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第七代行動通訊(7G)與太陽系的衛星們

  • 林一平

林一平手繪之伏爾泰。林一平

我們談第六代行動通訊(6G),都指向低軌道衛星的技術。2019年6月25日我特地到美國甘迺迪太空中心,目睹SpaceX以獵鷹重型運載火箭(Falcon Heavy)進行發射25顆衛星的過程。此次發射成功,火箭兩側副助推器成功著陸,順利回收。我親身感受到,發展第六代行動通訊,美國的實力可觀。

進一步思考,低軌道衛星之後,是否能以天然的衛星月球當地球的基地台?這個主意一點都不新。其實在1946年的1月10日,美國陸軍通信部隊的月神計畫(Project Diana)曾由地球發射雷達波到月球,而月球的反射波很成功地被地球的接受器捕捉。

再讓想像力向延伸,我們是否能利用太陽系的衛星們成為地球和各行星通訊的基地台?這是我心目中的第七代行動通訊(7G),可以此在太陽系各個行星佈建多元的感測器,而由其衛星當作物聯網的中繼站,連接這些感測器。要達成此目標,我們得算算手頭上有多少衛星可用。

太陽系八大行星中除了水星和金星之外,其餘都有衛星。例如地球有一個衛星,火星有兩個衛星,到了木星則有60多個衛星,土星、天王星、海王星也都有不少衛星拱衛。

土星除了土星環外,也有衛星,它的衛星都以克洛諾斯 (Cronos;希臘天神之王宙斯的爸爸)的兄弟姐妹命名。當中土衛五以克洛諾斯的太太瑞亞 (Rhea)命名,是第二大衛星,由法國天文學家卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)於1672年所發現。

卡西尼是偉大的天文學家,但也相當保守,反對克卜勒的定律,也不相信牛頓的萬有引力定律。卡西尼曾宣稱金星有衛星,並取名為尼斯(Neith),結果是一場烏龍,真是糗大了。不過有一派理論,認為尼斯衛星曾存在過,只是後來被吸引墜落而消失。1997年發射土星的探測器,以卡西尼的名字命名。2007年卡西尼號觀測到土衛六有海洋存在,引起人類的無限遐想。

火星有兩顆衛星,於1877年為美國天文學家霍爾(Asaph Hall)發現,以希臘神話中阿芙蘿黛蒂及阿瑞斯的兩個兒子命名,「火衛一」取名福波斯(Phobos),「火衛二」取名得摩斯(Deimos)。有趣的是,早於1726年,小說《格列佛遊記》 (Gulliver's Travels) 就曾預言火星有兩個月亮。伏爾泰(Francois-Marie Arouet dit Voltaire)於1750年發表的短篇故事《微小巨人》(Micromegas)也提到在火星邊緣,有兩個月亮在軌道上,它們會避開天文學家的觀測,不讓人類發現。

天王星有眾多衛星環繞。赫歇爾發現天王星,也最早發現天王星的兩顆衛星提泰妮雅(Titania) 以及奥布朗(Oberon)。這兩顆衛星取名於莎士比亞(William Shakespeare)名劇《仲夏夜之夢》(A Midsummer Night's Dream)中的人物,我曾在羅浮宮看過描繪提泰妮雅的油畫《Titania Sleeping》,頗為驚豔於這位仙后(Queen of the Fairies)的美姿體態。

天王星已知的27顆衛星皆以莎士比亞以及蒲柏(Alexander Pope) 作品的人物命名,幸好莎翁是多產作家,創作了足夠的人物,可以用來命名天王星的眾多衛星。蒲柏號稱18世紀英國最偉大的詩人。他為牛頓寫了著名的墓誌銘:「自然和自然的法則隱藏在黑暗之中。上帝說:讓牛頓出世吧,於是一切豁然開朗。(Nature and Nature's laws lay hid in night: God said, Let Newton be! and all was light.)」

今日我們發射6G衛星,都是冰冷的金屬,若能像古人般浪漫地為天然的衛星命名,更能結合科技於人文。最近我一直被人追逐詢問5G的殺手級應用,我的答案是,5G沒有殺手級應用,6G和7G比較有創新應用吧。我們在各行星的發展一定有殺手級應用,遠遠超乎現在的想像!

現為交通大學資工系終身講座教授暨華邦電子講座,曾任科技部次長,為ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究興趣為物聯網、行動計算及系統模擬,發展出一套物聯網系統IoTtalk,廣泛應用於智慧農業、智慧教育、智慧校園等領域/場域。興趣多元,喜好藝術、繪畫、寫作,遨遊於科技與人文間自得其樂,著有<閃文集>、<大橋驟雨>。