Take Home Message 衛星能持續繞行地球，是因地球重力提供了運動所需的向心力。透過半軸長、離心率與軌道傾角等克卜勒軌道參數，可描述軌道的大小、形狀與方位，並推算衛星在不同時間的位置與速度。 依軌道高度，衛星可分為低軌、中軌與同步軌道。同步軌道高度較高、覆蓋範圍廣，中軌常用於全球導航；低軌通訊延遲低且訊號強度高，但單顆衛星覆蓋有限，必須由多顆衛星組成星系，才能維持連續服務。 衛星小型化、量產與發射成本降低，促成大型低軌星系，並推動手機直連、6G非地面網路及備援通訊。 滑手機、傳訊息、看影片，網路早已成為生活中不可或缺的一部分。但你是否想過，手機裡的訊號究竟從何而來？ 沒有基地臺，也能連上網路嗎？ 現行的行動通訊服務主要由三大部分構成，使用者端裝置（手機）、無線接取網路（基地臺）以及核心網路（資料處理中心）。三者彼此連接，才能讓語音通話與行動上網順利運作。然而，基地臺大多設置於地面，一旦身處深山、海上等未被訊號涵蓋的區域，或遇到災害使地面設施中斷，上網品質往往不佳，甚至無法連線。 隨著行動網路邁向6G，非地面網路（non-territorial network, NTN）成為重要發展方向。它的核心理念是提供「無縫連接」的通訊服務，讓使用者即便身處海洋、空中或缺乏地面基礎設施的地區，仍可以保持穩定上網。而為達成這項目標，NTN將基地台延伸至空域甚至太空，形成三維的立體通訊架構。 其中，以低軌衛星建構通訊網路是目前最受重視的方案，也是全球各大衛星營運商競相投入的領域。低軌衛星具備覆蓋廣、通訊延遲較低的特性，能支援6G所需的超低延遲、高資料量傳輸，並與地面網路整合，推動即時遠端操作、沉浸式擴增實境（extended reality, XR）及全球物聯網覆蓋等進階應用。因此，今日的新太空競賽焦點正逐漸轉向NTN。各國政府與企業皆希望藉由此技術強化通訊、監視、感測與監控能力。NTN不僅代表衛星通訊的最新演進，也成為太空商業化的重要推力。 衛星如何運行在軌道上？ 衛星的運行遵循牛頓力學，它能繞行地球的原因，在於地球的萬有引力提供必要的向心力。當萬有引力恰好能提供維持圓周運動所需的向心力時，衛星便能穩定地沿軌道運行。當衛星具有適當的向前速度，便會呈現「一邊受重力牽引而下墜、一邊向前移動」的狀態。由於地球呈球形，當衛星向前移動時，前方的地表會逐漸向下彎曲，當衛星具有適當的速度，便不會直接撞上地面，而能持續繞行地球。 衛星在運行過程中的位置與速度皆為三維向量，並隨時間持續變化。若要精準推算衛星在任意時刻的位置與速度，就必須掌握軌道的大小、形狀與空間方位，以及衛星在軌道上的位置。科學家通常採用六項克卜勒軌道參數（Keplerian elements）描述這些資訊，包含軌道半長軸（α）、軌道離心率（e）、通過近地點時間（tp）、軌道傾角（i）、昇交角（Ω）與近地夾角（ω）（表一）。前三項參數用於描述衛星在軌道面內的位置；後三項則說明軌道面在空間中的方位。 其中，軌道半長軸決定軌道大小與平均高度。離心率則決定軌道形狀接近圓形或橢圓。軌道上距離地球最近的位置為近地點，而通過近地點時間則提供計算衛星位置與速度的時間基準。若軌道為圓形，由於衛星與地球之間的距離固定，也可改以特定時間的真近點角（V）描述衛星位置。 另外三項參數用來說明軌道在空間中的方向（圖一）。軌道傾角為軌道面與赤道面之間的夾角，決定衛星南北方向運行的範圍。當衛星由南向北穿越赤道時，兩軌道面交會的點稱為昇交點；在赤道面上，自春分點往東至昇交點的角度稱為昇交角。至於近地夾角，則是從昇交點沿衛星運行方向，量至近地點的角度。只要掌握這六項參數，便能推算衛星在不同時間的位置與速度。 
三種高度，三種不同任務 若依軌道半軸長或高度分類，一般可將衛星分類為低地球軌道（low Earthorbit, LEO）衛星、中地球軌道（medium Earthorbit, MEO）衛星與以地球靜止軌道（geostationary Earthorbit, GEO）為代表的高地球軌道衛星，三者差異可見表二。 
閱讀完整內容 三種高度，三種不同任務 若依軌道半軸長或高度分類，一般可將衛星分類為低地球軌道（low Earthorbit, LEO）衛星、中地球軌道（medium Earthorbit, MEO）衛星與以地球靜止軌道（geostationary Earthorbit, GEO）為代表的高地球軌道衛星，三者差異可見表二。 
