「網路無國界」是 21 世紀社會的寫照。實際上，全球有超過 49% 的人口，約 40 億人沒有穩定、快速的網路可用。即便在已開發國家，也有約 20% 的人口因居住地環境限制，只能將就於平均下載速度不超過 10Mbps 的緩慢網路服務。數位鴻溝限制社會發展，更擴大貧富差距。低軌道衛星（Low Earth Orbit Satellite）最大優勢就是不易受地形的限制，在無法鋪設地面光纖網路和行動通訊的區域，理論上都可以透過衛星使用網路服務。然而，要跨越這「最後一哩」，前方仍有著重重阻礙。
低軌道衛星重新起飛
自 1957 年蘇聯發射第一顆人造衛星之後，至今有超過 7,900 顆衛星進入地球軌道。衛星依照其運行的軌道高度可分為三大類，第一種是同步軌道衛星（Geostationary Orbit Satellite），運行在距離地表 35,786 公里的軌道，以和地球自轉相同的速度繞行地球。從地面觀測，衛星是靜止不動，地面接收站只需要對準衛星就能持續接收訊號，常用於電視轉播和氣象觀測。
第二種是中軌道衛星 ( Medium-Earth Orbit Satellite )，位在距離地表 2,000 公里到 35,768 公里的太空中，繞行地球一周約 2 小時至 24 小時，主要用於定位、導航。低軌道衛星的軌道高度距離地表約 160 公里到 2,000 公里，訊號傳輸最快，但覆蓋範圍最小，需要部屬約1萬至2萬顆衛星，訊號才足以覆蓋全球。由於低軌道衛星每 90 至 120 分鐘繞行地球一周，衛星相對於地面接收站是持續在移動，接收站每 10 至 20 分鐘需切換到另一顆衛星來維持服務不間斷。
1987 年美國摩托羅拉 ( Motorola ) 曾計畫部屬 66 顆低軌道衛星打造出覆蓋全球每個角落的通訊服務，並攜手全球 17 家科技大廠共同投資超過 50 億美元，這就是著名的「銥星計畫」。 然而，銥星系統在 1998 年上路後暴露許多缺陷，包含潛在市場小，衛星手機笨重且昂貴，通話質量差且收費高，短短兩年後就如流星般隕落。隨後銥星計畫出售於美國國防部，更名為 Iridium Communications Inc. 且改為針對航空、海運、軍事等利基型市場，至今年第三季已累積 169 萬用戶。
低軌道衛星近幾年重新受到關注，最大原因是部屬成本大幅下降。隨著零組件和製程技術演進，並導入標準化生產模式，單顆衛星製作成本從 20 年前的數百萬美元降到目前的 50 萬美元，重量也從超過 600 公斤降到約 230 公斤。地面接收器的體積則縮小到只有一個比薩盒的尺寸，大幅降低架設地面系統的難度。另外，火箭發射成本從20年前的每公斤 18,000 美元，降到最低 1,400 美元。除了部分零組件發射後可回收再使用，單次運載量也大幅提升。目前最高紀錄是 Space X 的獵鷹 9 號火箭在今年 1 月創下的同時發射 143 顆小型衛星。
目前約有 1,781 顆低軌道衛星正繞著地球運轉。研究機構預估未來 5 至 7 年間，每年將有超過 2,000 顆衛星進入軌道。產值至 2025 年成長至 43.6 億美元，4 年複合成長率達 16.9%。
最後一哩，關卡重重
雖然前置成本大幅降低，低軌道衛星通訊要發展成一個成熟產業仍面臨許多難關，包含潛在需求不足，維護難度高，和地域限制多等挑戰。潛在需求不足。低軌衛星相對於地面接收站而言處於高速移動的狀態，衛星和地面接收站間的訊號傳輸不穩定且易受干擾，訊號無法傳送至室內。現行智慧手機則受限於體積和功率不足，難以直接接收衛星訊號。
目前通用的解決方案將衛星訊號經由地面接收站轉換成 Wi-Fi 訊號再供給手機或電腦使用。一個完整的低軌道衛星系統不但需要有龐大的衛星群，還需足夠的地面接收站來能確保服務不間斷。然而，多數無網路可使用的人口集中在未開發國家，缺乏基礎建設來支撐地面接收系統。人煙稀少的偏遠地區或是特定用途如空中或海上通訊，架設大型地面接收系統的成本效益低，也可能無法形成穩定且具規模的訂閱用戶來維持公司營運和支付汰換衛星的成本。
