福爾摩沙衛星五號發射一周年

 
2018/08/23 蔡東宏 | 國家實驗研究院國家太空中心     551

 

臺灣時間民國106年8月25日凌晨2時51分,福爾摩沙衛星五號由發射台點火升空。第一節火箭在發射後150秒與火箭本體脫離,此時高度約88公里;第二節火箭在發射後158秒點火,此時高度約100公里;保護衛星的整流罩在火箭發射後166秒脫離,此時高度約114公里;第二節火箭在發射後560秒熄火,此時高度約725公里;福衛五號在火箭發射後676秒與第二節火箭脫離,此時高度約723公里,進入預定軌道運轉,運轉軌道的近地點為720.762公里,遠地點為730.745公里,傾角為98.284度。

 

國家實驗研究院國家太空中心與SpaceX公司議定福衛五號衛星發射日期後,在106年7月13日完成福衛五號運送前最後整裝∕運送∕發射場操作備便審查會議,確認衛星已完成出廠前最後的準備工作。於7月19日由國研院太空中心整測廠房將福衛五號運至桃園國際機場,由中華航空公司運送至美國洛杉磯國際機場,再以陸運轉送至加州范登堡空軍基地內之SpaceX火箭組裝廠房。衛星在火箭組裝廠房內進行了近40天的發射前最終安裝與整合作業,包含衛星健康檢查、衛星電池充電、推進燃料填充、發射前零件安裝與移除等工作,衛星開始與火箭轉接環進行整合後,再封裝在火箭整流罩中。

 

國家太空中心的發射操作團隊於8月25日發射日進駐SpaceX發射控制中心執行衛星發射倒數程序,在火箭點火前15分鐘,將衛星電源切換至內部電池後,由獵鷹九號火箭準時從發射台點火升空。

獵鷹九號火箭發射15分鐘後,位於太空中心的衛星操控中心便收到由SpaceX傳來的衛星-火箭分離向量後,便立即轉換成軌道參數傳送到位於挪威的Svalbard海外地面站,以便執行福衛五號的追蹤與控制。福衛五號於發射當日的凌晨4時13分首次與Svalbard地面站進行接觸,並在第二次接觸時下傳衛星的狀態資料。衛星操作操作團隊立即展開衛星的健康狀態檢查,對衛星的各次系統,包含指令與資料處理、電力控制與分配、姿態與軌道控制、飛行軟體、熱控、遙傳追蹤與指令、推進、X頻段資料處理與酬載儀器等進行詳細的分析,確認衛星電腦已開始運作、太陽能電池板已正常展開並產生電流,衛星已如預期地在安全模式中的執行太陽鎖定的功能。至此已可確認衛星安全地完成發射任務,正常的在太空中運行,太空中心的操控中心已全面地掌握福衛五號在軌道中的運作。另外,藉由前幾個軌道在海外地面站的接收狀況,操作團隊對於福衛五號在太空中的位置已瞭若指掌,所以當福衛五號在上午9時34分14秒第一次通過臺灣上空時,臺灣的地面接收站也準確地收到衛星的訊號,之後操作團隊即依照原定的早期軌道操作計畫,利用每一軌與衛星通訊的機會,將衛星在軌的功能逐一驗證完畢。

 

在衛星切換到正常操作模式之後,操作團隊開始進行遙測酬載的操作,並於9月7日的第197軌道中成功地啟動遙測酬載,並謹慎地監控遙測酬載開啟後的功能與狀態,在確認功能正常後,於第198軌道開啟遙測酬載測試圖形的拍照,並於第200軌道的Svalbard地面站成功接收下傳之測試影像資料,確認了遙測酬載與X頻段資料處理系統可以成功地完成拍照與影像接送的功能。隨後在第202軌道上傳第一張拍攝美國舊金山與第二張拍攝日本影像的指令,並分別於第204軌道的Svalbard地面站與第208軌道的臺灣地面站成功下傳影像資料。

 

福衛五號同時搭載了由中央大學太空科學研究所團隊所研發的先進電離層探測儀科學酬載,先進電離層探測儀也在9月7日的第198軌道成功開啟,並由中央大學研發團隊展開健康狀態確認與功能檢測。同時,操作控團隊也在第201軌道時第一次成功地下載先進電離層探測儀所收集的資料,並傳送給位於中央大學的先進電離層探測儀科學資料處理中心,進行相關的實驗資料的處理與分析。目前每天均可穩定蒐集超過100 MB之高品質電離層參數,提供中央大學科學資料處理中心使用。

 

國家太空中心操作團隊在福衛五號進入任務軌道將近一年的時間內,數次依照衛星的運作狀況進行次系統參數調整與軟體修訂,期望衛星在太空中能夠運行的更順暢,面對各種無法預期的太空異常能夠在衝擊最小的情況下安然度過。操作團隊在觀察福衛五號運轉一段時間後,於107年2月執行必要的軌道調整,調整之後福衛五號在拍照時間、軌跡飄移率與高度已更加符合任務的需求。

 

太空中心的影像處理組更是肩負重任,主要負責將遙測酬載在太空中拍攝到地面影像處理到終端使用者可以應用之影像資料。在衛星發射前影像處理組雖已事先規劃要對衛星影像資料進行取像系統性能量測、系統幾何參數校調與系統輻射參數校調等工作;但是當遙測酬載真正進入太空後,仍有其他新增的工作,包括系統除光斑與斑馬紋的功能並整合到全系統中。為將影像品質提升到最佳的水準,影像處理組持續使用遙測酬載進行全球取像以供系統改善使用,截至107年8月,影像處理組已完成超過9,000組的影像資料,並且持續在發展營運系統,預計107年9月可以正式對外營運。

 

國家太空中心累積過去執行衛星計畫之經驗,並汲取國外航太公司之長處,以福衛五號計畫為平台,運用自主研發之衛星科技,充分展現我國現階段之太空科技成果、以及未來太空科技產業發展之潛力與方向。

 

(本文由科技部「主題科學傳播」執行團隊撰稿)

責任編輯:郭啟東/國立中山大學