五歲生日快樂,福衛三號

2011/04/14 | | 標籤:

2006年4月15日我國國家太空中心(NSPO)和美國大學氣象聯盟(UCAR)合作的福爾摩沙三號衛星於美國加州的范登堡空軍基地發射成功,預計執行為時5年的科學任務,這是全世界第一套透過全球定位系統衛星GPS的掩星現象,觀測大氣層垂直剖面之溫度、壓力、含水量和電離層的衛星系統,福衛三號由六顆微衛星組成,建構出一個全球大氣即時觀測網,有科學家形容:福衛三號是台灣獻給地球的大禮物,是研究地球氣象、氣候的最佳工具,今年2011年4月15日正好是福衛三號發射升空的五周年紀念日,我們要對福衛三號說聲:生日快樂。

福衛三號模擬畫面(取材自陳正一等,2006)

福衛三號模擬畫面(取材自陳正一等,2006)

福爾摩沙三號計畫又稱之為「氣象、電離層及氣候之星系觀測系統」(Constellation
Observing  System for Meteorology、Ionosphere and Climate),簡稱為FORMOSAT-3/COSMIC計畫,五年來最重要的成就是提供全球大氣垂直剖面之溫度、壓力、含水量和電離層資料,猶如建構2000多個高空探空站一般,先簡單說明福衛三號的掩星原理:

福衛三號掩星原理(取材自陳正一等,2006)

福衛三號掩星原理(取材自陳正一等,2006)

GPS衛星在約2萬公里的高空不斷發送電磁波訊號,而福衛三號的軌道高度約為800公里,相對靠近地表,如上圖所示,當福衛三號看到GPS衛星在地球表面附近時(就像我們看到日落或日出的狀態),福衛三號收到的GPS電磁波是穿越過電離層和大氣層的,這些電磁波會受到大氣的影響而折射和延遲,而影響大氣折射率的因素大致上有溫度、氣壓、含水量和電離子濃度等,因此可以利用GPS訊號折射和延滯情形反演大氣的狀態,隨著衛星的運動,訊號穿透大氣層的高度也會改變,這樣就可以觀測出垂直高度上的大氣剖面,整個GPS系統有24顆衛星,而福衛三號星系有6顆,所以,一天裏頭會有許多時間觀測到掩星的狀態,福衛三號大約可以提供每天2000多筆觀測資料,目前雖然有部分衛星因為電池老化的問題而失去作用,但使用五年的衛星目前還可以提供1500筆以上的資料實在是物超所值了。

福衛三號星系的軌道(取材自http://tacc.cwb.gov.tw)

福衛三號星系在軌道上運轉已經5年了,根據國家太空中心的資料迄今共計接收到大氣資料256萬筆,電離層264萬筆,目前全球總共有55個國家使用於相關氣象預報及學術研究,成績斐然,被國際間譽為「最精準的太空溫度計」,尤其是在大氣數值模式預測方面,將福衛三號資料導入後對預報有5%~10%準確度的提高,這是相當不容易的成就。

其實只要有興趣也可以自己申請福衛三號資料庫的帳號進行相關研究,尤其是高中生可以用來做為科展的數據資料,相關申請可以到http://tacc.cwb.gov.tw申請。

福衛三號的基本資料如下:(取材自維基百科)

  • 組成:由六顆微衛星組成一個星系(Constellation)。
  • 重量:每一顆約重62公斤(包含燃料)。
  • 尺寸:外型呈圓扁柱形,直徑約103公分,高約16公分
  • 供電系統:有兩片圓形太陽能電池板,分別展開121度和59度。
  • 軌道型態:繞極軌道,高度約700-800公里,傾角72度(平行赤道為0度)。
  • 繞地週期:約 100 分鐘。

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參考文獻:

  1. 陳正一、顏隆政、傅載豪、林瑤章、張友信、蔡東宏(2006),世界新氣象─福爾摩沙衛星三號星系,國研科技第十一期 ,2011/4/14
  2. 維基百科–福爾摩沙三號衛星條目

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