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日本新創 WARPSPACE 以衛星光通訊,實現地球永續

Oct 18, 2022

圖片來源 Image credit - WARPSPACE

questionquestion

低軌衛星快速成長,地球觀測數據已應用在天氣預測、環境與人權保護、追蹤非法行為等。然而,要擴大應用,首要突破衛星傳輸瓶頸。日本新創公司 WARPSPACE 如何透過衛星光通訊,提供不間斷的數據中繼服務?

此次與談人

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

發生什麼事?

  • 一場俄烏戰爭,讓特斯拉執行長馬斯克創立的 SpaceX 所推動的 Starlink(星鏈)計畫,在國際打響知名度,也讓世人看到低軌衛星(LEO)在商用以外的應用。
    • 低軌衛星訊號不受山區、海上、沙漠等地形限制,可彌補 5G 與地面行動通訊未能傳輸地區,使烏克蘭得藉由低軌衛星成功聯外。(中央社
  • 隨著低軌衛星提供太空和地球通訊服務的市場崛起,衛星通訊服務商、電信公司、智慧手機製造商等國際大廠,在衛星通訊布局也陸續浮出檯面。
    • 隨著發射成本的顯著降低,利用衛星在國際間長距離傳輸數據的應用增加。SpaceX、Blue Origin 等公司的發射計劃,讓更多低軌衛星在 2022 年開始運行。根據 UCS Satellite Database 統計,截至 2022 年 5 月,全球運行中衛星有 5,465 個,其中有 74 % 的衛星為商用衛星,數量遠高於其他民間、政府、軍事衛星。(Forbes
    • SpaceX 於 2022 年 8 月宣布和電信公司 T-Mobile 合作,預計在 2023 年提供「手機直通衛星」的通訊服務,第一階段目標是讓在「行動通訊盲區」的使用者,都可以順利發送訊息和照片。(Space News
    • Apple 在 2022 年 9 月發布 iPhone 14 系列手機時,同時宣布與低軌衛星服務供應商 Globalstar 合作,將有使手機直接連接衛星的新功能「緊急 SOS」,讓使用者在無傳統行動網路覆蓋的偏遠地區時,也能發送訊息。(Reuters


太空通訊的應用與挑戰

  • 透過低軌衛星的通訊,為地球觀測帶來海量數據,現今地球圖像數量是五年前的 10 倍,並且透過人工智慧(AI)能夠有效地從這些數據找到關鍵訊息,在三個領域中帶來重大影響。(World Economic Forum) 
    • 經濟:產業數位轉型、大數據和人工智慧使運營效率更高,衛星數據可以加速這一轉變。以農業為例。農民可以使用衛星圖像來監控農地,以便及早發現問題,提高效率和收入,同時對食品系統帶來巨大影響。
    • 永續:透過衛星蒐集到的數據,是企業實踐 ESG、永續轉型的基礎。例如有 64 個熱帶國家的林業部門,正在使用地球觀測數據來遏制森林砍伐,部分地區每年對非法開墾土地的起訴數增加了 10 倍。
    • 和平與安全:俄烏戰爭即是明顯例子,商業衛星的數據,使世界更為透明,人們可以監測世界各地發生的變化。
  • 因應未來衛星數據量不斷增加,通訊上的瓶頸仍亟待解決。(SonyWARPSPACE
    • 無線電波頻率需經過申請許可流程,但可用無線電波的數量有限。
    • 因為大多數人採用無線電頻率在低軌衛星和地面之間進行通訊,但此類通訊基礎設施不夠健全下,目前還沒有辦法達到全天不間斷的通訊,導致巨大的損失。(詳見文末 WARPSPACE 執行長 Satoru Tsunemachi 訪談)
    • 針對微型衛星所需的通信設備,需滿足其低功耗需求。(Sony


如何改善衛星通訊?

  • 光通訊(Optical Communications)系統可解決射頻通訊的侷限性。不僅光通訊頻寬更大,可以發送更多數據,同時光通訊頻寬未受到監管,因此無需擔心分配問題。 (NASA
  • Sony 於 2022 年 6 月宣布成立子公司 Sony Space Communications Corporation(SSC),特別針對低軌道衛星通訊,主力開發光通訊技術。期望以光為通訊媒介,大幅縮小器材體積,更適合太空應用。
  • 日本新創公司 WARPSPACE 利用配備光通訊終端的數據中繼衛星, 24 / 7 全天候連接低軌衛星和地面站的通訊,將地球觀測的大數據從衛星傳輸到地面,可用於天氣預報、國家安全、農業或金融行業。


未來會如何?

