新創事業想對人造衛星產業進行破壞性創新

作者 | 發布日期 2016 年 09 月 19 日 8:47 | 分類 尖端科技 , 航太科技 follow us in feedly
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人造衛星相關應用已經很普遍,如今任何人打開 Google 地圖都能輕易瀏覽衛星空照圖,而人造衛星的數量也與日俱增,過去 5 年來全球積極發射人造衛星,使得人造衛星總數增加了 40%,人造衛星空照用來大至監控全球暖化,小則用來觀測農田資訊等,似乎已經是個相當成熟的產業,不過,還是有新創事業想要在這個領域進行破壞性創新。



總部位於舊金山的新創事業「行星」(Planet),目前所擁有在太空軌道中運行的人造衛星數量高達 62 個,並計畫在 2016 年底達到 100 個,其發射人造衛星的頻率與速度可說無人能及。行星公司想要對現行昂貴的人造衛星產業進行破壞性創新,讓人造衛星變得跟消費性電子產品一樣與時俱進。

這一切要回到兩個共同創辦人威爾馬修(Will Marshall)與克里斯波修詹(Chris Boshuizen)還在美國航太總署(NASA)工作的時候,2010 年時,這兩位 NASA 航太工程師察覺到,他們口袋裡頭的智慧型手機,就運算效能而言,已經比太空中的絕大多數人造衛星或其他裝置來得更強,而且智慧型手機就許多方面來說,跟人造衛星的基本零組件需求雷同,譬如電池、GPS、無線傳輸等,只差裝上個在太空中供電的太陽能板,以及在太空中調整軌道的系統。

兩個有點瘋狂的工程師決定真的把手機發射到太空,這項計畫當然沒有經過 NASA 核准。兩人自己把手機放上業餘火箭發射,看手機能不能承受升空過程的震動、G 力變化,以及太空中的真空環境,顯然經過摔落、碰撞測試的商用手機都能輕鬆應付這些挑戰。

於是,兩人正式向 NASA 提案,要正式測試把手機發射到太空中的可行性,2013 年,NASA 進行這項計畫,由兩人主導,在前往國際太空站的補給火箭上,挾帶 3 支 Google Nexus 1 手機一起發射升空,然後在國際太空站處把手機釋放到太空,成了 3 個小小人造衛星,手機在太空中拍照,地面的業餘無線電玩家可接收它回傳的照片,而總共發射成本不過 3,500 美元。

雖然手機鏡頭拍攝的地面照片解像度超低,幾乎完全無用,但是這次成功帶給兩人全新的觀念,過去人造衛星所費不貲,發射一顆人造衛星往往要規劃一整年,但是手機一年下來已經出了新機種,運算效能與各方面規格都大幅提升,如果人造衛星能變得像手機一樣,造價(相對)便宜、常常發射、年年更新呢?於是兩人就與另一位 NASA 工程師合作,創立行星公司。

 

有助投資與避險

現行能拍攝高解析度圖像的人造衛星配備大型望遠鏡,使得人造衛星的大小有如一個房間那麼大,增加體積重量也就增加了發射成本,而高解析度的代價是一次只能拍攝很小的區域。

此外,人造衛星雖然在高空軌道運行,但是軌道上並非完全真空,受到微小空氣阻力的影響,人造衛星會慢慢減速、失去高度,一般人造衛星為此得配備小小推進器,把自己重新推回軌道。

行星公司則打算對這樣的傳統人造衛星進行破壞式創新,所發射的人造衛星,其實差不多就只是把手機加上太陽能板、調整方位用的電動馬達以及小小望遠鏡,由於構造簡單體積小,可以在前往太空補給等各種任務的火箭上找個小空間塞一塞「搭便車」發射,能大為減低發射成本,也提高發射頻率。

而當人造衛星失去速度往下墜落,反正造價與發射成本低,行星公司就乾脆讓它們墜落為天上流星,發射新的上去就好,行星公司總共發射 133 顆人造衛星,大約發射後 2 年就會墜落,目前功能還可運作中人造衛星有 51 個。

