商傳媒｜何映辰／台北報導
隨著商業太空產業持續發展，全球發射任務頻率不斷提升，2026 年成為太空發射活動頻繁的一年。然而，要在太空的嚴苛環境中確保電子設備穩定運作並順暢傳輸數據，仍是重大的技術挑戰，猶如在無聲的太空中奢望「串流」般困難。
太空環境對電子元件構成多重考驗。發射升空期間，酬載物將承受約 10 到 15 個 G 的持續重力加速度（G-force），以及高達 2 仟赫（kHz）的連續震動。進入零重力真空環境後，設備中的揮發性化合物，特別是環氧樹脂和聚合物，可能會發生逸氣（outgassing）現象，影響電壓表現，增加閃絡（flashover）事件的發生機率。同時，太空中缺乏空氣對流冷卻，熱傳導成為主要散熱方式。當立方衛星（cube sat）進入地球陰影時，溫度可能從陽光直射下的攝氏 200 度以上，驟降至零下 150 度甚至更低，這種極端溫差變化每日可重複高達 15 次，讓低地球軌道（LEO）衛星每年承受超過 5,400 次極端熱循環。
此外，輻射曝露也是一大威脅。低地球軌道和中地球軌道（MEO）衛星每年通常會承受約 3 到 10 仟雷德（krad）的輻射劑量。輻射可能損壞晶片，導致電晶體鎖定在特定狀態，或使儲存單元產生位元翻轉。對於電力設備，輻射可能引起單事件柵極破壞或栓鎖效應，導致設備永久開啟。
美國太空總署（NASA）數據顯示，衛星故障很大一部分歸因於電力系統和通訊子系統，凸顯連接器在此類系統中的關鍵作用。在 2009 年至 2016 年間發射的超過 380 顆小型衛星中，有 43% 經歷了部分或完全失效。美國太空總署 2019 年的數據更指出，隨著發射頻率的加快，故障率也隨之增加。
為應對這些挑戰，設計上必須高度重視可靠性。例如，用於連接器接觸彈片的鈹銅材料，其抗疲勞性優於青銅或黃銅，即使在發射時承受高 G 力，也能維持與插針的穩定連接。最小化四點式接觸設計能確保在震動和 G 力導致微小位移時，至少有一根接觸指能持續對插針施加壓力。同時，不鏽鋼千斤頂螺絲（stainless-steel jack screws）可增強剛性，防止上升過程中的震動位移。
進入太空後，為防止逸氣及閃絡問題，可採用耐高溫材料如聚醯胺 4T（polyamide 4T）或聚苯硫醚（polyphenylene sulphide）等熱塑性塑膠，這些材料具有高漏電起痕指數（CTI），可防止閃絡燒蝕塑膠。連接器設計也需考慮洩壓孔，並加裝背殼以阻擋閃絡電弧。鈹銅觸點上的黃金鍍層則能防止氧化，確保長期性能穩定。考慮到 LEO 衛星每年數千次的熱循環，焊點設計必須能承受這種壓力。
由於在軌維修並不可行，冗餘設計成為關鍵。透過高針數連接器，可將多個針腳分配至單一電源軌或資料線，以防止微小損壞影響整個系統。儘管冗餘會增加重量，但在確保系統存活的考量下，這是值得的權衡。開發人員也已建立軟體，一旦主要路徑出現電阻增加或訊號損失的微小跡象，便能自動重新導向訊號。隨著商業現成（COTS）元件的應用增加，雖然有助於開發商，但也將風險轉移至元件製造商，因此供應商提供可靠的測試數據和文件至關重要，避免成為那 43% 失敗衛星的一部分。