除了太空通訊技術上的突破,就產業發展上還有哪些瓶頸待克服?一同從以下《旭時報》與  WARPSPACE 執行長 Satoru Tsunemachi 訪談來了解。


陳卓君

陳卓君 / 副總編輯

採訪寫作

張育寧

張育寧 / 總編輯

審訂

深度對談

question
WARPSPACE 的成立起源為何?您加入WARPSPACE 的機緣?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

我們的董事長 Toshihiro Kameda(亀田敏弘)是 WARPSPACE 的創始人,在 2016 年創立了這家公司。在此之前,他是筑波大學系統資訊系的副教授,2011 年在大學開始了與電信衛星相關的專案,做為一個團隊,我們在該領域擁有 10 多年的經驗。從這家公司的成立開始,我就是擔任外部董事。之後我們變換了角色,在 2019 年初成為 WARPSPACE 的執行長。

我的整個職業生涯,都是做為創業者和新創公司的管理者,但我的大部分經驗是在 IT 產業,這是第一次進入太空產業。當時我成為執行長時,我發現太空產業的潛力很龐大,並且全世界都在依循類似 IT 產業的發展歷史來發展太空產業。由於開發成本下降,不僅是發射成本,而且隨著衛星等產品的尺寸變小,太空產業的衛星製造、部件和其他相關產品也隨之下降。以前,只有政府或公共組織是太空產業的客戶。但在過去的 10 年裡,情況發生了變化,現在太空產業以外其他許多類型的公司都成為了客戶。我認為,「我在 IT 產業的經驗,可以為太空產業即將發生的變化和創新做出貢獻,這就是我加入這個產業和這家公司的動力。

question
WARPSAPCE 提供什麼解決方案來解決用戶的需求或痛點?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

外太空的通信無法支撐產業的發展,因為每個人都在使用無線電頻率直接在衛星和地面之間進行通訊。大多數衛星在 400 公里至 2,000 公里的低空軌道上運行,稱為低軌(LEO,Low Earth Orbit)衛星,目前還沒有辦法從衛星直接與地面站進行 24 / 7(一天 24 小時,一周 7 天)不間斷的通訊,這會導致巨大的機會損失。因此,我們發射了配備光通訊終端的數據中繼衛星,以 24 / 7 全天候連接 LEO 衛星和地面站。

主要客戶是地球觀測的衛星運營商,需要將大數據從衛星傳輸到地面。它可用於天氣預報、國家安全、農業或金融行業。觀測數據的需求仍在增加,但專門用於此類數據的通訊基礎設施非常差,這就是我們在產業中解決的落差。一旦我們能藉由衛星和地面站之間的光鏈接提供衛星間的通訊,就可以傳輸更多數據,這足以進行下一次創新...

question
與其他同業相比,WARPSPACE 的光鏈結通訊解決方案突破了哪些瓶頸?主要特點是什麼?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

太空通訊非常複雜,需要在衛星通信、地面通信、光學等各個領域有豐富的經驗,所以很少有廠商能夠提供這種技術做為服務。儘管有 10 多家供應商在銷售衛星光通訊終端等組件,但只有 3 或 4 家廠商願意或有能力提供衛星間光通訊服務。其中一家是我們,兩個在美國,另一個在日本。目前整體生產規模有限,但需求量巨大,供需之間存在巨大差距,產業中尚無有敵意的競爭關係。即使它們可能是競爭對手,但是我們已經準備好與這些公司一同在太空產業中合作。

我們的目標是與國際組織一起參與由 SDA(Space Development Agency,太空開發署)領軍的規格標準化行動。這些標準用於通訊、介面、設計等。在這種情況下,我們有一定的競爭力。例如日本的 JAXA(宇宙航空研究開發機構) 早在 2000 年代初就進行了衛星間光通訊,我們以多種方式承接了 JAXA 的這種技術,擁有幾項其他人沒有的重要專利,這些都是我們目前的競爭力。

question
您們的解決方案如何協助企業,實現 ESG 和永續發展的應用?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

正如我之前所提到的,我們的解決方案可以防止大規模的火燒山,這顯然對永續發展、環境和自然都有幫助。正如你在烏克蘭戰爭中看到的那樣,商業衛星捕獲的大部分數據有助於揭示地面的真實情況。對於太空產業和我們的電信基礎設施而言,這將是一個很重要的議題,因為它證明我們可以為偵查世界上其他類似的非法活動做出貢獻,不僅在烏克蘭,而且可以協助任何其他在遭受類似問題的地區。它不僅可以用於軍事衝突,還可以為環境保護、人權和主要領域做出貢獻。因此,我們相信我們可以透過多種方式,為 SDGs 和 ESG 做出貢獻。

question
大眾可能會擔心這種解決方案下的隱私是否受到妥善保護,您們如何做?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

