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「福衛七號」科學小百科
2019/04/15
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福衛七號屬氣象衛星,由科技部國研院太空中心與美國國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)共同執行太空衛星計畫,福衛七號是6枚任務衛星構成的星系,相較福衛三號能提供更多的氣象觀測資料,更被視為2.0版的「太空中最精準的溫度計」,有助於提升國內氣象預報準確度及颱風路徑、強降雨等劇烈天氣預測的準確度。
 
 
1.   福衛七號是用掩星技術增進氣象預報準確度,何謂掩星技術?
 
全球定位衛星發射的電磁波訊號經過大氣層時,會因為穿透不同溫度、壓力或濕度的空氣層,而產生轉向、變慢、減弱等現象。只要分析福衛三號和七號接收到的訊號特性,就能反過來推出地球上空的溫度、氣壓、濕度或電子密度等數據。
 
掩星技術示意圖
▲掩星技術示意圖
 
福衛三號及福衛七號的比較
福衛三號與福衛七號比較圖
▲福衛三號與福衛七號比較圖
 
2.   福衛二號及五號是遙測衛星,福衛三號及七號是氣象衛星,其任務差異為何?為何福衛二號、五號只要一顆,福衛三號、七號卻要六顆?
 

 福衛二號、五號是光學遙測衛星,可以對地表進行取像,福衛三號、七號則是透過掩星技術得到大氣資料,提供氣象預報使用。

 

過去高性能遙測衛星價格昂貴,而且除了部分國防或是災害對影像資料有即時性需求外,許多取像對時間的要求並不急迫,因此一顆衛星足以滿足任務需要。

 

然而隨著科技的進步,遙測衛星的價格逐漸下降,所以有許多商業衛星遙測公司提出大規模衛星星系部署的計畫,未來遙測衛星可以對同一地區每日多次再訪,也開啟了新型態的衛星影像應用。未來台灣遙測衛星也將會採取多顆星系部署的方向來發展。

 

至於氣象衛星,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,最後選擇6顆作為福衛七號星系的衛星數。

 
3.為何福衛五號在加州發射、福衛七號卻在佛州發射?
 

福衛五號是太陽同步軌道的遙測衛星,軌道傾角是98.28度。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,而且第一節火箭(如果不回收的話)會落入海中,不會危及空軍基地附近居民的人身安全。

 

福衛七號的軌道傾角是24度,搭配GPS和GLONASS可蒐集南北緯50度內的掩星資料。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。

 
 

4.   福衛七號6顆衛星如何從剛發射的720公里高空調整到550公里工作軌道?為何要花19個月?

 

衛星運行速度會影響到高度的升降。高度720公里的衛星,以和運行方向相反的方向進行噴射,使衛星減速,就會造成衛星軌道下降。

 

當福衛七號第一枚衛星被調降到550公里的任務軌道高度後,它所運行的軌道面會因地球扁圓型重力場的影響,與停留在720公里衛星運行的軌道面每天產生約0.55度的軌道面飄移現象。108天後,第一枚550公里高的衛星軌道面與720公里高的衛星軌道面,就會分開約60度。接著,第二枚衛星開始從720公里高調降到550公里高的軌道,108天後,第二枚550公里高的衛星軌道面與720公里高的衛星軌道面,也分開約60度,此時第一枚550公里高的衛星軌道面與720公里高的衛星軌道面,已經分開了約120度。如此依序將第三、四、五、六枚衛星從720公里的軌道高度調降到550公里的軌道高度,從第一枚衛星開始調降軌道高度開始到第六枚衛星調降軌道高度結束止,共花108x5=540天,加上衛星發射後的前四週還在進行健康檢查,總共約需19個月,此時,第一枚550公里的衛星軌道面與第二、三、四、五、六枚550公里的衛星軌道面,已經分別分開了60、120、180、240、300度,就完成了六枚衛星的星系佈署。

 

5.   為何福衛五號高度是720公里,福衛七號卻是550公里?

 

福衛五號是遙測衛星,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,這樣子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佈在中低緯度的大氣資料。福衛七號的6枚衛星會分別分佈在6個軌道面上,其任務軌道在500~850公里之間皆可達成任務目標。

 

6.   福衛七號三個酬載任務及其作用方式為何?

 
(1)全球衛星導航系統無線電訊號接收器(TGRS):TGRS接收全球導航系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)衛星(包括GPS和GLONASS)所發射出的無線電波,電波經過電離層與大氣層時會產生折射效應,分析這些折射訊號即可以得到大氣層中溫度、壓力、水氣以及電離層電子濃度的資料。
 

(2)離子速度儀(IVM):沿著衛星軌道實際量測電離層的離子資料,藉由改變探測器表面電位能,及計算後端電流板所收集的離子入射角,計算出離子的速度。

 

(3)無線射頻信標儀(RF Beacon):電離層是無線電訊號傳輸必經的介質,台灣上空是電離層的不穩定區,科學團隊在亞太地區設置多個地面站,接收RF Beacon所發射的電磁波,即可分析出台灣上空的電離層結構。

 
 

7.   福爾摩沙系列衛星規格表

 
來源 來源:
科技部1080414新聞稿(福爾摩沙衛星七號起運)
標籤 標籤:
衛星(14)GPS(21)氣象(8)掩星(5)福衛七號(8)
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