在歷經加州強震、火箭測試裝備故障而數度延期發射的福爾摩沙衛星2號(FORMOSAT-II;原名華衛2號,ROCSAT-II),於2004年5月21日台北時間01:47,終於由美國軌道科學公司(OSC)的金牛座XL型火箭成功發射升空,成為台灣第2枚升空的衛星。在經過11天32次的推升後,終於在6月2日16:05順利進入任務軌道。

時光飛逝,福衛2號發射升空已滿1年,財團法人國家實驗研究院(NARL,National Applied Research Laboratories)旗下的國家太空中心(NSPO,National SPace Organization;註1),特別於2005年5月20日舉辦福衛2號發射週年慶祝活動。

註1:國家太空中心的前身為「國家太空計畫室」(NSPO,National Space Program Office),緣起於行政院所核定之15年國家太空科技發展長程計畫(第一期計畫),於1991年10月設立,為台灣太空計畫的執行單位;並藉由NSPO業務組織的推展,建立台灣大型高科技系統的整合能力,奠定台灣在太空科技發展的基礎,並塑造未來在國際太空市場及應用產業上有利的競爭資源。
爾後經NARL提報第一屆董監事會第6次聯席會議通過,並函報其主管機關行政院國家科學委員會(NSC,National Science Council)同意更名,而於2005年4月25日對外正式宣佈更名為「國家太空中心」,然英文縮寫不變。


福衛2號運作現況
福衛2號遙感探測衛星(Remote Sensing Satellite)的構型為六角柱形,高2.4m,外徑約1.6m(太陽能電池板未展開時),重764kg(含酬載及燃料)。其使用891km高的地球同步軌道(GEO/GSO,Geostationary Orbit/Geosynchronous Earth Orbit)執行任務;近垂直拍攝時的像幅寬度為24km,然因福衛2號可在太空軌道上前後俯仰、左右滾轉45∘,因此可拍攝直徑2400km範圍內所有的地面情形,也可針對特定位置來拍攝照片。福衛2號拍攝的解析度分別為黑白影像2m,彩色影像8m;設計任務壽命約5年以上;整個計畫共斥資46億新台幣。

1年來,福衛2號已繞行地球5104圈,全球取像面積約2723萬平方公里,相當於750個台灣。福衛2號升空後,在短短1年內即已做出多項重大貢獻,除一般國土與科學研究外,包括台灣的七二水災、艾利颱風(Aere)、納坦颱風(Nock-Ten)以及國外的南亞海嘯等,均能提供即時清晰的高解析度衛星影像,對災害研判及救災工作發揮莫大助益,並獲得國際上相當的重視與肯定(每日可造訪受災地區上空一次,為他國遙測衛星所不及)。而總統出訪時也特別贈送對方總統家鄉的空照圖,更堅定友邦情誼。

福衛2號每日通過台灣上空2次,分別是09:40和21:40,白天有8分鐘可拍照,只要拍攝4個緊鄰寬24km的影像條,就可把整個台灣拍攝進來;而晚間的時段因無法照相,則用來下載衛星拍攝的影像資料。日夜無休的福衛2號,其在夜間的主要任務是紅色精靈(Red Sprite,註2)、巨大噴流與極光的拍攝與研究。2004年7月4日首度從衛星上拍攝到的紅色精靈,即獲得國際航太學會的一致肯定。

註2:所謂紅色精靈,則是氣象上一種高空向上閃電(Upward Discharge)所呈現的紅光狀態,而此現象在美國中西部最為常見,如此地球電場迴路(GEC,Global Electrical Circuit)才能獲得平衡;除了紅色精靈之外,還有藍色噴流(Bule Jet)、巨大噴流(Gigantic Jets)及淘氣精靈(Elves)等相關的高空發光現象。

在影像的出售獲利部份,NSPO主任吳作樂表示:NSPO成立推廣單位積極推廣影像應用,在國內市場方面,特殊需求者以特約方式服務,一般需求者以分送中心為服務介面。目前已有6家影像分送中心陸續成立,包括師範大學、成功大學、台灣大學、逢甲大學、中央大學、銳俤科技(RITI Technology)。透過分送中心進一步所提供的加值服務,可滿足使用者在各個應用層次的需求,促進福爾摩沙系列衛星相關的科研與教育推廣。

至於國外市場方面,NSPO與法國聚光燈影像公司(Spot Image)簽署獨家經銷合約,並在北極建置接收站。瑞典的基魯納(Kiruna)地面接收站已於5月1日正式加入營運的行列,今後衛星影像資料除在台灣下傳外,亦可在北極接收站下傳,大幅提升福衛2號全球營運的能力。

而NSPO應用推廣組長劉永年則指出:NSPO預估在2005年的影像收入可達8千萬元,2006年則為2億元,5年總可收入20億元。目前很多東南亞、歐洲、北美、中東等國家都對福衛2號的影像產品非常有興趣,就連中國的科研單位也向我方採購,宣稱將用於國土資源、林務研究、環境保育工作上。

而在影像銷售價格部份,目前對國內政府相關單位的售價平均每平方公里僅收新台幣20元,但販售給國外單位時則收230元。這個價格比法國的SPOT 5(解析度2.5m)貴上10〜20%,但比美國捷鳥衛星(Quick Bird,解析度0.61m)便宜40〜60%。福衛2號的解析度雖比不上美國解析度1m等級的先進商用衛星,然其每日造訪(捷鳥衛星為2.5天,其他為3~5天)的高時效功能仍使其頗具競爭力。