行星公司的衛星所拍攝到的影像,遠遠不如 Google 地圖那樣清晰,頂多能看到建築物,卻看不清楚馬路上的汽車,但行星公司也並未打算與 Google 地圖等服務競爭,而是打算以量取勝,雖然行星公司的單一人造衛星拍攝的圖像不怎麼樣,但龐大的數量讓它們能整天即時監控整個地球,同時,行星公司也相當幸運,適逢機器學習發展突破,可用機器學習技術,讓電腦自動從龐大的影響資料中抓出關鍵的變化。

說起全球監控,許多人第一時間想到的可能是監測全球氣候變遷、樹木數量變化等環境方面的運用,不過商業上也有許多可能的運用方式,例如目前全球原油市場的數據越來越難掌握,但若有衛星對準全球所有油槽整天監控,進進出出都隨時在掌握中,那麼對原油供需的實際情況就瞭若指掌,顯然會在投資與避險等方面佔有極大優勢,過去監控的辦法是用直升機空拍,如今行星公司的衛星陣列可以代勞。

 

將衛星服務廉價化

另一方面,若有衛星整天監測貨櫃入港或是廠房的貨車數量,就能推估出貨量,不容易被企業膨風的灌水數據欺騙。產業界一向詬病中國產業經濟數據完全不可信,若有了這樣的利器,更能準確估算。

新創事業軌道洞見(Orbital Insight)就打算利用這樣的圖資搭配演算法來進行產業數據推算,過去 5 年來,軌道洞見監測一家美國主要服飾通路的停車場,並以演算法計算停車場出入狀況與業績之間的關係,根據軌道洞見的監測,該通路最新一季尚未出爐的業績應該是增加的,但市場則預測下降,若軌道洞見的演算法正確,股市投資者可利用這樣的資訊贏過市場而賺上一筆。

行星公司的圖資也可用於農業領域。美國農業部每年預估糧食產出,其誤差率大約為 4%,衛星影像新創事業笛卡兒實驗室(Descartes Labs)則計畫利用衛星空照來做出更準確的預測,笛卡兒實驗室利用的是光譜分析,植物的葉綠素吸收大多數除了綠色以外的可見光譜,所以看起來是綠色,此外也葉綠素也不吸收近紅外線,因此可以用近紅外線光譜來看植物的葉綠素密度如何,高密度表示植物長得好,依此可推斷日後收成,笛卡兒實驗室宣稱其演算法可預測糧食產出誤差只有 2.5%。

預測準確度提高不僅可供政府農糧政策參考,更能對操作糧食期貨的投資人大有助益。不過,笛卡兒實驗室目前使用的影像品質相當差,要更準確預測,需要再更好一點的影像,而行星公司的影像可滿足需求,因此笛卡兒實驗室開始轉換為使用行星公司的影像。

加拿大新創事業農夫鋒刃(Farmers Edge)則專注於改善單一農田的產出,農地上不同位置的土壤狀況不同,需要不同的施肥才能最佳化作物產出,過去農民要知道哪裡得施怎樣的肥料,得把農田劃分為方格區域,一格格一年年的測試,農夫鋒刃則以衛星影像直接分析土壤成分,傳送訊號給農人的施肥機,在不同地點自動施放不同成分比例份量肥料,可精準施肥達到最大效果,又不會施肥過度,而能節省肥料成本,並減少肥料流入水體造成的污染。

人造衛星至今已經為人類帶來許多應用,讓我們看見雨林的破壞、氣候變遷造成的諸多改變,也看見伊斯蘭國破壞了伊拉克的古蹟,甚至北韓用高射砲「砲決」都歷歷在目。行星公司打算讓人造衛星更便宜、更多、更新、更頻繁,是否能成為市場的破壞者,將許多衛星服務廉價化,就讓我們拭目以待吧。

(首圖來源:行星公司) 

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