從星際看見海事產業的未來

海洋的重要性在我們日常生活中無所不在，即使一開始可能不那麼明顯。「您在客廳看到的十樣東西中，有九樣曾經橫渡海洋而來。」PierSight 的共同創辦人暨執行長 Gaurav Seth 說道。Seth 對地球海洋的重要性非常重視。他的公司致力於讓海上的人類活動全面可視化，以保護環境並提升海事商業效率。

保護海洋並非易事，因為全球海洋上存在各式各樣的威脅 — 從海盜行為到阻礙全球貿易的航道阻塞等無所不在。我們今日面臨的一項緊迫挑戰是石油洩漏偵測。石油洩漏會造成嚴重的環境緊急事件，不僅影響自然生態，也衝擊依賴環境維生的人們。

能夠快速地偵測石油洩漏至關重要，以及時應對並將其造成的破壞降至最低，包括對生物多樣性、棲地喪失、在地經濟與人類健康的傷害。

快速的偵測與應對流程對於專屬經濟海域 (Exclusive Economic Zone；EEZ) 的監控挑戰同樣必要。EEZ 涵蓋廣大的海域，需進行嚴密監控以防範多種威脅，包括非法、未通報、未規範漁業、人口販運及恐怖行動等。

為了解決這些問題，各國需要一種精確、持續且能涵蓋大範圍的監控方式。換句話說，我們需要一種能夠長時間持續監控的海事監視方式。PierSight 對此挑戰的解方是什麼？透過位於星空的解決方案 — 衛星，來守護海洋。

為什麼 SAR 與 AIS 衛星是持續性海洋監測的關鍵

PierSight 所描繪的海事產業持續監控願景，其核心在於合成孔徑雷達 (SAR)與自動識別系統 (AIS) 衛星的結合。

Seth 簡單說明這些技術如何運作時，首先將 AIS 比喻為類似手機上的應用程式，可以即時分享位置資訊。在海事產業中，AIS 衛星會接收與唯一識別碼綁定的位置訊號，以辨識船隻的所在位置。然而，單靠 AIS 並非完整的解決方案，因為不法份子可能關閉 AIS 訊號，或試圖欺騙系統誤認其所在位置。

為了克服這項缺陷，海事產業會使用地球觀測 (EO) 技術，拍攝地表影像，以確認船隻與其他關注目標的位置。但即便如此，在夜間或某些氣候條件下 (如暴風雨或濃雲密佈)，要維持持續性監控仍極具挑戰。

「這就是 SAR 派上用場的時候了。」Seth 說道。「試想一台在太空中的攝影機，還附帶手電筒...可以確保在船隻訊號消失時即刻偵測到它們。」SAR 衛星中這個比喻性的「手電筒」指的是無線電波，用來捕捉地表特性的變化，而非一般照片中的光學影像。這類無線電波成像不會受到黑暗或天氣狀況的影響。

SAR 衛星能夠持續對海洋進行成像，在太空中處理資料，並透過中繼衛星傳送有關目標位置 (如關閉 AIS 的船隻或潛在油污) 至地面。在此之後，如有需要，現有的 EO 衛星可進行高解析度成像，提供進一步資訊。 

PierSight 運用 SAR 與 AIS 衛星技術，目標是協助海事產業實現全天候成像、低延遲資料處理、無縫資料整合與 100% 海洋覆蓋。為達成這個目標，他們計畫建構一個由 32 顆衛星組成的完整星座，能提供穩定、持續且全面的監控，同時將衛星的體積與成本降至最低。

「我們希望這項技術能夠經濟實惠且普及，讓廣大商業市場都能負擔得起。」Seth 表示。為了實現這種可負擔性，PierSight 專注於為特定的海事應用領域設計衛星，從而降低設計上的限制。「接著，我們在系統設計與技術上進行創新，成功打造出全球第一顆 CubeSat 規格的 SAR 衛星。」Seth 說。「我們現在能以非常低的成本製造這些衛星，並迅速擴大量產。」

PierSight 的技術從一開始就以未來需求為出發點來設計，這是協助降低成本的另一因素。他們的衛星採用軟體定義雷達，可透過更新韌體來升級技術，不需重新發射全新衛星。與此同時，PierSight 也正在為客戶打造一個下游應用平台，提供可行動的警示與見解資訊。

儘管 PierSight 的目標如其產品一樣清楚且一致，但要實現這些目標並不簡單。首先，太空是一個資源密集型產業，產品通常需要長時間與大量資金才能實現。在如此長的前置期下，要取得資源並證明您的願景也非常困難。此外，太空是一個極其嚴苛的環境。「只要一件事出錯，您所有的美意與努力都可能被太空徹底摧毀。」Seth 表示。為了應對這些挑戰，PierSight 選擇使用 Ansys 模擬軟體。

