我們想讓你知道：科技創新是必然的趨勢，但是媒體過度的吹捧炒作，穿鑿附會容易造成大家對太空科技的過度期待，也容易淪為少數人炒股圈錢的工具，對我們的科技發展有害無益。
媒體先前爆料，iPhone 13系列有望支援衛星通訊，透過連接低軌道衛星提供電話和訊息功能，同時提到衛星通訊服務公司GlobalStar很大機會獲Apple選中成為服務供應商，消息傳出後GlobalStar股價立刻大漲。可惜好景不常，上週舉行的iPhone13發表會上，蘋果隻字不提衛星通訊功能，造成GlobalStar股價下跌，到底分析師的爆料是真是假？蘋果真的有在研究低軌道衛星通訊嗎？低軌道衛星真的會在iPhone上出現嗎？
首先我相信，分析師的爆料是真的，蘋果真的有在研究低軌道衛星通訊，但是那天我看到這個爆料之後，立刻和身邊的朋友說：我賭蘋果會發現，iPhone加上了衛星通訊以後優點有限、缺點無窮，最後會暫時放棄這個想法。那麼這到底是為什麼呢？
先談談15年前蘋果被爆料的另外一個點子吧！
我們的手機在使用時，最大的缺點就是螢幕太小，6吋左右的螢幕常常讓我們覺得太小用不順手，但是把螢幕加大又不方便，15年前德州儀器發明了微型「數位光源處理器(DLP：Digital Light Processing)」，它是使用1個單晶片的「數位微鏡(DMD：Digital Micromirror Device)」把影像投射到手機外的螢幕上，有點類似我們看電影那樣，而且光學機構可以做到只有尾指的大小，卻可以投射出20吋以上的影像，當時也有許多媒體爆料下一代iPhone將會內建這個功能，我當時就和朋友說10年之內絕不可能，因為蘋果會發現iPhone加上了投影顯示器以後優點有限、缺點無窮，為什麼呢？
智慧型手機的重點是輕薄短小，電池續航力要長，手持式的投影顯示器是使用發光二極體(LED)提供光源，在投射的時候很耗電，而且要投射的螢幕尺寸愈大、亮度愈高，耗電量便愈大，這意味使用者可能投影10分鐘就沒電了！這樣的使用情境能被市場接受嗎？如果要延長使用時間，就必須增加電池體積，因此光學機構件加上電池大小，至少會讓iPhone的尺寸、重量、價格增加20%。我相信，蘋果研究之後會暫時放棄這個想法，結果就被我猜中了！而且一放棄就是15年。
為什麼iPhone 13支援衛星通訊這麼難？
要了解這個原因，就必須先了解低軌道衛星到底是什麼？可以參考我之前發表的文章：衛星和你想的不一樣：別再說星鏈計畫是6G了！
基本上，馬斯克的星鏈計畫(Starlink)使用可回收火箭，一次發射60顆小型低軌道衛星，再加上近年來微型衛星的資料傳輸率提升，因此不論在成本、特性、費用等各方面都有優勢，長遠一定能取代現有的中、高軌道衛星，應用在現有的衛星通訊市場，包括：飛機、船艇、深山或鄉村人煙稀少的地方。以上，都是正確的說法。
但是衛星通訊也有它的限制，首先，地面基地台距離手機大約5公里，而低軌道衛星距離手機5百公里，這意味著手機裡負責處理電磁波的「射頻元件(RF：Radio Frequency)」與「功率放大器(PA：Power Amplifier)」，能量必須放大到現有的1百倍；如圖一所示，不但尺寸很難縮小，耗電量也很大，如果要延長使用時間，就必須增加電池體積，因此射頻元件加上電池大小，至少會讓iPhone的尺寸、重量、價格增加10%以上。更重要的是，加了這個，到底對iPhone有什麼用處？大概就是讓使用者在郊遊或爬山、沒有基地台時，可以求救使用，彭博的記者證實了這個想法：iPhone低軌道衛星通訊功能遭彭博社揭秘，主要用在緊急救援。