在較敏感的軍事需求部分,由於福衛2號具有傾斜攝影能力,因此當其行經台灣上空時,只要將衛星姿態加以調整,就能拍攝到中國福建沿海至內陸近千公里內的範圍(當然越往內陸拍解析度會變差),可掌握解放軍的部署動態。此外,可對同一區域進行重疊攝影以獲取立體影像,再推演得到地形高度;所得之最新地形資料,除能製作電子地圖外,還可用來建立數據地形模型,除應用在戰機飛行訓練模擬器外,甚至還能用在巡弋飛彈的地形比對系統。

再者,由於地表物反射電磁波能量時,各方向的反射強度都不同,此現象稱為雙向反射特性。運用傾斜攝影能力拍攝多頻譜(彩色)影像,可量測特定地表區域或地表堆積物雙向反射的特性,進而推估地表的堆積物為何種物質,據以建立各類物質雙向反射率資料庫。因此,一旦解放軍有任何的欺敵偽裝,只要比對福衛2號的多頻譜影像並量測雙向反射率,就可使欺敵偽裝現形。

由於遙測衛星對國土研究與軍事的重要性無可比擬,因此NSPO正進行下一代遙測衛星籌獲規劃,預劃在民國98(2009)年發射第2代遙測衛星,以取代壽限將屆的福衛2號;第2代遙測衛星規劃將裝設紅外線影像(IIR)攝影機,以具備目前福衛2號所缺乏的夜間攝影能力;不過如何在國際間取得高解析度攝影裝置,仍是發展下一代遙測衛星所將面臨的最大問題。而除下一代遙測衛星外,微衛星的發展與運用(甚至發射部署),也是NSPO關注的重點之一。

在這次的採訪行程中,NSPO還對外公開其任務操縱中心(MOC,Mission Operations Center)與組裝測試廠房。其中MOC全天候負責衛星的監控及操作任務,藉由所得的資料,來獲知衛星的運作狀態,並下達指令控制衛星的運作,進行資料的初步處理。

福衛3號發展現況
在NSPO慶祝福衛2號升空1週年的同時,也首次對外公開展示正進行組裝測試作業,與全數6枚的福衛3號(FORMOSAT-III)衛星。

在組裝測試廠房中,列為第2期國家太空科技發展長程計畫的福衛3號衛星,正緊鑼密鼓地進行各項組裝與測試作業。在衛星分類上,福衛3號屬於微衛星(Microsatellite),計畫由6枚微衛星組成一個涵蓋全球的低軌道(LEO)微衛星星系(Constellation)。福衛3號外形呈扁圓柱形(像一塊圓形餅乾),直徑約103cm,高約16cm,每枚重量約70kg(包含燃料與酬載)。其有2片與衛星本體直徑相同的圓形太陽能電池板(Solar Cell Panel),在進入軌道後分別向兩側各展開59∘;任務軌道為圓形,高度700〜800km,傾角72∘,繞行地球一週約100分鐘;任務壽命2年以上,設計壽命5年以上。

福衛3號是一項台美雙邊的國際合作科學計畫,由雙方政府授權執行,代表單位分別為NSPO與美方的大學大氣研究聯盟(UCAR,University Corporation for Atmospheric Research),以建立全球大氣即時觀測網,因此又稱之為氣象、電離層及氣候之衛星星系觀測系統(Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere and Climate),簡稱COSMIC計畫。

第1枚微衛星於美國組裝完成後,已運抵NSPO並檢測完成,第2〜6枚微衛星正在NSPO的組裝測試廠房組裝中,預定6月完工;隨即將進行6枚微衛星的堆疊動力測試和一連串的天線太陽能板測試、推進系統測漏、衛星校準測試、綜合功能測試等項目,規劃在2005年底前完成所有測試並打包赴美。

因6枚微衛星組件進口和組裝時程不如預期順利,及由美國空軍主控的范登堡空軍基地火箭發射場固定排程的影響,原訂2005年完成發射的福衛3號,得延到2006年上半年,才能由OSC製造之全長19.21m、總重36.2ton的邁諾陶(Minotaur;希臘神話中牛頭人身的怪物)火箭搭載發射升空。

組成星系的福衛3號,其上將會載有接收和計算全球定位系統(GPS)訊號的「掩星接收器」(GOX),可用來量測從24枚GPS衛星所發射出的無線電訊號,在大氣內傳送過程中所產生的彎曲與延遲程度,以推演出大氣和電離層的密度、溫度和濕度。福衛3號的觀測範圍涵蓋全球,每天提供全球平均2500點的輸入資料值;資料均勻分佈於全球上空,且每3小時可完成全球氣象資料蒐集及計算分析,約每90分鐘更新一次。

在福衛3號計畫完成後,不僅可提高台灣氣象預報更新的頻率,使氣象報告更具實質效益外;亦可用於長時間之氣候變遷現象研究、對電離層進行動態監測、進行全球太空天氣之預報、和地球重力研究等,並與國外進行氣象觀測資料交流,以提升台灣在氣象觀測的國際地位和重要性。

結 語
經過10多年的推動,NSPO已建立台灣太空科技發展體系與完整的基礎設施,並累積成熟的太空科技能力,除執行福衛系列衛星計畫外,還整合產、學、研三方,推動台灣太空科技發展。

第2期國家太空科技發展長程計畫係於2002年12月經國科會委員會議審議通過,全程計畫15年,期限為2004〜2018年。第2期太空科技長程計畫將延續第1期太空科技計畫成果,以執行台灣自製衛星計畫為主軸(5年後),推動太空科學學術研究、衛星應用及相關產業發展,以全面提升台灣的太空科技發展能量,開創太空產業的附加價值。主要項目包括:寬頻通信衛星、下一代遙測衛星;衛星系統、太空科技、前瞻科技研發,探空火箭發射;爭取太空科學國際合作等。
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