雷射通訊：Starlink 的威脅？

近日，中國科學家宣稱在雷射通訊技術上取得突破，成功從距離地球約36,000公里的地球同步軌道衛星，以2瓦功率的雷射束傳輸高達1Gbps的網路數據。這項成果被形容為「比Starlink快五倍」，引發外界對雷射通訊是否能取代現有低軌衛星網路的熱烈討論。

Starlink 是由SpaceX打造的低軌衛星網路系統，目前已部署超過5,000顆衛星，提供全球高速網路服務。若中國的雷射通訊技術真能在實際應用中超越Starlink，將可能改寫全球衛星通訊的格局。然而，這項技術是否真的具備取代Starlink的潛力？我們從技術原理、實際應用、穩定性與可擴展性等面向進行深入探討。

雷射通訊的技術亮點

雷射通訊的核心優勢在於其極高的頻率與窄波束特性。與傳統的無線電波相比，雷射光屬於光學頻段，頻率高達數百THz，遠高於GHz等級的無線電波。這意味著雷射通訊能在單一頻道中承載更多數據，達到更高的傳輸速率。

此外，雷射束具有高度方向性，能將能量集中於極小的接收點，減少訊號擴散與干擾。這使得雷射通訊在理論上具備極高的頻譜效率與安全性，特別適合用於衛星間的高速資料交換或地面與衛星之間的點對點通訊。

技術挑戰與現實限制

儘管雷射通訊在理論上具備優勢，但在實際部署上卻面臨諸多挑戰：

1. 精準對準與穩定性

雷射通訊需要極高的指向精度。從36,000公里外的衛星發射雷射束至地面，任何微小的偏移都可能導致訊號偏離接收器數公里。地面設備若因風力、溫度變化或結構震動產生微幅晃動，都可能中斷通訊。

雖然科學家已採用自適應光學與多維接收技術來穩定訊號，但這些系統成本高昂，且難以在大規模商業部署中普及。

2. 單向性與多用戶限制

雷射束為單向傳輸，若要實現雙向通訊，需配置兩組獨立雷射系統。若衛星要作為中繼節點，則至少需四組雷射終端：接收地面訊號、傳送地面訊號、與前後衛星連接。這大幅增加衛星的重量、功耗與熱管理負擔。

相比之下，Starlink 的低軌衛星使用無線電波，可同時服務數千名用戶，並透過相控陣列天線動態調整波束方向，具備高度彈性與擴展性。

3. 大氣干擾與天候影響

雷射光在穿越地球大氣層時容易受到雲層、雨滴、霧氣與塵埃干擾，導致訊號衰減或中斷。無線電波則在這方面表現更穩定，能在惡劣天候下維持通訊品質。

這使得雷射通訊更適合用於衛星間的資料交換（如Starlink的星間雷射鏈路），而非直接面向消費者的地面通訊。

地球同步衛星的侷限

中國此次實驗使用的是地球同步衛星，其軌道高度約為36,000公里，能固定在地球某一點上空，覆蓋範圍廣。但這類衛星也有明顯侷限：

高延遲：訊號往返需約600毫秒，不利於即時應用如視訊通話或線上遊戲。
固定姿態：衛星無法靈活調整方向，難以追蹤多個地面目標。
窄波束限制：雷射束無法像無線電波般廣播，無法同時服務大量用戶。

這些因素使得地球同步衛星更適合用於固定地點的高速資料傳輸，而非像Starlink那樣提供全球性、動態、多用戶的網路服務。

Starlink 的優勢仍難撼動

Starlink 採用低軌衛星（約550公里），具備以下優勢：

低延遲：訊號往返僅需20–40毫秒，適合即時應用。
高覆蓋密度：大量衛星組成網狀結構，確保全球無死角。
多用戶支援：每顆衛星可同時服務數千用戶，具備高度擴展性。
成熟技術與商業化：已在多國部署，具備穩定性與成本優勢。

Starlink 低軌衛星雷射通訊

雖然中國的地球同步軌道雷射通訊實驗引起了廣泛關注，但事實上，雷射通訊技術並非全新突破。Starlink 早已在其低軌衛星網路中大規模部署星間雷射鏈路，並投入實際商業運行。這些雷射鏈路能在快速移動的低軌衛星之間維持穩定連線，傳輸速率超過 10Gbps，甚至可達 25Gbps，遠高於中國 GEO 衛星實驗所展示的 1Gbps。更重要的是，Starlink 的雷射鏈路是「移動對移動」的動態連線，比「固定對固定」的 GEO 雷射通訊更具挑戰性與技術含量。

儘管 Starlink 也在積極發展星間雷射鏈路，用於衛星之間的高速資料交換與全球骨幹網路的構建，但在面向消費者的地面通訊層面，仍以無線電波為主。原因在於無線電波具備更廣的覆蓋能力與環境適應性，能同時服務大量用戶，並在雨、霧、雲層等惡劣天候下保持穩定連線。相比之下，雷射通訊雖然在速率與能效上表現突出，但窄波束特性使其難以同時支援多用戶，且容易受到大氣干擾而中斷。Starlink 的策略是將雷射鏈路定位於「星間骨幹」角色，確保衛星之間能以高速、低延遲方式傳遞資料，而將地面接入交由成熟的無線電技術處理，以兼顧大眾使用的便利性、可靠性與商業化成本。這種分層設計讓 Starlink 能同時兼具先進技術與大規模部署的可行性，形成目前最具商業價值的全球衛星網路架構。

結語：技術突破還是行銷噱頭？

中國此次雷射通訊實驗無疑展現了光學通訊的潛力，尤其在低功耗、高頻寬的表現上令人驚艷。然而，若以「5倍速度」作為主打，卻忽略了穩定性、可擴展性與實際應用場景，則更像是一場技術展示，而非可立即取代Starlink的實用方案。

雷射通訊未來或許能在衛星骨幹網路、軍事通訊或資料中心連接中發揮關鍵作用，但要成為面向消費者的主流網路技術，仍需克服眾多工程與環境挑戰。

在現階段，Starlink 的低軌無線電波架構仍是最具可行性與商業價值的全球衛星網路方案。雷射通訊，雖令人期待，但距離真正威脅Starlink，還有一段路要走。