低軌道衛星還有哪些困難？
網路上流傳了許多關於低軌道衛星的未來，真實的資訊是有，誇大的資訊更多，可以說是「馬斯克說什麼就有人信什麼」？我這裡舉一個例子：
第一期：太空星鏈衛星間，以雷射技術作資料傳輸，因為太空為真空環境，2020年星鏈衛星已驗證成功。
第二期：太空星鏈衛星與地面固定的資料交換中心站，以雷射技術作資料傳輸，因為有大氣層空氣介質干擾，及星鏈衛星雷射裝置的發射功率與裝置設計的大小，要能平衡與優化，研發需要時間，預定3至5年後完成運作。
第三期：太空星鏈衛星與飛機、船艇、電動車的機載接收裝置，以雷射技術作資料傳輸，因為開發精巧、多角度的雷射收發元件需要更多時間，預定8至10年後完成，成功後，星鏈衛星網絡系統全面採用雷射技術傳輸資料，到時星鏈衛星服務就成為「太空超5G (Space Beyond 5G)」，可正式稱為「太空6G (Space 6G)」。
光是看完這段文字，我想星鏈公司(Starlink)的股價至少可以再炒高1百倍！重點是上面這些話，有的對有的錯，穿鑿附會就是為了炒股圈錢而已，到底那些是對的，那些又是誇大的呢？
讓我們先回來了解一下，低軌道衛星的特性：
所謂的通訊衛星，就是把架設在地面大樓屋頂的基地台移到太空中，優點是訊號覆蓋範圍大，幾乎可以傳送到世界的任何一個角落，主要分為三類，如表一所示。
其中要特別留意，低軌道衛星大約每2小時繞行地球一圈，換算出來時速大約27,000公里，相當於音速的22倍，當我們在地面上抬頭從地平線一端看到它，到它由地平線另一端消失，為時只有大約10分鐘，意思是一般我們用的5G是「基地台不動手機動」，手機移動時必須換基地台來維持通訊；而低軌道衛星是「手機不動基地台動」，而且基地台移動速度是音速的22倍，手機每10分鐘要換一個基地台來維持通訊，這是不是顛覆了你的想像？
太空星鏈衛星間以雷射傳輸資料 有機會但難度甚高
由於光波在真空中傳播的速度比在光纖介質中快，因此直接使用雷射光在外太空傳送資料，的確比在地面用光纖傳送速度更快，他們就是用這個話術唬過華爾街投資人；但是他們沒有說清楚的是，既然如此為什麼科學家不早點這麼做，卻要在地面上大費周章、拉什麼跨海光纜呢？
因為雷射光是直線前進的光束，光點大約只有幾毫米(mm)，要對準兩顆時速大約27,000公里，彼此距離大約200公里的衛星，而且準確到毫米級的精確度，執行起來非常困難，發射端只要偏差1度，距離200公里外就偏了3.5公里，如果要對準到毫米級的精確度，則發射端只能偏差0.000001度，如何在時速大約27,000公里的衛星上控制雷射光到這樣的精確度，我光想到就頭皮發麻。
唯一可能的做法是加大接收端的光偵測器受光區域，但是這會衍生出其他問題，另外還必須解決雷射光發射200公里將需要多少電力的問題；在外太空只能依靠太陽能供電，我知道星鏈公司有在研究這個技術，或許有驗證成功，但是要成熟量產非常困難，要解決的問題還很多。
太空星鏈衛星與地面，以雷射傳輸資料更困難
低軌道衛星時速大約27,000公里，距離地面大約5百公里，要和地面固定的接收站使用雷射光通訊，則發射端只能偏差0.0000005度，而且大氣層空氣介質會干擾，空氣中的水氣會吸收雷射發出的紅外光，更別說地面的飛機、船艇、電動車也在移動，要怎麼對準？
