2021年是民間太空旅行寫下重要里程碑的一年。7月中旬，維珍銀河（Virgin Galactic）以及藍色起源（Blue Origin），成功地將非專業受訓之太空人送入太空 ；9月15日，太空探索公司（SpaceX），順利將4名非專業太空人的旅客送進距地表560公里之低空地球軌道（簡稱低軌道）。這些行動象徵著一般民間公司，已經具有能力開啟太空旅行。儘管目前單趟旅行的票價，還遠非一般百姓可以負擔得起，但隨著商業行動的展開，在良好的市場競爭環境下，可以預期未來太空旅行的成本會逐步下降。
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<h2>太空旅遊元年：來一趟太空旅行！</h2>
SpaceX首席執行長伊隆‧馬斯克（Elon Musk）曾表示：「如果能做到像飛機般可重複使用的火箭，那麼進入太空的成本將減少至1％以下。」這是由於要進入太空需要耗費大量動能抵抗地心引力，其中負責穩定輸出推力的火箭，扮演關鍵重要的角色，也因此占據成本的一大部分。過去當發射太空梭時，負責推進的火箭本體會先落入海中再被回收。但由於海水腐蝕等安全性因素，使得要重複使用回收的火箭難度較大。因而真正能夠重複利用的只有載人的艙體本身，但這樣一來，每次發射的成本，和一次性載具相比並沒有明顯的成本優勢。
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2016年，藍色起源的新雪帕德（New Shepard）火箭完成了回收再重複利用的測試；SpaceX則使用火箭垂直起降技術執行商業任務，成功使火箭降落於無人登陸船。2017年，SpaceX成功發射並再次回收重複使用的獵鷹9號（Falcon 9）火箭。這些可回收的火箭系統，在太空發展上立下了重要的里程碑。隨著相關太空技術的持續改善、突破，未來往返宇宙的交通費，勢必可以逐步下降。太空的交通問題有了頭緒，那接下來，就該考慮「住」的問題了。
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<h2>當太空人也要睡的舒適：太空旅店提案</h2>
到目前為止，在太空中可以長期居住的地方，只有一個選擇：國際太空站（International Space Station, ISS）。但國際太空站設計的目的主要為進行各式的太空、科學任務，居住環境和「旅店」二字相距較遠。2021年初，美國太空建設公司(Orbital Assembly Corporation,OAC），宣布預計最快在2027年開始營運太空酒店。在該酒店的設計中，可以藉由建築物旋轉產生的離心力作為人造重力，使入住的旅客獲得接近在地面住宿的體驗。除了將地面旅店的概念直接搬到太空中，也有像比奇洛航太公司（Bigelow Aerospace）設計的充氣式太空艙等概念，為居住在太空中的模式，提供更多的可能性。
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太空旅行儘管概念十分新穎，但短時間內，要走進一般人生活中還不太容易。但是接下來要介紹的商用活動，卻是正在進行式，已經逐漸走入我們的生活之中。那就是藉由人造衛星，建構更完整的通訊網路，實現一個更加高覆蓋、低延遲、高通訊品質的網路環境。藉由衛星訊號涵蓋範圍廣的特性，未來無論在天空、山上、海洋、沙漠等現今行動通訊服務難以涵蓋的地方，也有能力串接網路服務。
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<h2>全面覆蓋：超越5G的低軌道衛星通訊</h2>
利用衛星通訊其實由來已久，例如在重要活動會場經常可見的衛星新聞（Satellite News Gathering, SNG）轉播車，便是利用衛星來傳送即時的新聞畫面。但有時我們在看新聞時發現衛星轉播會有延遲，除了因為畫面處理需要一定時間，根本原因在於該類衛星轉播使用的衛星屬於同步衛星。同步衛星的高度大約距離地表36,000公里，「同步」的意思是衛星環繞地球轉的速率與地球自轉同步，也就是它和地面的相對位置是固定的，因此在處理訊號往返地面及衛星相對容易。但是這個遙遠的距離也使得訊號從地面往返衛星，至少需要耗費約250毫秒，使得同步衛星的應用都具有一定的時間延遲。
