台灣也要探索火星了!台灣國家太空中心NSPO將發展前瞻衛星,帶動台灣太空產業商業化 台灣的國家太空中心縮寫是NSPO(National Space Organization)。太空中心的前身是1991年行政院所成立的國家太空計畫室,並開始進行兩期各15年的太空計劃。在1991年之前,台灣的太空發展一片空白,於是當時政府編列預算,派遣許多學者和工程師到美國接受衛星科技的相關訓練,回國後開始台灣的太空科技發展之路,重點主要有二個,一個是衛星,一個是火箭。

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在這兩期的太空計劃中,台灣一共發射了福爾摩沙一號福爾摩沙二號福爾摩沙三號福爾摩沙五號等衛星。福衛一號是顆科學衛星,主要任務為電離層上科學資訊的搜集擷取,作為科學研究之用;福衛二號是光學遙測衛星,從太空對地球取像(照像),拍到的影像再傳送回地面的操控站;福衛三號則是氣象衛星,透過衛星上的感測器來得到海洋上的溫度、壓力、濕度、風場等資訊做為氣象研究用,中央氣象局也使用這些資料進行天氣預報。

福衛五號和福衛七號

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而去年發射的福衛五號,則是為了接替已經除役的福衛二號的任務。一般來説,衛星的使用年限大約是五年,而2006年發射的福衛二號已經在太空中工作了12年之久。福衛五號對於台灣太空計劃,有個里程碑式的重大意義。福衛一、二、三號,都是台灣向國外「學習」的成果,所有的設計、核心零組件都不是由台灣負責;直到福衛五號,所有的設計和主要的核心零組件都是由台灣自主研發、生產,這才算完成了台灣太空自主的第一步。

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而今年年底前即將發射的福衛七號則是為了接替福衛三號氣象衛星的工作。

氣象衛星不同於遙測衛星,拍照用的衛星只要單獨一顆就可以完成取像的工作,但氣象衛星通常不是一顆單獨的衛星,而是由許多衛星組合而成的「星系」,像福衛三號就是由六顆衛星所組成的「星系」,這樣才能採集到各種的氣象資料。2006年發射的福衛三號早已超過任務壽命2年,設計壽命5年的使用年限,目前已有部份的衛星無法順利進行大氣觀測。

因此從2010年開始,太空中心就準備進行福衛七號的計劃。原本的設計是一組「6+1+6」的和美國合作的「星系」衛星。但美國因為預算的問題,取消了自己負責的六枚。因此年底發射的福衛七號是一組「6+1」的衛星「星系」。組六枚微衛星負責赤道上方正負48度低傾角的偵測範圍,外加一個獨立衛星。這個獨立衛星也和福衛五號一樣,由台灣獨立完成。 

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衛星與火箭

台灣的太空科技,預計發展主要有二大方向,一是衛星科技,二是火箭技術。火箭和飛彈基本上是一體兩面的東西,火箭上放衛星,就是和平用途的太空科技;但只要在火箭上加掛個彈頭,火箭發射後只要傾斜角度做點變化,就成了彈道飛彈,是軍事武器,這對於各國來説都是敏感的議題和技術。

火箭這個部分太空中心目前主要和中科院合作,因為中科院在飛彈的研發上已經有很好的基礎,所以火箭的部分就該由中科院和學界去研究發展,而太空中心就專心發展台灣的衛星技術。  

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第三期太空計劃

從明年一月開始,正式展開為期十年的第三期國家太空長程發展計畫,主要的目的是在過去發射的衛星基礎上,發展更先進的前瞻衛星以及全面發展台灣的太空人才和產業,協助台灣廠商實現太空商業化的腳步。

以福衛五號來說,目前擷取的影像解析度,黑白影像是2公尺,彩色是4公尺。但這個解析度現在已經無法符合商業或國家政策各方面的需求,因此在第三期計劃中,光學遙測會是整個計劃的主軸。利用台灣電子元件的優勢,使用最強的CMOS技術,把衛星照片的解析度從現有的「黑白2米-彩色4米」推進到「黑白1米-彩色2米」,最終要把台灣衛星的照片解析度提升到「黑白0.35米-彩色0.7米」的精細度,而這麼高解析度相機,幾乎是不可能從其他國家取得,只能自己開發。