PierSight 如何運用模擬軟體推動產業前進

「模擬是非常重要的一件事。」Seth 表示。「若要做出精準的工程設計，就必須事先進行精準的模擬。」

例如，PierSight 能夠透過 Ansys Systems Tool Kit (STK) 數位任務工程軟體，精準視覺化任務內容及衛星在太空環境中的熱性能表現。

這類預測極為重要，因為如 Seth 所說，太空船在面對太陽時，即使是在非常小的區域內，也可能經歷數百度的溫差變化。藉由 STK 軟體，PierSight 能夠產出太陽-行星向量資料，並研究其對設計的影響。

STK 軟體還能預測未來衛星星座的潛在覆蓋範圍，這是 PierSight 客戶非常關注的一點。假設某位客戶希望確保其整個 EEZ 被覆蓋，並且能以某一頻率接收資料。透過 STK 軟體，PierSight 可以在衛星發射前模擬整個星座，準確預測未來特定時間與 EEZ 的覆蓋範圍與資料頻率，並為客戶建立視覺化範例。

PierSight 團隊也使用 Ansys HFSS 高頻電磁模擬軟體與 Ansys Workbench 模擬整合平台，來設計其太空船上的天線，包括已發射的可展開天線設計。

這些天線需承受劇烈震動，因此 PierSight 在進行 Seth 所稱「極為嚴苛」的實體震動測試之前，先透過模擬來分析天線性能，其中包括將三面板天線施加 1,500G 的衝擊力。

在比對模擬與實際震動測試後，團隊確認結果一致，證明 Ansys 軟體模擬結果具有高度可靠性。

Seth 表示，模擬結果能讓 PierSight「在進行嚴苛的太空環境測試前建立信心」，這也有助於從工程角度提升效率。

探討模擬軟體帶來的財務效益

在 PierSight 的財務目標上，使用 Ansys 軟體套件也發揮了關鍵作用。「對像我們這樣的新創公司來說，成功的機會只有一次，不論世界是否相信您的理念，是否支持您保護海洋的願景，光是要取得實現這一次機會的資金，就已經是一大挑戰。」Seth 說。「為了確保您不會在這唯一的機會中失敗，模擬就成了您的救星。所以，每一個細節都必須進行模擬，這非常重要。」此外，PierSight 也透過 Ansys 新創公司計畫以折扣價格取得這些軟體，成功節省成本。

透過這些方式，PierSight 運用 Ansys 模擬軟體，在工程與財務層面皆取得成功。但他們的成就還不止於此 — PierSight 的設計已透過 Varuna 任務展現其在實務上的價值。

模擬技術協助 PierSight 從概念到發射僅耗時九個月

PierSight 改變海事產業的目標，如今早已不只是願景。2024 年 12 月 30 日，PierSight 的 Varuna 任務 — 作為 CubeSat 規格 SAR 技術的在軌展示 — 搭載於印度太空研究組織 (ISRO) 的極軌衛星運載火箭 (PSLV) 與其 PSLV 軌道實驗模組 (POEM) 平台上成功發射。

Varuna 此任務不僅推進技術成熟度等級 (TRL)，也展現 PierSight 作為一間公司在行動速度上的驚人能力——例如，此次任務所使用的衛星僅花九個月就建造完成。而業界一般打造一顆 SAR 衛星原型的週期約為 48 個月，這代表 PierSight 在時間上減少了驚人的 81.25%。

更令人稱奇的是，在這九個月中，團隊本身也處於發展階段——起初僅有兩名成員。在這過程中，模擬軟體對這家成長中的公司來說更是一大助力。「有了模擬軟體，即使您沒有各種深層專業知識，還是能解決問題。」Seth 表示。

看見海事產業與其他領域的光明未來

Varuna 僅是 PierSight 光明未來的起點。他們的下一顆商用衛星預計於 2025 年底發射，將正式開啟商業營運。當這些商用衛星發射並組成星座後，將象徵公司邁向重大成功，因為它們將能全面產生並分享可解決客戶問題的資料。其中幾項解決方案包括：

• 透過 PierSight 的衛星星座，進行全面且即時的監控來偵測油污，從而更有效地保護海洋生態與人類
• 對 EEZ 進行持續監控，準確偵測非法捕魚、黑船與其他海上非法行為，協助私有部門、政府與非政府組織

這些並非 PierSight 的唯一目標。該團隊計畫全面採用數位任務工程的方法，目標是成為全球最大衛星製造商之一。

深入瞭解 STK 軟體如何協助您的衛星任務。