福衛七號新登場

 
2017/08/23 官政宏 | 國立清華大學中國文學系     60
 

一般人認為全球衛星定位系統(global positioning system, GPS)只使用在導航方面,但實際上GPS的應用是十分廣的,舉凡軍事、氣象等功能皆需要用到GPS,因此這項技術已是我們生活中不可或缺的科技。GPS是由分布於20200公里的高空,6個軌道上的24顆衛星,搭配在地面的1個主控制站和5個監視站而成。目前我國及各國的氣象預報單位所使用的GPS無線電掩星資料主要由福爾摩沙衛星三號(簡稱福衛三號)所提供,。而之後準備替福衛三號接手的是福衛七號,它將提供我們更多更精確且嶄新的資訊。

 

福衛七號第一批的六顆衛星目前是預定在2018年於美國東岸佛羅里達甘迺迪太空中心發射場發射。第一批的六顆衛星將佈署於低傾角的任務軌道,增加中低緯度的觀測資料。第二批的六顆衛星和一顆自主衛星將與福衛三號的位置類似,傾角調高,準備接替福衛三號。衛星上面將搭載由美國國家航空暨太空總署(NASA)底下的噴射推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)所發展出的全球導航衛星系統(global navigation satellite system, GNSS)無線電訊號接收器TGRS(TriG radio-occultation system, TGRS)。同時可接GPS、GLONASS外,在未來軟體升級之後還可接收歐盟導航系統的Galielo訊號。

 

福衛七號上面搭載三項重要儀器酬載,第一個是全球衛星導航系統無線電訊號接收器,此儀器是分析由TGRS和GNSS衛星所發射出的無線電波,藉由測量無線電掩星訊號,可以得知大氣層與電離層中的溫度、壓力、水氣與電子密度等訊息。第二是個離子速度儀(ion velocity meter),此有兩項實測功能,第一項是推導出離子的溫度與直線速度,第二項是推導出離子的入射角度,透過這樣的測量可以增加TGRS的精確度。第三個是無線電射頻信標儀(radio frequency beacon),此儀器是要用來量測電離層閃爍,利用多個地面站接收三頻信標並做資料分析,即可得到電離層結構。

 

為何上述的儀器可以更精準的預測天氣呢?因為透過這三個儀器的相互配合,更可以得知電離層的變化與結構如何,例如離子速度儀可以得知離子的溫度、速度、入射角度,減低電離層之電子密度參數的誤差,就像是做麵包,離子速度儀是磅秤,而溫度、速度、入射角度是各個材料,我們可以用磅秤明確得知各個材料的量時便可以將麵包做的更好,而此時的麵包就是電子密度的參數,也就是電離層中電子的數量,若再加以第三個儀器,便可以準確得知電離層的結構。因此對比福衛三號可以得知福衛七號所接酬載的儀器相較於福衛三號已升級不少,能夠接收到更精確的GNSS的掩星資料,相較於福衛三號的每日兩五百筆資料,福衛七號則可以達每日八千筆資料。根據這些資料,對於未來氣象的觀測及預報想必可以更加精確。

(本文由科技部補助「雲端太空故事館-人造衛星」執行團隊撰稿)

 

責任編輯:張志立/國家太空中心、傅麗玉/國立清華大學

審校:品保組型管小組/國家太空中心

 
 
 
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