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歐洲太空科技發展概況

林姿伶/ 發布日期:2023/06/12/ 瀏覽次數:654

一、前言

歐洲正在進行一系列太空科技重點項目,其目的為推動太空科學研究、太空技術創新,以及太空探索。這些重點項目將進一步推動歐洲太空科技的發展,帶來科學、技術及社會進步,透過執行重點項目獲得的訊息,提供管理者、救援隊伍與相關機構即時情報,以制訂環境政策、支援關鍵決策,並應用於城市管理、自然保護、農業、林業、漁業、民防、交通和旅遊業等領域(如下圖),從而創造新商機。下列將說明歐洲太空科技發展之重點項目。

 

 

二、重點項目

(一)哥白尼計畫Copernicus Programme
哥白尼計畫由歐盟委員會(European Commission, EC)、歐洲太空總署(European Space Agency, ESA)、歐洲氣象衛星開發組織(European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites, EUMETSAT)共同合作資助、協調和管理,該計畫藉由衛星來觀測星球及其環境,提供相關觀測數據、訊息及服務,如下:
(1)哥白尼大氣監測服務 (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS):透過溫室氣體、大氣懸浮微粒、臭氧、氣膠等成分之監測與預報,提供有關大氣成分的數據資料,有助於空氣污染、健康、太陽能、溫室氣體、氣候變化相關主題之應用,幫助決策者、企業、公民解決環境問題。
(2)哥白尼海洋環境監測服務 (Copernicus Marine Environment Monitoring Service, CMEMS):為海域提供有關海洋與海洋生態系統之訊息,包含沿海與海洋環境的觀測、海洋資源的永續利用與保護、天氣與季節的氣候預報、海上安全等資訊,並依據海洋監測指標與年度海洋狀況報告,觀察海洋氣候的變化趨勢,協助實施綠色產業發展、綠色協議等歐盟政策。
(3)哥白尼土地監測服務 (Copernicus Land Monitoring Service, CLMS):提供有關土地覆蓋、土地利用、植被、農業概況、水循環、冰凍圈、太陽輻射的地理空間訊息,可結合其他數據資料,進行空間與城市規劃、森林管理、水資源管理、農業與糧食安全、自然保護、農村發展等環境應用。
(4)哥白尼氣候變化服務 (Copernicus Climate Change Service, C3S):監測並記錄氣候變化的主要因子、特性、氣候預測等相關變量,將數據轉化為所需的工具,提供過去、現在、未來氣候的訊息,以最先進、有品質的氣候訊息,協助歐盟實施與制定相關氣候政策。
(5)哥白尼緊急管理服務 (Copernicus Emergency Management Service, CEMS) :提供氣象或地球科學研究人員、人為災害管理的參與者,地圖、時間序列或其他相關的地理空間訊息,作為決策制定預測、分析之用途,協助受災人群的安全疏散與避難,同時也加速災後恢復工作的進展。
(6)哥白尼安全服務(Copernicus Security Service):提供用於監測海上活動之衛星影像產品、邊境監控服務,協助救援海上生命與打擊跨境犯罪,同時,提供地理空間情報,維護歐盟安全。

(二)伽利略定位系統Galileo
伽利略定位系統是歐洲獨立的系統,由歐洲太空總署ESA設計、開發及部署,系統的精度高達20厘米,不僅能提供高準確度、高可靠度的定位訊息,還能夠與其它的衛星導航系統結合使用,廣泛地應用於手機、汽車、鐵路、航空等領域。從2016年12月起,Galileo開始為政府機構、企業、公民提供服務,如下:
(1)開放服務 (Open Service, OS):定位、導航的大眾市場免費服務。
(2)公共監督管理服務 (Public Regulated Service, PRS):用於歐盟成員國的授權用戶,例如國防、民防服務、海關官員、警察等。該系統完全加密,可在緊急情況或危機情況下提供服務。
(3)搜索與救援服務 (Search and Rescue Service, SAR):Galileo的訊號一個獨特的創新功能「Return Link」,在遇險人員發出求救訊號,地面站可透過 Return Link 將訊息發送回衛星,通知遇險人員求救訊號已被接收並進行定位,此功能有助於國際衛星搜救組織(COSPAS-SARSAT)的人道救援行動。

