「网路无国界」是 21 世纪社会的写照。实际上，全球有超过 49% 的人口，约 40 亿人没有稳定、快速的网路可用。即便在已开发国家，也有约 20% 的人口因居住地环境限制，只能将就于平均下载速度不超过 10Mbps 的缓慢网路服务。数位鸿沟限制社会发展，更扩大贫富差距。低轨道卫星（Low Earth Orbit Satellite）最大优势就是不易受地形的限制，在无法铺设地面光纤网路和行动通讯的区域，理论上都可以透过卫星使用网路服务。然而，要跨越这「最后一哩」，前方仍有着重重阻碍。
低轨道卫星重新起飞
自 1957 年苏联发射第一颗人造卫星之后，至今有超过 7,900 颗卫星进入地球轨道。卫星依照其运行的轨道高度可分为三大类，第一种是同步轨道卫星（Geostationary Orbit Satellite），运行在距离地表 35,786 公里的轨道，以和地球自转相同的速度绕行地球。从地面观测，卫星是静止不动，地面接收站只需要对准卫星就能持续接收讯号，常用于电视转播和气象观测。
第二种是中轨道卫星 ( Medium-Earth Orbit Satellite )，位在距离地表 2,000 公里到 35,768 公里的太空中，绕行地球一周约 2 小时至 24 小时，主要用于定位、导航。低轨道卫星的轨道高度距离地表约 160 公里到 2,000 公里，讯号传输最快，但覆盖范围最小，需要部属约1万至2万颗卫星，讯号才足以覆盖全球。由于低轨道卫星每 90 至 120 分钟绕行地球一周，卫星相对于地面接收站是持续在移动，接收站每 10 至 20 分钟需切换到另一颗卫星来维持服务不间断。
1987 年美国摩托罗拉 ( Motorola ) 曾计画部属 66 颗低轨道卫星打造出覆盖全球每个角落的通讯服务，并携手全球 17 家科技大厂共同投资超过 50 亿美元，这就是著名的「铱星计画」。然而，铱星系统在 1998 年上路后暴露许多缺陷，包含潜在市场小，卫星手机笨重且昂贵，通话质量差且收费高，短短两年后就如流星般陨落。随后铱星计画出售于美国国防部，更名为 Iridium Communications Inc. 且改为针对航空、海运、军事等利基型市场，至今年第三季已累积 169 万用户。
低轨道卫星近几年重新受到关注，最大原因是部属成本大幅下降。随着零组件和制程技术演进，并导入标准化生产模式，单颗卫星制作成本从 20 年前的数百万美元降到目前的 50 万美元，重量也从超过 600 公斤降到约 230 公斤。地面接收器的体积则缩小到只有一个比萨盒的尺寸，大幅降低架设地面系统的难度。另外，火箭发射成本从20年前的每公斤 18,000 美元，降到最低 1,400 美元。除了部分零组件发射后可回收再使用，单次运载量也大幅提升。目前最高纪录是 Space X 的猎鹰 9 号火箭在今年 1 月创下的同时发射 143 颗小型卫星。
目前约有 1,781 颗低轨道卫星正绕着地球运转。研究机构预估未来 5 至 7 年间，每年将有超过 2,000 颗卫星进入轨道。产值至 2025 年成长至 43.6 亿美元，4 年复合成长率达 16.9%。
最后一哩，关卡重重
虽然前置成本大幅降低，低轨道卫星通讯要发展成一个成熟产业仍面临许多难关，包含潜在需求不足，维护难度高，和地域限制多等挑战。潜在需求不足。低轨卫星相对于地面接收站而言处于高速移动的状态，卫星和地面接收站间的讯号传输不稳定且易受干扰，讯号无法传送至室内。现行智慧手机则受限于体积和功率不足，难以直接接收卫星讯号。
目前通用的解决方案将卫星讯号经由地面接收站转换成 Wi-Fi 讯号再供给手机或电脑使用。一个完整的低轨道卫星系统不但需要有庞大的卫星群，还需足够的地面接收站来能确保服务不间断。然而，多数无网路可使用的人口集中在未开发国家，缺乏基础建设来支撑地面接收系统。人烟稀少的偏远地区或是特定用途如空中或海上通讯，架设大型地面接收系统的成本效益低，也可能无法形成稳定且具规模的订阅用户来维持公司营运和支付汰换卫星的成本。
