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人造衛星─在太空守護人類的智慧保母

1957年,第一枚人造衛星史普尼克1號飛上太空。1969 年,阿姆斯壯的腳步踏上月球。時至今日,人類已經發射超過 6600 枚的衛星。人類為什麼要發射衛星?人造衛星能夠提供給我們什麼樣的幫助?
 
 
 人造衛星可以進行太空探索、科學研究、技術實驗;人造衛星也可以提供各式各項的服務,這些服務包括了影像拍攝、天氣預報、定位導航、電視電話、將來還可能會加上網際網路。人造衛星已經漸漸地變成了我們的智慧保母。關於這些智慧保母,他們到底身懷什麼樣的絕技?
 
講演綱要(審校|孫維新)
民國83年到現在,朱研究員投身國家太空中心的行列,在各個重點計畫中擔任重要職務,在其中最為大眾熟悉的身影,應該是「福衛七號」計畫主持人!開場時主持人孫維新教授打趣說:「二年多前,我們也有邀請朱博士來,那時候看起來好像比較疲勞,因為衛星還在地上。」但今年六月下旬,我國的福衛七號已成為繼福衛五號後,另一個「台灣之光」,搭乘著SpaceX獵鷹重型火箭升空,並順利的進入軌道,成功運行!

人類為什麼要上太空?從頭講起應該是基於展現強權的「國力」,是美蘇兩強冷戰時期的產物。但現在涵蓋其他更多理由,朱研究員提到,這些目的包含了科技發展、探索未知、太空資源,以及找到下個地球!另外若是進入衛星軌道,可以擔負起保護、進而開發地球資源的功能。其實人類往太空發展的歷程中,早已間接帶動一些科技發明,像是紅外線耳溫槍、脫水冷凍蔬菜、義肢等的出現。而在尋找太空資源部分,也已有專門的國外公司成立,比如行星資源公司(Planetary Resources, Inc.),目的之一就是為了「小行星採礦」!

第一個進入太空的蘇聯人造衛星「Sputnik-1」(通訊衛星),打開了太空競賽的大門,在接續下來的二號衛星上,攜帶了歷史上首隻進入地球軌道的動物:蘇聯太空犬「萊卡」。關於太空發展史里程碑的重點式回顧,朱研究員表示從1969年阿波羅計畫11號第一次成功登月後,短暫的41個月內,人類在6次任務力都成功踏上月球,阿波羅17號踏上月球的尤金·賽南(Eugene Cernan)以為不久後還是有下一位會再度登月,但從此再也沒有任務重返月球。

朱研究員也講到帶著航海家金唱片(Voyager Golden Records)、航行了超過41個年頭的航海家(Voyager program)太空船,還有從1998年起運行到現在的國際太空站ISS,也說到太空漫步、太空食物等。過程中她也拋出幾個有獎徵答,比如第二個進入太空的人造衛星名字是?不用懷疑,正確答案就是「Sputnik-2」!她也提到幾項火星探測任務,如錄下火星「風聲」的美國洞察號,其實中國大陸、歐盟、阿拉伯都已排定火星計畫,2020年可能會有新的探索任務整裝待發。此外,國際知名的哈柏望遠鏡,曾經有影像不清楚的狀況,後來輪番被太空人更換維修,經過後續調整後恢復正常,至今拍攝無數視相度極佳、未被大氣干擾的星體光線,非常令人感動!

 利用衛星的優勢,包含觀測可涵括更大範圍,一次可獲得更快更多的資料,資料也可以傳的更遠更清楚。常用的「通訊衛星」,提供衛星電話、衛星電視、網際網路等服務,有的處於需要申請位置的「地球同步軌道」,有的處於低地球軌道,如「銥星」系統。「氣象衛星」也分成兩類,除了不斷向地面傳送某一地區圖片的地球同步軌道氣象衛星,美國、日本、南韓、印度、中國、歐盟皆有這類的部署,另外還有通過南、北極的繞極氣象衛星,比如我國的福衛三號。

 福衛七號升空後,接替「太空中最精準的溫度計」福衛三號,透過衛星上「全球衛星導航系統無線電訊號接收儀(TGRS)」的酬載,接收美國導航衛星的全球定位系統 (GPS)和蘇俄的全球導航衛星系統(GLONASS)訊號,並以掩星技術分析每天超過4,000筆的觀測資料,以顯示低緯度不同高度的大氣動態,如溫度、濕度、壓力等的剖面資料。朱研究員接著講到各行各業平時也仰賴其他的衛星導航系統,比如歐洲伽利略定位系統,以及能進行國土安全監測的遙測衛星,比如福衛二號和福衛五號。

 其中,有個很特殊的墓地軌道(Graveyard orbit),分布在地球同步軌道上300公里左右,朱研究員提到太空垃圾問題,在低地球軌道運行的人造衛星,可以轉頭掉回大氣層中燃燒殆盡,或是落回南太平洋的「衛星墳場」。在遠高於低軌道的地球同步軌道,操作者則會設法在壽命結束時,將衛星推離珍貴的同步軌道,推入更高的「墓地軌道」。她在最後提到人造衛星對國際轉播、通聯,和即時預報及商業活動等都非常重要。期待我國的獵風者號將來發射後,運行良好提供風場測量資料,搭配台美合作的福衛七號,對國際間的氣象觀測和預報作出更多的守護、更全面的貢獻!
 
 
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