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這個延遲對使用同步衛星建構日常需要互動的通信網路使用，是不太足夠的。以目前普及的4G行動網路為例，延遲大約為15～25 毫秒左右。為了改善這個問題，人們轉向更接近地球的「低軌道」，也就是距離地表2,000公里以內的軌道。此時訊號的延遲可以降至20毫秒上下，達到和4G網路接近的量級，得以滿足日常網路之需求。但由於低軌道衛星相對地表的位置在持續變動，因此技術上的問題便在於如何確保地面裝置與衛星間的通訊順暢，甚至衛星與衛星之間也必須能交換資訊。 在低軌道衛星通訊領域，最廣知的，當屬SpaceX公司進行中的「星鏈計畫」（Starlink），該計畫預計發射總共12,000顆衛星，未來可能擴大到4萬餘顆，到地球低軌道上。到2021年9月為止，已經發射了近1,800顆低軌道衛星，並在超過10個國家進行測試。除了SpaceX，英國的一網（OneWeb）公司，也已發射近200顆低軌道衛星，擬近期在北半球展開商業服務。
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<h2>麻雀雖小，五臟俱全的立方衛星</h2>
以上提及的各種商用太空活動，儘管造價不斷降低，但依舊是高價、精密的設備。在商業太空中，也有公司採用了另一種商業模式：以量取勝、抱持著「壞掉就換一個」這種更接近消費性電子產品的思維，大量生產並布署一種獨特的衛星：立方衛星。
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立方衛星是指以10立方公分為一單位（1 U）的衛星，儘管體積小，但是姿態控制系統、簡易推進器以及任務籌載等應有盡有。由於體積小，造價相對便宜、發射成本也較低，因此在發展初期，主要是用於教學或是大衛星酬載的初步測試。除此之外，立方衛星還可以做什麼呢？國家太空中心方振洲博士解釋道：「在個人電腦剛出現時，大家會問個人電腦可以拿來做什麼？但是到了今天，想必沒有人會問這個問題，因為什麼都可以做。」
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美國一家新創公司：行星實驗室（Planet Labs），一改傳統觀念認為，發射到太空的裝置就必須使用太空規元件的想法，嘗試將消費型等級的電子產品放入立方衛星發射到太空。儘管損壞率較高，但由於材料成本低且適合大量製造，可以用數量來彌補壽命短的劣勢。目前，該公司主要營運項目為提供地面的衛星圖像，不過由於立方衛星體積的限制，相較於大型衛星來說，鏡頭所能提供的解析度有限。但因為成本較低，藉由發射較多的數量，能夠更快速且低成本的提供某一地區的重複圖像，使得探究地球上任何地區的實時成為可能。
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目前各種未來商用太空的發展已經令人目不暇給，但太空是個可以盡情揮灑創意的地方。方博士提到：「還可以發展太空資源回收，除了幫忙解決太空垃圾的問題、收取清潔費用，回收的火箭，也許可以改裝成太空中的倉儲空間、甚至是太空民宿等。」如此一個具有無限潛力的市場，也無怪乎諸多富豪及新創公司們前仆後繼地投入太空領域，嘗試開發出無垠的潛在商機。
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（客座總編輯 <a href="https://www.charmingscitech.nat.gov.tw/">|國立中興大學電機工程學系講座教授 林俊良教授</a>；研究顧問團隊 | 國立成功大學航空太空工程研究所特聘教授 苗君易、國家實驗研究院國家太空中心 黃楓台、中央研究院物理研究所 張元翰、國立中央大學太空工程與科學系所長 趙吉光；責任編輯 | 段芊卉、葉于甄）

2014年從國際太空站投射的兩顆「鴿子號」（Dove）行星實驗室立方衛星（圖中黃色方框標註處）。圖片來源／Steve Jurvetson （公用圖片）

由於立方衛星成本低、體積小，若能大量串連，可望成為太空商業模式的一環。此為由中央大學研製的飛鼠衛星。圖片來源／國家太空中心