（設計／鄭涵文、黃禹禛）

【圖解新聞】10年增3倍，為什麼人類愈來愈依賴衛星？──人造衛星原理、功能、任務大解析

刊出日期 2025.12.24

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人造衛星是什麼？
繞著行星在固定軌道上運行的物體，都可以被稱為衛星，例如月球是地球的衛星，而人造衛星則指由人類製造的衛星。
人類為什麼要絞盡腦汁研發衛星、送它上太空呢？其實，這些距離地表數百公里到數萬公里遠的人造衛星，應用範圍非常廣，深入我們生活各個層面。像是出去玩時，大家最常用的Google導航，就需要GPS（Global Positioning System，全球定位系統）的技術支援；每當有重大新聞發生，電視記者在現場進行即時連線報導，要透過SNG（Satellite News Gathering，衛星新聞轉播）設備，將影音訊號同步上傳到通訊衛星，我們才能在家中了解現場的狀況；或是颱風天時，氣象預報員用衛星雲圖說明天氣狀況等。
除了民生需要，很多科學研究也依賴衛星的幫忙。包含知名的哈伯望遠鏡也是一枚人造衛星，它可以避開地球大氣層干擾，在外太空看見更遙遠的星空影像，幫助科學家發現更多宇宙的奧祕。
此外，衛星還有很重要的軍事用途，例如軍方會利用遙測衛星去拍攝敵人的訓練基地，藉此掌握情資。
每個衛星在設計時，都被賦予專屬的任務，但不論是通訊、氣象、遙測等，各種功能的衛星要能順利運作，背後包含了一些共同的元素。接下來，我們將拆解衛星的基本組成和運作方式，也帶你一探衛星的升空之路。
工程師根據任務目標開發出衛星後，就要把它送上太空執行任務了。衛星就像是一直在地球上空飛行、不會掉下來的飛機，不需燃料也能在一定的高度上穩定移動，這是如何辦到的呢？
其實，它和月球繞地球的原理相似，月球是一顆地球的衛星，被地球重力吸引而繞著地球運行，人造衛星也是在繞地球進行「圓周運動」。
衛星運行的軌道高度，有什麼不同？
每個衛星在設計時，會因應任務的需要等因素，規劃入軌的高度。通常高度愈低的人造衛星，訊號覆蓋範圍較小、飛行速度較快；反之，位於愈高的軌道，單枚衛星可覆蓋的訊號範圍大、飛行速度慢，但因距離遠，傳輸速度會有延遲。一般而言，依據衛星運行的軌道高度，大致可分為低軌道衛星（LEO）、中軌道衛星（MEO）、地球同步衛星（GEO）等類型。
距離地表2000公里以下為低軌道衛星。台灣最近發射的齊柏林衛星，就是一顆離地561公里的低軌道衛星。它以每秒7公里左右的速度運行，比F1賽車快300倍，繞地球一圈只要96分鐘、每天可繞地球15圈。事實上，由於影像解析度、每日再訪頻率等考量，主流的遙測衛星都會選擇進入低軌道。
除此之外，齊柏林採用了典型的太陽同步軌道，也就是透過特定的高度和傾角，讓衛星軌道面與太陽保持固定角度，因此衛星每天會在差不多的時段飛過台灣上空，能穩定地在白天拍攝影像。
而在2,000～35,786公里高的中軌道衛星，則因發射成本、覆蓋範圍等綜合考量，成為導航衛星的首選，像是美國GPS系統的31顆衛星就位在此處。
當衛星位在赤道上方35,786公里的圓型軌道，則是所謂的地球同步衛星。衛星在此處以每秒3.07公里的速度飛行，軌道週期就和地球自轉一樣，每天繞地球一圈。值得注意的是，若從地面上看，衛星就好像固定在空中某個點，因此天線只要對準同一方向就能接收到衛星訊號。台灣氣象預報最常用到的向日葵系列衛星，便是由日本氣象廳開發的地球同步衛星，它可以一直待在太平洋的上方，幫助我們觀測天氣變化。
衛星身懷哪些絕技？
了解人造衛星的基本概念以後，你是不是也好奇，日日夜夜飛越我們頭頂的衛星有哪些？叫什麼名字？一起來看看《少年報導者》精選的「衛星圖鑑」，認識各種功能的人造衛星！
新太空時代來臨，各國積極發展衛星
從1957年第一次成功發射人造衛星──來自蘇聯的史普尼克1號（Sputnik 1）──以來，衛星科技的發展，正以超乎想像的速度改變世界。人類不斷開創衛星的可能性，透過它們認識宇宙、創造更便利的生活。
一枚衛星的誕生，背後是多少物理、數學、天文、工程等知識的累積，也要搭載可靠的火箭，才有辦法順利升空、進入軌道運作。也因為它的技術門檻極高，擁有自主衛星的國家，早期多集中在歐、美、日等地，台灣則要到1999年才在美國的協助下發射科學實驗衛星「福衛一號」（原稱中華衛星一號）。
不過，2015年迎來了轉機。太空科技公司SpaceX的獵鷹9號火箭順利完成回收、成為史上首枚可重複使用的火箭，讓發射成本大幅降低，帶動世界各國的政府、企業、研究單位，紛紛購買火箭「座位」，將自家衛星送上太空；加上SpaceX為了打造跨國衛星網路服務「星鏈（Starlink）」，發射上萬枚低軌通訊衛星，近10年人造衛星數量成長約3倍。
商業化的火箭開啟了新太空時代，目前已有逾1.5萬枚衛星在軌道上運作。根據聯合國外太空事務廳（United Nations Office for Outer Space Affairs, UNOOSA）統計，全球有108個國家／組織曾朝太空發射物體。
20世紀末才投入開發衛星的台灣，近年也搭著世界潮流奮起直追，第一枚本土自製的衛星「福衛五號」於2017年升空、第一個自製星系「福衛八號」從2025年開始發射。在不久的將來，TASA還要把B5G低軌通訊衛星、福衛九號微波遙測衛星送上太空，一步步壯大台灣的衛星研發實力，值得我們持續關注！