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福衛七號要發射了!但你知道它上太空要幹嘛嗎?

福衛七號在國家太空中心整裝待發,只差美國一聲通知,就能啟程前往美國佛羅里達州,由 Space X 公司的獵鷹重型號(Falcon Heavy)火箭發射升空!

但,你知道它上太空要幹嘛嗎?

自從福衛三號 2006 年升空以來,天天為全球提供天氣觀測資料,盡心盡力替台灣做好國民外交,至今也高齡十三歲了。什麼時候才能退役,過著悠閒的退休生活呢?準備多年的福衛七號就是來接棒的,等到成功就位後,就能接替福衛三號的工作囉!

福衛七號模型。圖/科技部提供

福衛七號在太空中怎麼觀測氣象呢?

福衛七號是由臺灣的國家太空中心(National Space Organization,NSPO)與美國的國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)共同執行的合作案。主要任務是延續福衛三號,以無線電掩星技術(Radio Occultation)進行氣象觀測。

那「無線電掩星技術」是什麼咧?衛星要怎麼在幾百公里的高空中觀測天氣呢?

無線電掩星技術利用的是電磁波在經過不同介質時,因為傳播速率不同,而使傳播路徑發生折射現象的原理。衛星上搭載全球定位衛星(GPS)訊號的接收器,GPS 的無線電訊號傳送到衛星前,會受到電離層與大氣層的折射,因此透過接收到的訊號回推折射情形,就能進一步計算出溫度、壓力和濕度等參數的垂直分布資訊,是我們每天氣象預報的重要資料來源呢!

福衛七號和福衛三號一樣,由 6 顆衛星構成星系,讓觀測可同時覆蓋地球各區,提供即時且完整的三維觀測資料。不同的是,福衛三號是由重約 62 公斤的微衛星組成,每顆衛星的軌道都會經過南北極,收集的資料均勻來自地球各緯度;而福衛七號的衛星每顆重約 300 公斤,部署在低傾角的軌道,衛星繞行平面和赤道平面的夾角小,因此能提供密集的中低緯度氣象觀測資料,將對台灣的氣象預報準確度帶來更大的幫助。

除了掩星觀測,還有什麼功能?

當然這麼辛苦的發射衛星上太空,如果只有一個功能就太可惜啦!福衛三號和福衛七號都有額外搭載其他科學儀器,稱為科學酬載。像是福衛七號就還有搭載離子速度儀(Ion Velocity Meter, IVM)和無線電射頻信標儀(Radio Frequency Beacon, RFB),前者的量測資料能幫助掩星資料反演的準確度,而後者則是幫助研究電離層的結構。

本次福衛七號的計畫,除了和美國合作的 6 顆任務衛星,還包含一顆自主衛星──獵風者號。這顆衛星完全由台灣自行研發,包括 4 項衛星關鍵元件、過氧化氫衛星推進模組,和全球衛星導航系統無線電反射訊號接收儀(GNSS-Reflectometry, GNSS-R)。GNSS-R 的功能為接收 GPS 的「直射訊號」和被海面反射的「反射訊號」,藉由比較兩種訊號的強度與結構差異,可推算出海面風速、波高等資料,有助於了解颱風結構的發展。再搭配前述衛星星系的掩星觀測資料,未來對於颱風強度與路徑的預測就會更準了!

未來對於颱風強度與路徑的預測就會更準了!颱風瑪莉亞。圖/中央氣象局颱風資料庫

回顧過去,展望未來

台灣從 1991 年開始發展第一期太空計畫,從無到有建立太空團隊與硬體設施,成功發射了任務為科學實驗的福衛一號、負責地球遙測的福衛二號與觀測氣象的福衛三號,奠基我國太空發展的基礎;2004 年進入第二期太空計畫,開始建立初步的自主研發能力,成功發展第一顆完全台灣自製的福衛五號,帶來高解析度光學遙測影像,並完成預計今年發射的福衛七號氣象衛星星系。

福衛一號(左起)、二號、三號及五號模型。圖/科技部提供

接著,就是最新的第三期太空計畫!接下來十年(2019-2028),科技部將投入新台幣 251 億元的經費,再接再厲發展 10 枚衛星,分別是 6 枚先導型高解析度光學遙測衛星、2 枚超高解析度智能遙測衛星與 2 枚合成孔徑雷達衛星,並推動向外太空探索的研究。

科技部預計這一系列衛星提供的即時影像與資料,對於災害監測、環境變遷、國土安全等問題帶來重要幫助,期望藉著發展這些衛星,結合產學研界研發能量,帶動尖端技術的發展,最終厚實台灣的太空產業。

你對太空計畫的方向、內容或是執行成果有什麼意見嗎?關於這些已經發射及尚在規劃的衛星們有什麼疑問嗎?

科技部長陳良基將於 2019 年 2 月 21 日(星期四)晚上 8:00,在科技部臉書直播開講,由泛科學專欄作家廖英凱擔綱主持人,談談台灣的太空計畫,歡迎來發問!

編輯報好康:只要你的問題被部長挑選回答的捧油,就有機會獲得精美禮物,甚至受邀至國家太空中心欣賞福衛七號發射實況喔!

 

參考資料:

  1. 國家太空中心:福爾摩沙衛星七號 │ 計畫簡介
  2. 中央氣象局太空天氣作業辦公室:掩星技術(Radio Occultation)
  3. 國家實驗研究院:全球衛星導航系統無線電反射訊號接收儀(GNSS-Reflectometry, GNSS-R)
  4. 進一步探索福衛七號衛星
  5. 科技部 FB,〈飛向宇宙.浩瀚無垠 第三期太空計畫啟動!

 


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關於作者

劉馨香

陽明生科系畢業,喜歡腦、神經與心智。人設在假文青與真科青之間徘迴。

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