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第二個重點,則是發展以光雷達為基礎,配合多光譜相機,可以選擇鎖定特定的目標進行觀測。例如可以針對某種農作物來拍照取像,這樣就可以排除其他不必要的作物,只要拍張照就可以知道地面的果園或蔬菜等作物成長分布,也可以看到農民施作的分配情況,做為精準農業的依據。對於空氣中的污染物,也可以得到3D分布的情況。

另一個環境觀測衛星發表的重點則是合成孔徑雷達的衛星。合成孔徑雷達(synthetic aperture radar:SAR)是一種微波成像雷達。一般衛星在照相時,只要上方有雲霧就會遮蔽衛星的相機,無法照到地面的影像。但是SAR是用微波的方式,所以可以穿透雲層,得到可以應用於遙感和地圖測繪的相關資訊。

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太空商業化是相當重要的領域

翻開人類的歷史,就是不斷向無人領域開墾拓荒。現在地球幾乎找不到空地可以開墾,觸角自然而然延伸到太空當中。火箭的發展不是一蹴可成的,早在二十年多前,NASA就決定未來的地球軌道開展和應用都留給民間公司的策略,這也催生了像Space X這樣的民營火箭公司。而日本、中國、印度也都有由國家所投資成本的民營火箭公司。台灣在電子元件領域有很好的優勢,也有許多國際上地位重要的公司,把一般規的電子元件升級成為太空規的元件,是台灣電子公司可以努力的方向。

一顆衛星需要推進系統、太陽能電池、各種電子元件、成像裝置、包覆的材料、操控系統...這要整合各個領域的知識,包括資訊、機械、系統工程、材料科學....,整個衛星就是工程科技領域集大成的整合體。而太空環境不比地面,高熱和輻射是首先需要克服的難題,一般的電子元件在太空中當然不能使用。而福衛五號也肩負了這樣的任務,幾乎所有關鍵零組件全部都是使用台灣廠商的元件,像是電池、電力控制單元、衛星電腦、光陀螺儀、GPS接受器...等等。把台灣做的零組件帶到外太空去認證,看看能不能在太空的場域下運作,這對於台灣太空的商業化有很重要的意義。如果台灣廠商所生產的零組件在太空中也被驗證是可靠穩定的,那麼太空規格和一般規的產品價值有可能差上千倍,這可以為台灣的電子產業找到另一個出路;同時,衛星產品的照片和資料,也是高產值的商品。  

林俊良說:「在第三期的計畫中,除了發展我們自己的前瞻衛星外,最重要的就是把我們自己的太空產業發展起來,走出台灣到全世界。」太空產業需要大量的優秀人才和技術,如果只是花錢向國外採購,只是在幫別人培養人才,幫人家發展技術,更何況涉及敏感技術時根本是花錢也買不到的。

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前進外太空

林俊良說:「第三期計劃結束,太空中心的任務就和美國、日本一樣,全力發展外太空。」在太空中心的規劃中,第三期計劃的後半,台灣就會開始探索火星,把觸角向外延伸。而地球軌道就留給民間公司和學界。但把衛星發射到太空,成本相當的昂貴。以圍繞月球軌道的計費標準來看,每公斤的價格是120萬美金,這對於一般的民間公司來説,幾乎是難以負擔的成本。林俊良説,「太空中心已經把最困難的這部分做完了,我們把平台開放出來,幫你把衛星發射到月球或外太空,至於上去後要做什麼實驗,那就是學者自己要去想的;太空中心提供載具,你就可以到太空中做資料的擷取和研究。」 

投資太空科技,某個角度就像教育一樣,在投資未來,需要有長期的布局和投入才能有好的收獲。至於台灣未來會不會有自己的太空站或是太空船?林俊良說:「那是一個夢想,但如果我們只坐在這裡是沒法成功的。」 

台灣投入太空科技的資源佔GDP的比值,在全球排名46屬於後段班,許多開發中國家都在太空科技投入了大量的資源,比重和速度都遠高於台灣。即使在這樣的情況下,能自主設計、製造衛星的國家仍然沒有幾個,許多國家仍然像三十年前的台灣一樣只能購買組裝。而福衛五號的成功,對於台灣的太空科技產業來說是很重要的一步。 

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羅文謙
1.  羅文謙 (發表於 2018年9月18日 19:53)
第2位說法是對的,而且用途不同,福衛7號應該不能說的秘密~有軍事功能,台灣加油!台灣終於要有自己的GPS,可以發展導彈了!請加油!

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