氣象衛星福衛三號十週年,接替者福衛七號升空倒數計時

作者 | 發布日期 2016 年 03 月 09 日 17:53 | 分類 航太科技 follow us in feedly

台灣雖然沒有像大國那樣有派出太空人進行宇宙探索任務,但在衛星領域方面有福衛系列,目前仍有福衛三號擔任氣象觀察任務,在世界氣象預報上擔任重要角色。而接續福衛三號的福衛七號依既定的腳步完成發射前的準備,預計最快今年底將發射升空。




國家太空中心趁著辦學術研討會時安排一段福衛三號十週年的片段,慶祝這顆氣象衛星升空十年。福衛三踸首創用 6 顆微衛星的組合,用 GPS 掩星技術來觀測大氣中垂直的水氣狀況。福衛三號自 2006 年 4 月 15 日發射迄今屆滿十週年,已收集全球超過 1 千萬筆(大氣 600 多萬筆和電離層 400 多萬筆)資料,提供全球 83 個國家,超過 3,000 位專家學者進行氣象預報、氣候變遷、太空天氣與其他相關科學研究使用。並且能夠校正其他氣象衛星觀測的紅外線或是微波數值。

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▲ 福衛三號最重要的 GPS 掩星技術,觀測大氣的雲層狀況。

GPS 掩星技術與 GPS 導航技術都是接受天上的 GPS 衛星發射的訊息,只不過 GPS 掩星技術不是在地面接收,而是在比 GPS 衛星更高的位置接收 GPS 訊號,看穿過雲層後受到的影響,來判斷雲層的狀況,進而能用在氣象預報上。想不到 GPS 訊號,由於經過雲層,由於有氣溫、濕度狀況會影響到訊號接收狀況,而可以用到氣象觀測上了。

 

福衛三號對氣象研究和觀察

氣象單位歐洲中期預報中心 ECMWF 分析 2012 年資料顯示,福衛三號資料量僅佔天氣預報所有使用資料的 2~3%,對減少預報誤差的貢獻度已由 2008 年的 8.5% 大幅提升為 10%,貢獻度排名前五名。目前除我國中央氣象局外,加拿大、美國、英國、日本、澳洲、南韓、歐盟等重要氣象預報單位,均已將福衛三號資料納入其氣象預報作業系統中。全球對於即時掩星資料的需求日益增加,世界氣象組織(WMO)更公開肯定掩星資料的效益,世界上鮮少有氣象衛星觀測資料,能如此迅速廣泛受到各國重視。相比其他國家投入巨大的太空研究資源,台灣能夠做出相當高比例的貢獻算是相當難能可貴的事情。

颱風經常造成台灣重大災情,而福衛三號觀測資料已被驗證可有效提高颱風路徑與強度的分析。中央氣象局使用氣象區域預報模式對莫拉克颱風進行系集預報,驗證福衛三號資料可以提升侵台颱風路徑及劇烈降雨預報能力;國研院颱洪中心針對 2012 年 23 個颱風統計分析顯示,福衛三號資料對颱風路徑 24 小時預報的準確度可提升 10%。另外,惡劣太空天氣變化會造成電離層濃度的急劇改變,進而影響通訊、定位、導航的品質與準確度。我國科學團隊利用福衛三號的電離層觀測資料,首次完整觀測全球電離層電子濃度三維結構與變化,建構第一個全球電離層天氣監測與預報同化模式,領先世界,並首次建構完整全球閃爍指數經驗模式,未來可應用於通訊、定位、導航的品質與準確度之評估和改善。

 

接替的福衛七號最快年底升空

太空中心也趁機順便更新接續福衛三號衛星的福衛七號狀況,已經進入整合測試階段。除了 GPS 系列之外,還會配備第二套衛星導航系統,如歐盟的 GALILEO 或是俄羅斯的 GLONASS 系統。第一階段總共 6 顆微衛星預計最快今年底,或是在明年初委託 SpaceX 發射。第二批 6 顆微衛星加上備用衛星 1 顆,預計在 2018 年發射,壽命 5 年。第一批軌道角度為 27 度,鎖定氣象變化較大的赤道地區,第二批微衛星軌道角度 72 度。福衛七號升空後,將會提升觀測數值達五倍之多。

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▲ 福衛七號模型

事實上就原先的設計壽命,福衛三號已經運作十年了,算是超過原先設計壽命。而就福衛三號收集到的數據項目也顯示衛星已經老化,比起全盛時期每天 2,500 筆的數據,現在一天只有 500到 800 多筆。而有一顆微衛星因電池因素失聯,實際只有五顆微衛星運作。期待未來接續的福衛七號能夠替換老化的福衛三號,擔負台灣氣象觀測任務的重責大任。

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▲ 福衛七號太空模擬圖。(Source:國家太空中心)

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