(三)歐洲地球同步衛星導航增強系統EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service)
EGNOS是歐洲的區域衛星增強系統(Satellite-Based Augmentation System , SBAS),由歐洲太空總署ESA、歐盟委員會EC、歐洲空中航行安全組織 (Eurocontrol) 三方共同管理,用以提高全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)性能,提供航空、海事、陸地用戶安全導航服務。EGNOS提供服務如下:
(1) EGNOS開放服務 (Open Service, OS):在EGNOS操作系統區域內,搭配GPS/SBAS兼容接收器,在不需要任何收費或特定授權要求之條件下,可免費使用,因此,該服務僅適用於非安全、非重要之操作。EGNOS OS透過校正影響GNSS訊號的誤差源,以提高定位精度,並檢測GNSS傳輸訊號的失真狀況,防止用戶追蹤導致的定位不準確或訊號誤導。
(2) EGNO生命安全服務 (Safety-of-Life, SoL):該服務讓飛機能夠在垂直引導下著陸,提高飛機在空中航行的安全性,減少班機延誤、改道、航班取消的問題發生,同時也能降低飛機油耗量,減少環境影響。相較於地面導航設備,EGNOS SoL能夠增加機場的飛機容量、降低運營成本,讓許多負擔不起儀器降落系統(Instrument Landing System, ILS)的中小型機場使用,提供更安全的著陸功能。
(3)EGNOS 數據存取服務(EGNOS Data Access Service, EDAS):EDAS允許用戶連接到歐洲地球同步衛星導航增強系統EGNOS,以接收衛星導航系統所收集、生成、傳遞的訊息。

(四)政府衛星通訊GOVSATCOM
GOVSATCOM的目標是為用戶提供可靠、安全且具有成本效益的衛星通訊(Satcom)服務,包含三大面向:一為建立更寬廣的衛星通訊系統之地理覆蓋區域,協助執行各種太空行動與任務,並有效利用現有資產,實現軍民合作,讓歐盟及其成員國從中受益;二為確保歐洲在技術、資產、運營、服務方面,有自主決策與行動的能力,不受外部因素制約,提高保護歐洲與全球公民與人道主義之能力;三為確保歐盟政府與國防行動在各種情況下都能夠安全、可靠地進行通訊,有效地執行任務,保護國家安全,保障資訊的機密性、完整性、不可否認性(Non-repudiation)、真實性(Integrity),同時防止資訊被攔截與入侵。GOVSATCOM主要應用服務如下:
(1)危機管理:提供軍事與民用專業救援人員通訊服務,協助所在基地與指揮控制中心之間的通訊溝通。
(2)邊境地區與海上監控:將監視平台收集的訊息,即時發送給相關參與者,獲取關鍵訊息,快速做出反應,並緊急採取措施,最大限度地縮短事件發生至決策時間之傳達速度。
(3)關鍵基礎設施的管理:確保運營平台/基礎設施與控制中心之間的通訊安全,使用安全的通訊協議、加密技術和其他相應的安全措施,確保訊息在傳輸過程中不被未經授權的人士截取、竊聽或修改。
(4)其他:使用遙控駕駛航空器系統(Remotely Piloted Aircraft Systems, RPAS)與機器對機器(Machine-to-Machine, M2M)的物聯網,提高系統的反應速度、減少人為干涉的需求,實現更快速、更準確的訊息傳遞能力。

(五) IRIS²計畫(Infrastructure For Resilience, Interconnection And Security By Satellites)
IRIS 2為歐盟的太空通訊計畫,透過提升通訊能力的品質、增加安全性,以及創新技術與國際合作之推動,加速歐洲的競爭力。IRIS 2採用漸進式方法,預計在2024年開始提供服務,在2027年達到全面運營的能力。IRIS 2特點如下:提供多種通訊軌道或通訊頻段選擇,以滿足多樣化的通訊服務(包含軍事需求);充分利用歐洲的衛星和通訊資產,確保通訊的自主性與可靠性能力,減少對外部地區的依賴;透過歐洲新太空時代(New Space)獲得的知識與技術,應用於連接歐洲與具有地緣戰略的地理區域(例如非洲、北極),提高歐洲的競爭力。

(六)太空交通管理(Space Traffic Management, STM)
全球有多個組織與國家正致力於發展太空交通管理系統及其相關政策,歐盟也正在積極推動太空交通管理的議程,制定規範與參與方法,以安全、永續、有效的方式進入太空、在太空進行活動,以及返回地球,同時維護歐盟及其成員國的利益,包含四大面向:一為建立包容且透明的諮詢機制,收集所有相關歐盟夥伴的STM需求,評估影響性;二為提升歐盟太空監視與追蹤技術(Space Surveillance and Tracking, SST)的能力,運用人工智慧、量子技術、自動防撞系統等先進技術,確保歐洲的自主權、自我決策能力;三為建立實施規則、標準、指導方針,管理與監督太空活動,確保太空交通的安全、有效、秩序;四為推廣歐盟STM至全球各地,透過國際合作與共同努力,保護太空資源。

三、結語

為了確保歐洲在全球太空領域的領導地位,歐洲地區的太空科技發展仍持續地進行,太空領域不僅涉及科學與技術研究,還有關於國家經濟、國家安全之發展,透過歐盟及其聯盟國家的共同努力,未來,將為人類生活、商業發展帶來更好的轉變。

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