福衛七號深藏科學奧祕,7 大關鍵問答解讀玄機

作者 | 發布日期 2019 年 06 月 23 日 14:00 | 分類 天文 , 航太科技 follow us in feedly


福衛七號即將在台北時間 25 日升空,接棒在太空服役已逾 13 年的福衛三號,未來不只能幫地球量體溫、還能一併量測濕度、壓力、電子密度等物理參數,預測颱風路徑的準確度更可提升 10%,功能將更強大。

福衛七號藏有深層的科學奧祕,有七大關鍵可以掌握其中玄機。

一、什麼是掩星技術

「掩星技術」最初使用在 1965 年火星的探測,其後也應用於其他如金星、月球等大氣層探測。

由於大氣層下厚上薄,就像插入水杯的筷子會發生折射現象一樣,光進入大氣層後也會偏折,而「掩星技術」就是透過分析光的偏折來推估大氣密度,反推出地球上空的溫度、氣壓、濕度或電子密度等數據。

福爾摩沙衛星三號(福衛三號)與七號是目前全世界唯二利用「掩星技術」進行觀測的衛星星系,可以蒐集到從地面垂直向上、離地面 60 公里高空之間,每 100 公尺的溫度、壓力和水氣資料。

二、福衛七號的科學酬載

福衛七號有 2.0 版的「太空中最精準的溫度計」之稱,主要酬載是無線電掩星接收儀,能接收全球定位衛星發射的電磁波訊號。

此外,福衛七號也搭載離子速度儀與無線電射頻信標儀兩項酬載,其中離子速度儀的主要功能是量測現場的離子密度、速度與溫度;而無線電射頻信標儀是用來量測電離層閃爍,進而得到電離層異常區的分布。

三、福衛七號為何是 

氣象衛星顆數越多,所獲取的全球大氣資料就越多、越均勻,有助於提升氣象預報的準確性;然而衛星計畫需考量預算、研製時程、資料數、資料均勻度以及衛星星系部署時程等,經由擇優分析,福衛七號最後選擇 顆作為星系的衛星數。

從 2010 年台美雙方簽署合作協定開始,福衛七號計畫耗費近 10 年時間,總經費約新台幣 32 億元。

四、為何福衛五號軌道高度是 720 公里,福衛七號卻是 550 公里?

台灣第一顆自主研發的福衛五號是光學遙測衛星,選擇 720 公里太陽同步軌道,就是衛星的軌道面永遠以相同的角度面對太陽,衛星每次都是在相同的時間經過地球同一地點的上空,因此可以達成兩日再訪的目標。

福衛七號的目標是搜集均勻分布在中低緯度的大氣資料,完成軌道佈署後,枚衛星會分別分布在 個軌道面上,搭配 GPS 和 GLONASS 可蒐集南北緯 50 度內的掩星資料,每日提供約 4,000 筆資料,其任務軌道在 500 至 850 公里之間可達成任務目標。

五、為何福衛五號在加州發射、福衛七號卻在佛州發射?

福衛五號由美國西岸加州的范登堡空軍基地向南偏西發射,可以達到 98.28 度的軌道傾角;而福衛七號由美國東岸佛州的甘迺迪太空中心向東偏南發射,可以達到 24 度的軌道傾角,且第一節火箭(如果不回收的話)不會危及附近居民人身安全,福衛七號預計運作壽命 年。

另外,執行這次發射任務的獵鷹重型火箭,將同時搭載 24 顆衛星奔向太空,在 個不同軌道分批釋出,也是美國空軍首次利用獵鷹重型火箭發射衛星,成為全球矚目焦點。

六、福衛七號需要 19 個月部署星系

福衛七號搭乘獵鷹重型號(Falcon Heavy)火箭發射升空後,將衛星群停留在不同高度但相同軌道面運行,計畫發射高度為離地 520 至 550 公里,發射後軌道面總共展開 300 度,但每天與任務軌道的偏轉角度僅 0.66 度,預計全部布建完成需時 19 個月。

雖然需要一年多的時間進行「佈軌任務」,福衛七號 顆微衛星才能順利、準時「各就各位」平均分配到地球的 個軌道面,將以傾角 24 度環繞軌道,然而它們在部署期間仍然可以量測以獲得所需的大氣資料。

七、福衛三號

福衛三號在 2006 年 月 15 日發射升空,任務壽命 年、設計壽命 年,已服役逾 13 年,福衛三號過去一天能蒐集到 2,500 筆數據,但因電池失效,目前只剩下不到 500 筆。

不過,福衛三號可以收集地表量測沒辦法做到,或是如太平洋等海洋中央、極區等無法設立很多氣象站的地方,透過福衛三號資料,就能彌補這部分缺漏。

迄今福衛三號已蒐集超過 1,000 萬筆氣象資料,免費提供給全球 83 個國家地區、3,000 名以上專家學者,進行氣象預報、氣候變遷、太空天氣和其他相關的科學研究,可以說是台灣的國民外交功臣之一。

(作者:林孟汝;首圖來源:國家太空中心

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