我們該如何應對當今一些最嚴峻的挑戰呢？儘管這個問題的答案通常圍繞在地面上的解決方案，但有些創新者已經把目光投向太空以尋求突破。
其中一家公司是 Plan-S，專注於透過設計、建造與運作衛星星系來解決地球上的挑戰。該公司的使命是透過永續的太空科技改善地球上的生活。
「Plan-S 的創立宗旨是讓太空科技更快速、更容易取得，並且發揮更深遠的影響力。」該公司系統工程師 Umut Kızılyamaç表示。「我們看到了衛星物聯網 (IoT) 與地球觀測領域對於敏捷、商業導向解決方案的需求，而本公司正是為此而成立。」
至於其太空科技能帶來哪些類型的效益，Plan-S 表示這些優勢可歸納為三大類：
- 環境效益。Plan-S 的 Observa 系列地球觀測衛星可用於監測森林、水域生態系及農業用地等環境，因而衍生出廣泛的應用領域。「例如，透過多光譜影像分析植被健康狀況，我們能協助預防農作物損失、偵測非法濫伐，以及監測乾旱高風險地區，從而支持更永續的土地與資源管理。」Kızılyamaç 說道。
- 經濟效益。Plan-S 的 Connecta 物聯網網路協助偏遠地區或基礎設施不足的產業，以具成本效益的方式實現衛星連線。此項技術亦透過智慧電表連線促進電力有效分配，讓能源供應商得以在降低營運成本並盡可能減少大型基礎設施投資的情況下擴展服務。
- 社會效益。Plan-S 的衛星物聯網與直連衛星技術，有助於在自然災害導致地面通訊網路中斷時，維持通訊管道暢通。在這些時刻，Plan-S 的技術可供救援人員使用，以「確保社區在最關鍵的時候保持聯繫，協助拯救生命並加速災後重建工作。」Kızılyamaç 表示。
Plan-S 農業監測太空服務的範例
克服通往新太空經濟之路上的障礙
Plan-S 透過衛星技術改善地球生活的使命，將帶領公司邁入新太空經濟 (NSE)，該領域預測太空產業將加速商業化，以及更多民營企業將協助推動太空探索。藉由自身的努力，Plan-S 希望透過降低太空探索的進入門檻，同時加速地球上的數位轉型，對新太空經濟產生重大影響。
要達成這些目標，需要最先進的技術與產品，在最佳化性能與滿足任務需求 (例如衛星星系覆蓋範圍與重訪時間) 之間取得平衡，同時將成本與開發週期降至最低。
「此外，無論是連線任務還是地球觀測任務，每一種任務類型都伴隨著獨特的限制，例如鏈路預算、掃描寬度、功率限制以及法規邊界。」Kızılyamaç 表示。「另一項關鍵挑戰是管理各子系統之間的互動，例如確保在不同軌道平面與 β 角下有足夠的發電，同時不影響天線覆蓋範圍或熱平衡。」
為了克服這些障礙並為 NSE 鋪路，Plan-S 倚賴 Ansys (現已與 Synopsys 合而為一) 的模擬解決方案，例如 Ansys Systems Tool Kit (STK) 數位任務工程軟體。「STK 軟體在克服這些挑戰中扮演關鍵角色，因為它能讓我們在整合環境中模擬並評估多種設計變數。」Kızılyamaç 說道。
STK 軟體協助 Plan-S 團隊最佳化設計，並改善從初期設計到營運階段的各種流程。
數位工程如何協助 Plan-S 實現軌道創新同時帶來實質影響
「在 Plan-S，我們的數位工程策略著重於跨多個工程領域運用模擬工具，藉此最佳化衛星與星系設計。」Kızılyamaç 表示。作為其中一環，公司會針對整體設計進行全面的熱分析、結構分析、模態分析與輻射分析，也會對特定衛星子系統 (如天線、接收器、太陽能板與推進系統) 進行分析。這「讓我們能輕鬆分析某個子系統的單一變更如何影響整個系統。」Kızılyamaç 說道。例如，STK 軟體可用於研究特定機動操作期間的發電情況及其對子系統產生的影響，且全部能在同一平台內完成。
透過結合這些模擬分析，Plan-S 團隊能夠在驗證任務需求的同時，最佳化子系統之間的互動。因此，Plan-S 不僅能快速發現並修正潛在問題，還能「確保衛星在軌運行的可靠性與效能。」Kızılyamaç 表示。「STK 軟體在 Plan-S 的多個任務階段中都是不可或缺的工具。」
另一個範例是任務規劃與分析。在發射前，Plan-S 會使用 STK 軟體在虛擬衛星上模擬設計參數。透過這種方式，團隊可以規劃衛星初始過境、分析地面站通聯、確認適當覆蓋範圍，並模擬發電效能以界定操作限制、管理電力供應，以及確保從地球到軌道運行的平穩過渡。藉此，Plan-S 能夠找出符合任務目標的潛在衛星配置，並透過權衡分析與可用發射時程選擇最終設計。
以具體案例來說，可考慮地球觀測與成像衛星的任務規劃。在這裡，Plan-S 使用 STK 軟體實現「精確判定影像拍攝的時機與姿態角度，從而成功獲取目標區域影像。」Kızılyamaç 表示。STK 軟體亦用於評估成像設備在蝕期通過或機動期間與太陽的交互影響，並規劃整體運作以最大化成像範圍。
Plan-S 也將數位工程解決方案應用於衛星運作期間的碰撞風險管理工作。Plan-S 團隊有時必須採取行動以避免由高風險近距接近所引起的潛在碰撞。為了判斷應採取何種行動，Plan-S 使用包含 STK 軟體中Astrogator 功能在內的工具，計算潛在的軌道機動方案，並視需要與其他單位協調。透過此方式，Kızılyamaç 表示 Plan-S 能確保「該軌道機動在將碰撞風險降到最低的同時，不會增加其他近距接近的可能性。」
Ansys Systems Tool Kit (STK) 數位任務工程軟體分析 Plan-S 現有 Connecta 物聯網 (IoT) 衛星網路在新增地面站後的系統反應時間
這些並非數位工程助力 Plan-S 成功的唯一方式。展望未來，Plan-S 計畫在新的軌道平面上部署其衛星星系，包括太陽同步軌道 (SSO) 與中傾角軌道。為達成此目標，Plan-S 現已取得一項專利設計，可協助最佳化其衛星的太陽能板傾斜角度。Kızılyamaç 表示：「這是一項能在所有這些軌道上產生足夠電力，同時不影響衛星上六種不同天線的天線波束圖的設計。」STK 軟體的發電工具協助 Plan-S 成功開發此專案並取得此項專利。
邁向新太空未來
談到 Plan-S 採用 Ansys 軟體的效益時，Kızılyamaç 表示：「最終，模擬技術協助我們降低設計過程的風險、縮短開發週期，並確保最終的星系同時達成技術與運作目標。」
這些效益將持續推動 Plan-S 在未來保持領先，因為公司計畫於 2025 年再發射九顆衛星，不僅將擴展 Connecta 物聯網星系，更將啟動地球觀測星系 Observa。
一張展示 Connecta 物聯網網路星系潛在能源應用的圖片
每一次發射都讓 Plan-S 更接近其願景：作為頂尖的太空科技公司，協助人類邁向以衛星為基礎的解決方案時代。
前往我們的「模擬太空」網站，瞭解更多運用 Ansys 多物理模擬解決方案革新太空產業的公司。