現在大家明白，為什麼現在的衛星通訊都是使用電磁波，而不是雷射了吧！因為電磁波是放射狀向四面八方發射，而且會繞射越過障礙物，地面接收天線只要在一定範圍內都收得到。所以我常說：當你聽到一個新技術被吹噓得多麼多麼好，但人類又一直都沒有使用，那原因很簡單，就是這個新技術也有多麼多麼多的問題。
難道星鏈公司上下，都不知道這個技術很難嗎？
他們當然知道，但是不畫大餅怎麼能吸引華爾街投資人？重點是吹牛必須講得煞有其事，還必須連時程表都規劃好，上面那個第一期、第二期、第三期就是最好的例子，在我解說之前，大家看了是不是也覺得很有道理，甚至心裡有一股衝動想要去搶購星鏈公司的股票？
更重要的是，媒體也沒多少人真的了解這麼多，利用媒體放消息炒作得震天價響，可以烘托出公司未來一飛衝天的氛圍；同時他們算準了華爾街投資人都是財金專家，只要餅畫的夠大，計畫書寫的煞有其事，就可以唬住大家拿鈔票來投資，餅畫小了，他們還不屑投資呢！至於未來是不是能做到，那是五年甚至十年以後的事了，你看看他寫的時程，不也就差不多是這個時間？
有什麼辦法可以讓iPhone 13支援衛星通訊？
有網友在Youtube曲博科技教室上留言嗆聲：任何人學科學的應該知道Never say never。坦白說這是對的，但這是在鼓勵科學家要發揮想像力，所以它是對著科學家說的，不是對著工程師說的，工程師的工作是要把東西做出來，而且要達到一定的良率或正確率，還要考慮成本和使用情境，這個往往才是最困難的地方，所以我們更常說You cannot sell the cow and drink the milk(魚與熊掌不可兼得)。
考量到iPhone支援低軌道衛星，必須把射頻元件與功率放大器整合到手機裡，這樣會增加10%以上的尺寸、重量、價格，大概就是讓使用者那天出外郊遊或爬山沒有基地台時，可以求救使用，我認為比較可行的方法是把低軌道衛星通訊元件做成一個「模組(Module)」與手機分開，有需要的使用者再購買這個模組，而且平常不需要帶在身上，要出外郊遊或爬山時再帶出門，這樣就可以在平時享受輕巧的手機，在郊遊或爬山時享受低軌道衛星的通訊服務，這不就同時滿足魚與熊掌了嗎？
想要做個聰明的投資人，還是賺錢的投資人？
想要做個聰明的投資人嗎？那就得乖乖的靜下心來學科技，把真相都了解了再來決定要如何投資，別被他們當傻子給唬過去了！
有趣的是，我發現這樣反而錯失炒股賺錢的機會，因為股市是由華爾街在操控的，華爾街大部分是財金專家，股票的漲跌是他們說了算，因此科技公司只要餅畫的夠大，牛吹得煞有其事，就能唬過他們追捧股票，結局就是股價大漲。真正了解背後的原理，就知道風險很高不敢投資，結果反而錯失了賺錢的機會。
不過接下來，華爾街的把戲就是利用媒體擴散宣傳，讓散戶一起追捧，再把股票倒給大家，唉！這就是股票市場天天上演的把戲不是？
台灣的太空產業機會在哪裡？
雖然星鏈公司想要以太空中的雷射取代地面上的光纖網路還有許多困難，但是對台灣的相關廠商來說還是帶來了很大的商機，光是目前低軌道衛星取代中高軌道衛星，需要許多零組件，再加上大量的固定式小型地面接收設備，都可以對台灣的廠商帶來不小的營收，只是當我們下回再聽到媒體吹捧太空產業時，大家可以用更深入的角度思考，那些是實在的，那些是誇大的了！
作者為台大電機博士，知識力專家社群創辦人
責任編輯/周岐原
