻海研究院新世代通訊研究所（簡稱通訊所）啟動「珍珠號」衛星計畫，希望透過低軌道通訊的概念驗證，測試其技術可行性，並為未來發展奠定基礎。計畫內容除了蒐集太空環境數據，也會從中建立完整的衛星開發、系統工程流程。

「珍珠號計畫」自2021年立項啟動，歷經近兩年研發、整合與測試，在2023年年底成功發射，成為計畫的重要里程碑。相較於2023年核心工作在發射前的設備製作、系統組裝與整合、太空環境測試、功能驗證，與發射前準備，2024年則轉向在軌運行，包括：早期軌道控制、穩定運行後的操作、數據蒐集與分析。

珍珠號包含兩顆衛星，分別命名為PEARL-1H、PEARL-1C（注：H代表鴻海，C代表中央大學）。PEARL- 1H搭載鴻海子公司新煒製作的光學鏡頭、創未來科技的相位陣列天線，PEARL-1C則搭載中央大學的太空環境探測儀。

2024年，通訊所團隊完成位於鴻海內湖大樓頂樓的地面站建置，安裝三組具備不同功能的天線，與室內機櫃連線，用於和衛星通聯、數據傳輸與控制，可即時追蹤衛星軌跡、顯示即時位置，並排定通聯時間。

除了自建地面站，團隊也和中央大學合作使用其他地面站，並租用挪威高緯度地面站，以延長衛星通聯時間，並提升數據接收效率。地面站除了能接受衛星發送的信標訊號、追蹤衛星健康狀態之外，同時也能發送指令給衛星，請求回傳遙測數據或太空照片。目前衛星已成功回傳多張在太空拍攝的照片，對後續研究幫助甚大。

做為臺灣第一顆寬頻通訊衛星，也是業界第一顆針對6G非地面網路進行實驗的衛星，珍珠號的目標是為未來6G時代預先進行技術驗證，也探測太空環境對衛星運行、通訊品質的影響。

不過，這種低軌衛星通訊並非要取代地面基地台，而是兩者互補、備援，在地面基地台無法覆蓋的偏遠山區、海上、無人居住地區，低軌衛星通訊能協助實現「無死角通訊」。

偵測異動，確保通訊穩定

除了低軌衛星通訊，珍珠號還搭載小型電離層探測儀（CIP），可測量衛星經過區域的電離層電子濃度。

太陽磁暴會導致電離層濃度劇烈變化，影響通訊品質，也會產生大量離子，使大氣層溫度升高、膨脹，使衛星運行軌道周邊的空氣密度變大、摩擦力增加，衛星軌道高度也會略為下降。

2024年，正值太陽活動高峰期，通訊所團隊便透過珍珠號搭載的CIP，成功觀測電離層變化，並將數據與衛星高度進行對照驗證，進一步理解太陽活動對衛星運行與通訊的影響。

打開6G時代的關鍵技術

珍珠號在2023年發射後，早期軌道操作階段其實充滿各種挑戰。第一個要克服的問題，是姿態不穩。衛星剛離開火箭時，會不斷高速翻滾，團隊必須運用各種姿態感測器、磁力矩器及反應輪，讓衛星從翻滾狀態逐漸穩定下來。

其次，外太空中的極端溫差，也是難題。珍珠號每90分鐘會繞地球一圈，溫度會隨著日照、陰影劇烈變化，在45分鐘之內溫度變化高達攝氏130度，對衛星的結構與元件耐受度是一大考驗。

再者，珍珠號一開始回傳的照片是全黑的，團隊必須從地面發送指令，持續調整相機曝光度參數，才能成功拍到清晰照片；此外，衛星的姿態感測與控制也得透過地面指令進行校正，以確保正常運作。

最後，衛星通訊技術也相當不容易。衛星通訊就像是一個不斷移動的基地台，每90分鐘繞行地球一圈，與臺灣地面的通聯時間僅有短短幾分鐘，而且衛星高速移動時會產生頻率飄移，彷彿使用無線電對話時，通話的一方持續調整頻道，讓另一方無法聽清楚內容，這就叫「時變都卜勒效應」，必須透過預測與即時調整上下行訊號頻率，以維持衛星與地面間高速移動下的清晰通訊。

經過數月努力，這些問題逐漸克服，比方說，珍珠號繞行地球時，可根據任務需求切換運行模式，例如：三軸穩定模式，可維持衛星姿勢穩定；對地追蹤模式，可鎖定地面通訊目標；太陽追蹤模式，可透過調整衛星飛行姿態使太陽光入射角垂直於太陽能板，最佳化太陽能效率，讓充電效率最大化。

珍珠號已在2024年5月完成早期軌道操作，進入穩定運作階段，而地面站的即時監測數據也顯示，衛星充放電週期與電壓、電量變化曲線規律且運作正常。

衛星加持開啟6G智慧連結革命

進入6G時代，鴻海研究院通訊所所長吳仁銘認為必須注意兩大趨勢：

第一，是「立體化網路」。未來6G網路將不再只局限於地面基地台，而會結合低軌衛星，形成三維、立體的網路。

第二，6G時代，通訊有望發展為「無所不在的覆蓋」（ubiquitous connectivity），可解決現有網路在山區、偏鄉、海洋中無法覆蓋的問題，在開放空間提供無死角通訊服務，讓網路變得無所不在。因此，珍珠號的成功發射與在軌驗證，對鴻海科技集團的「3＋3」轉型策略有重大意義。

名詞速讀

6G: 第六代行動通訊技術，預計於2030 年左右實現。相較於5G，6G具備更高頻寬、更低延遲（小於1毫秒）、更高速度（每秒可達1Tbps），並融合 AI、感測與衛星通訊，支援沉浸式應用，如：全息影像通話、虛實融合與智慧城市。

「珍珠號」衛星計畫透過低軌道通訊的概念驗證，測試技術可行性，並將蒐集太空環境數據，建立完整的衛星開發、系統工程流程。

展望未來，通訊所將持續累積珍珠號在軌運行所獲取的寶貴經驗與數據，做為啟動新一代衛星設計、規劃的基礎，朝向功能更強大、系統更穩定的目標邁進。除了實務上的衛星專案，通訊所也同時進行多項基礎科學研究、軟體平台開發，期盼能建立一套完整的衛星通訊系統開發與驗證能力。

吳仁銘表示，最終目標是將衛星功能從單純的「點對點傳送」，擴展為更全面的服務，並在未來全球低軌衛星網路供應鏈中占有一席之地。

隨著全球邁向6G時代，「珍珠號計畫」不僅是臺灣開啟低軌衛星通訊的關鍵里程碑，更象徵著本土產業自主研發、鏈結學界與企業的創新實力。

從軌道操控到訊號補償、從太空探測到通訊驗證，珍珠號展現出跨領域整合的強大潛力，未來，這些經驗將推動更多衛星技術落地應用，打造天地融合的智慧網路，為臺灣在國際6G舞台上搶得先機、奠定關鍵技術主導地位。