设备维护难度高。低轨道卫星的因大气阻力影响，平均寿命只有 5 到 7 年，预估 2026 年后每年需要汰换超过 2,000 颗卫星，资本支出将成沉重负担。寿命终止或损坏的卫星无法回收或修复，只能抛弃或是炸毁。当轨道中的卫星和太空垃圾越来越多时，碰撞的机率大幅增加，最终可能引发连锁反应，进而污染整个轨道，人类将再也无法发射任何卫星进入太空，这就是令人担心的凯斯勒效应 ( Kessler E ect )。目前政府和科学家在研究如何让降低卫星碰撞的机率并使其在寿命终止时安全的脱离轨道，也有新创公司研究如何清除太空垃圾，但尚未有具体的方案。
跨域服务限制多。低轨道卫星绕行地球时会经过数个国家领空，各国所使用的无线电波频率并不相同，当卫星从一个国家移动到另一个时，需要依照当地法规切换通讯频率，增加技术的复杂度。营运商也需要取得各国核准才能展开服务。此外，相邻的卫星不能在同一频道发送讯号以避免相互干扰。各国需在不干扰其他国家电波的前提争取最有效益的频谱，对国际电信联盟 ( International Telecommunication Union, ITU ) 在频谱分配上是很大的考验。
轨道资源有限，业者争相插旗
根据美国联邦通讯委员会 ( Federal Communications Commission , FCC ) 的资料，目前已有 9 家航太业者提出新建、扩增低轨道卫星的申请，申请总量高达 3.8 万颗，其中以 Space X，英国的 OneWeb，和亚马逊 ( Amazon ) 的旗下的 Kuiper Systems 规模最大。三家业者中以 Space X 的 Starlink 计画进度最快。公司高度整合火箭制作、发射技术和卫星研发，大幅降低建置成本。公司至今已发射超过 1,600 颗低轨道卫星，预计 2025 年完成 12,000 卫星的部属，其讯号将足以覆盖全球范围。公司目前在全球 20 个国家提供测试版服务，装置费用为 499 美元，月租费为 99 美元，至2021年 11 月累积约 14 万用户。多数用户对于 Starlink 平均下载速度达到 150Mbps 的品质表示赞赏，但也反应装置费用过高，讯号不稳定，设备耗电量高等问题。不过，公司近期面临更严重的挑战。创办人伊隆·马斯克 ( Elon Musk ) 在内部信件提到，新一代的猛禽火箭 ( Raptor ) 引擎面临生产危机。如果公司无法在明年达到每两周发射一组卫星的频率，将面临破产危机。
成立于 2012 年的英国业者 OneWeb 追赶在后。公司曾在 2000 年宣告破产，而后在英国政府和印度第二大电信商巴帝企业（Bharti Enterprises, 持股 42.2%）注资下重新展开营运，并和空中巴士 ( Airbus )、日本软银集团 ( So bank ) 等 12 间合作开发系统。公司规划至 2027 年前发射 900 颗低轨道卫星和 1280 颗中轨道卫星，目前已发射 322 颗低轨道卫星，并在英国、加拿大、北欧的北纬 50 度以北地区提供卫星宽频服务，下载速度约 100Mbps，稍逊于 Starlink 联网服务。
亚马逊的 Kuiper 进度是三家中最慢的。公司规划在 2029 年前发射 3,236 颗低轨道卫星，但至今尚未发射任何卫星。因为旗下 Blue Origin 的卫星运载火箭 New Gleen 开发进度不如预期，亚马逊只得委外由联合发射联盟（United Launch Alliance）负责发射，导致 Kuiper 计画进度严重落后。
依照 FCC 规定，亚马逊需要在 2026 年前发射并运行预定计画中至少一半的卫星数量，否则将失去授权并被没收所分配的频谱，未来竞争力大打折扣。除这三家外，波音、空中巴士、三星和脸书 ( Facebook ) 的母公司 Meta 也积极展开低轨道卫星通讯系统的研发工作，传统高轨道卫星通讯业者如法国的 Eutelsat 和美国的 Viasat 也投入战局之中。
卫星轨道资源有限，只能容纳约 6 万颗卫星。国际电信联盟的规定，卫星频率和轨道使用权采用「先登先占 ( First Come, First Served )」原则。谁能抢先发射越多卫星，就能主导未来产业发展。对于无法连接到行动通讯或宽频网路的全球 40 亿人口来说，低轨道卫星将带来革命性的影响。这次是否能实现「全球网路无缝覆盖」的愿景，亦或是重演 20 年前失败历史，将决定下一世代通讯产业的样貌。