設備維護難度高。低軌道衛星的因大氣阻力影響，平均壽命只有 5 到 7 年，預估 2026 年後每年需要汰換超過 2,000 顆衛星，資本支出將成沉重負擔。壽命終止或損壞的衛星無法回收或修復，只能拋棄或是炸毀。當軌道中的衛星和太空垃圾越來越多時，碰撞的機率大幅增加，最終可能引發連鎖反應，進而污染整個軌道，人類將再也無法發射任何衛星進入太空，這就是令人擔心的凱斯勒效應 ( Kessler E ect )。目前政府和科學家在研究如何讓降低衛星碰撞的機率並使其在壽命終止時安全的脫離軌道，也有新創公司研究如何清除太空垃圾，但尚未有具體的方案。
跨域服務限制多。低軌道衛星繞行地球時會經過數個國家領空，各國所使用的無線電波頻率並不相同，當衛星從一個國家移動到另一個時，需要依照當地法規切換通訊頻率，增加技術的複雜度。營運商也需要取得各國核准才能展開服務。此外，相鄰的衛星不能在同一頻道發送訊號以避免相互干擾。各國需在不干擾其他國家電波的前提爭取最有效益的頻譜，對國際電信聯盟 ( International Telecommunication Union, ITU ) 在頻譜分配上是很大的考驗。
軌道資源有限，業者爭相插旗
根據美國聯邦通訊委員會 ( Federal Communications Commission , FCC ) 的資料，目前已有 9 家航太業者提出新建、擴增低軌道衛星的申請，申請總量高達 3.8 萬顆，其中以 Space X，英國的 OneWeb，和亞馬遜 ( Amazon ) 的旗下的 Kuiper Systems 規模最大。三家業者中以 Space X 的 Starlink 計畫進度最快。公司高度整合火箭製作、發射技術和衛星研發，大幅降低建置成本。公司至今已發射超過 1,600 顆低軌道衛星，預計 2025 年完成 12,000 衛星的部屬，其訊號將足以覆蓋全球範圍。公司目前在全球 20 個國家提供測試版服務，裝置費用為 499 美元，月租費為 99 美元，至2021年 11 月累積約 14 萬用戶。多數用戶對於 Starlink 平均下載速度達到 150Mbps 的品質表示讚賞，但也反應裝置費用過高，訊號不穩定，設備耗電量高等問題。不過，公司近期面臨更嚴重的挑戰。創辦人伊隆·馬斯克 ( Elon Musk ) 在內部信件提到，新一代的猛禽火箭 ( Raptor ) 引擎面臨生產危機。如果公司無法在明年達到每兩週發射一組衛星的頻率，將面臨破產危機。
成立於 2012 年的英國業者 OneWeb 追趕在後。公司曾在 2000 年宣告破產，而後在英國政府和印度第二大電信商巴帝企業（Bharti Enterprises, 持股 42.2%）注資下重新展開營運，並和空中巴士 ( Airbus )、日本軟銀集團 ( So bank ) 等 12 間合作開發系統。公司規劃至 2027 年前發射 900 顆低軌道衛星和 1280 顆中軌道衛星，目前已發射 322 顆低軌道衛星，並在英國、加拿大、北歐的北緯 50 度以北地區提供衛星寬頻服務，下載速度約 100Mbps，稍遜於 Starlink 聯網服務。
亞馬遜的 Kuiper 進度是三家中最慢的。公司規劃在 2029 年前發射 3,236 顆低軌道衛星，但至今尚未發射任何衛星。因為旗下 Blue Origin 的衛星運載火箭 New Gleen 開發進度不如預期，亞馬遜只得委外由聯合發射聯盟（United Launch Alliance）負責發射，導致 Kuiper 計畫進度嚴重落後。
依照 FCC 規定，亞馬遜需要在 2026 年前發射並運行預定計畫中至少一半的衛星數量，否則將失去授權並被沒收所分配的頻譜，未來競爭力大打折扣。 除這三家外，波音、空中巴士、三星和臉書 ( Facebook ) 的母公司 Meta 也積極展開低軌道衛星通訊系統的研發工作，傳統高軌道衛星通訊業者如法國的 Eutelsat 和美國的 Viasat 也投入戰局之中。
衛星軌道資源有限，只能容納約 6 萬顆衛星。國際電信聯盟的規定，衛星頻率和軌道使用權採用「先登先佔 ( First Come, First Served )」原則。誰能搶先發射越多衛星，就能主導未來產業發展。對於無法連接到行動通訊或寬頻網路的全球 40 億人口來說，低軌道衛星將帶來革命性的影響。這次是否能實現「全球網路無縫覆蓋」的願景，亦或是重演 20 年前失敗歷史，將決定下一世代通訊產業的樣貌。