蒐集到的觀察數據並不是個人化數據,它可以偵測蒐集車輛、船舶、自行車等資料,但不能蒐集個人資料,其影像解析度還不如街邊的數位攝影機。目前的解析度為 30 至 50 cm/px,目前還無法辨識出特定的人,並非個資。此外,網路安全也很重要。我們有一些專家是從事日本國家安全的工作,同時我們的營運長也是網路安全問題和技術方面的專家,遵守日本法規以及美國等國際法規,並把此議題放在首位。

question
目前主要客戶為哪些?如何應用您們的解決方案?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

可能在短期的 3 或 4 年內,我們的目標市場將是美國、歐洲和日本的私部門和公部門。許多衛星運營商的目標,是在 5 年內實現多顆觀測衛星,預計未來 5 年內每年將發射 300 多顆衛星。從中期來看,也許在 5 年內,我們的解決方案和服務範圍將會擴及印度和南非等國家,他們將成為我們的長期客戶。今年(2022 年) 8 月,我訪問了非洲,參加了「TICAD 8」的日非會議,結識了不少相關產業的代表,其中一些是非洲的太空機構或太空產業的新創。我可以說,非洲將是我們可以利用太空技術開發的下一個區域。

question
目前 WARPSPACE 在美國或歐洲的合作計畫為何?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

我們已經在美國(華盛頓特區)設了辦公室,並計畫進一步加強我們與美國私人和政府組織的關係。

我們還計劃在今年會計年度末,開設歐洲辦公室,主要是因為我們的大多數供應商都位於歐洲。基於這個原因,為了建立穩固的關係並迅速提供支援,我們目前正在推動建立歐洲基地,目前正在尋找人才,以加強我們的開發能力。

由於這些美國和歐洲組織開始採取行動,因此增加曝光率並參與最前端趨勢發展,對我們來說至關重要。

question
您們在推動解決方案時,遇到了哪些挑戰?如何解決?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

在這兩、三年內、證明我們在外太空的能力之前,募資會是一個非常大的挑戰。我們在中地球軌道 (Medium Earth Orbit,MEO)上的第一顆衛星將在 2024 年或 2025 年上半年發射,有一些投資者在衛星發射前已相信我們的能力,讓我們已籌資了 800 萬美元,但我們還需要更多資金。我們目前正在募資,目標是明年初結束,以確保第一個衛星星系(satellite constellation)的預算。在本輪募資之後,我們或許可以尋找像美國或歐洲這樣的國際投資者,例如在華盛頓特區舉行了美國發布會,以加強關係,特別是與美國政府和商業部門的聯繫...

question
就您的觀察,目前太空產業發展面臨的主要挑戰是什麼?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

這是一個非常好的問題,目前整體產業有很多挑戰。一是儘管日本的投資者在投資太空產業,尤其是太空新創公司,變得比以往任何時候都更加成熟,但我認為這對太空產業來說還不夠,對其他科技行業也是如此,他們正退出新創公司的評估,在太空新創公司的投資規模不如美國或歐洲那麼多,這會是日本太空產業要能進一步發展的問題。二是產業人力資源的靈活性。日本太空產業的從業人員人數約為 8,000 人,非常小而且不太有彈性。這不僅是太空產業的特殊情況,也是日本整體產業的情況。第三,大多數日本人不會說或不願意說英語,尤其是太空產業的工程師,主因是日本的太空產業過去只接政府單位來的專案項目。

question
未來 WARPSPACE 的計劃為何?
Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

Satoru Tsunemachi(常間地 悟)

WARPSPACE 執行長

在兩、三年內,我們將在 MEO 擁有三顆衛星,為地球軌道提供 70% 的覆蓋率,這會對產業產生很重大的影響。如果缺少衛星間的光通訊,就會遇到連接問題,因為地面站不能放置在海上。透過第一顆中繼衛星,我們將向用戶展示在軌道內,利用光通訊,達到衛星間的數據中繼,並在展示完成後開始提供「通訊即服務」(communications as services)。 2026年後,我們將根據市場成長狀況,再增加一個衛星星系。

之後我們將建造月球軌道的基礎設施。 2025 年,像阿提米絲計畫(Artemis program),這個 NASA 與國際合作的新一代登月計畫,需要月球與地球之間的高速連接。這就是 JAXA 委託我們,進行月軌內空間(cislunar)光通訊架構專案的主因...

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