「五、四、三、二、一、零、點火,發射!」搭載著六枚福爾摩沙衛星七號的美國太空探索公司(SpaceX)獵鷹重型火箭(Falcon Heavy),於台灣時間6月25日下午14時30分,順利於美國甘迺迪太空中心發射升空。蔡英文總統特地蒞臨位於新竹國家實驗研究院國家太空中心的衛星操控中心觀禮,火箭升空後,國研院太空中心與美國甘迺迪太空中心的發射控制中心同時掀起一片歡呼聲!
預計火箭發射後約91分鐘,衛星將開始與火箭分離,6枚衛星完全分離歷時約16分鐘,分離後的衛星軌道高度約720公里,以傾角24度繞行地球。預計火箭發射後165分鐘,福衛七號將與澳洲達爾文海外站首次通聯;發射後378分鐘,與位在中壢及台南的台灣地面站進行首次通聯。然而實際通聯時間需等獵鷹重型火箭傳回衛星與火箭分離時刻的狀態向量(state vector),才能讓地面站據以計算模擬衛星的位置。
福衛七號係於美國佛羅里達州甘迺迪太空中心發射,距離福衛一號1997年1月27日在同一地點發射已超過20年,因此吸引約300名美國東岸關注台灣太空發展的僑胞齊聚此處,與科技部長陳良基、駐美大使高碩泰、國研院院長王永和、國研院太空中心副主任余憲政、AIT華盛頓總部執行理事羅瑞智(John J. Norris Jr.)、美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)代理署長Neil Jacobs,以及NASA、SpaceX、SSTL(英國衛星公司,福衛七號本體製造商)的貴賓共同觀看這歷史性的一刻。
國內發射觀禮活動設於新竹國研院太空中心,蔡英文總統親自蒞臨與科技部政務次長謝達斌、國研院副院長吳光鐘、國研院太空中心主任林俊良、AIT處長酈英傑及各界貴賓、合作廠商、媒體記者共約200人,一同透過即時轉播觀看火箭發射升空的瞬間。 福爾摩沙衛星七號是包含6枚衛星的先進氣象衛星星系,任務酬載為「全球衛星導航系統無線電訊號接收儀」(TGRS),6枚衛星完成軌道佈署後,可提供在南北緯50度間每日約4,000筆資料,大幅增加包含臺灣在內的低緯度地區氣象資料。此次福衛七號也攜帶了兩個科學酬載儀器,分別是「離子速度儀」及「無線電射頻信標儀」,用來進行先進太空天氣科學實驗。離子速度儀的實地量測資料可以提升TGRS的準確度,無線電射頻信標儀則可量測電離層閃爍,得到電離層異常區的分佈情形。
福衛七號將接續福衛三號的掩星氣象觀測任務,預計發射後1個月內完成全部功能測試,接著開始調整衛星軌道。此時衛星已經可以接收美國GPS和俄羅斯GLONASS全球定位衛星的資料,開始分析地球上空溫度、氣壓、濕度、電子密度等資料。台美科學團隊將合作進行資料的比對與校正,預計發射後的第7個月可提供給全球氣象界開始使用福七量測資料,但觀測資料的分布尚不均勻;發射後第19個月,6顆衛星將全部部署到高度550公里的任務軌道,自此可提供中低緯度均勻分布的掩星觀測資料。
國家太空計畫與福衛七號背景資料
歷史沿革
80年 科技部(國科會)設立「行政院國家太空計畫室籌備處」
92年 改隸為「財團法人國家實驗研究院」
94年 更名為「財團法人國家實驗研究院國家太空中心」
國家太空中心成立於民國80年,是我國唯一負責太空科技政策執行及發展太空科技研發的機構,以建立衛星系統發展完整能量、推動太空科技研究、培育太空科技人才,並提供國家需求、科技研發、民生應用之衛星資料服務為目標。歷經二十年的發展,已成功執行福衛一號、二號、三號衛星計畫,並具備發展太空科技所必需之完整基礎架構與人才;同時,藉由衛星計畫的推動與執行,太空中心更已成為國內產學研界發展太空科技的整合平台。近期太空中心的任務,以執行福衛五號遙測與科學任務在軌操作及福衛七號氣象衛星發射準備作業為主軸。
衛星計畫執行現況
- 福衛一號科學衛星,於88年發射,執行超高頻通訊、電離層量測、海洋水色照相等實驗,93年6月除役。
- 福衛二號光學遙測衛星,93年5月發射,具每日再訪功能,衛星影像資料成功運用於防災勘災、國土利用、環境監測與國土安全等領域,國際救災組織已將福衛二號納為災害支援主要遙測衛星之一。目前已有國內191個政府單位、176個學術單位、85個民間單位,超過66個國家,343個事件使用福衛二號影像資料。福衛二號在執行任務持續運轉 12 年 2 個月後(任務壽命5年),於105年8月19日宣布除役。
- 福衛三號為臺美合作計畫,由6顆微衛星組成的氣象衛星組成星系,於95年發射,提供全球大氣觀測資料,可應用於天氣預報、氣候變遷及太空天氣監控等研究,被譽為「太空中最精準的溫度計」。截至108年5月底,註冊使用者共計89個國家4,204人,我國中央氣象局及歐盟、法國、美國、日本等氣象中心皆已將福衛三號資料納入氣象預報模式計算中。
- 福衛五號為我國首度自主發展的光學遙測衛星,衛星的光學遙測酬載、電離層探測儀,以及衛星電腦、電力系統、飛行軟體等重要關鍵元件,皆由國內產學研界合作完成,大幅提升我國太空科技發展自主能量。福衛五號已於106年8月25日發射升空,目前科學酬載每天收集超過100 Mega Bytes的高品質電離層參數資料,可執行太空天氣觀測及地震前兆之研究。遙測酬載已取得超過21,725組解析度黑白2米/彩色4米的影像,並於107年9月21日上線營運,提供使用者更便捷的衛星影像服務。
- 福衛七號為臺美政府99年簽署技術合作協定(Agreement between TECRO and AIT),雙方授權由太空中心與美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)共同執行福爾摩沙衛星七號計畫(FORMOSAT-7/COSMIC-2) (簡稱福衛七號)。福衛七號之任務目標為建立一高可靠度操作型的六枚衛星系統,接續前一臺美合作福衛三號(FORMOSAT-3/COSMIC)任務,擴大在天氣預測與太空天氣監測效能。福衛七號衛星資料量測可不受陸地或海洋的地形限制,也不受天候的影響,除可提供比福衛三號更多的觀測資料(2,000點增加至4,000點)外,並加強對於中低緯度(熱帶及副熱帶)地區觀測效果,可分析颱風或西南氣流在海面形成,對熱帶副熱帶水氣分佈研究有所幫助,可改進對颱風、梅雨及劇烈天氣豪大雨之預報準確度。 福衛七號是臺美雙方的大型國際合作案,由我方負責系統設計、衛星本體、衛星操控系統發展,美方負責提供3項酬載儀器及發射載具,雙方共同進行資料處理與應用平台開發。目前福衛七號衛星系統已於今(108)年4月16日運美國甘迺迪太空中心,進行發射準備作業,預計今年6月25日發射升空。福衛七號的升空,代表臺美實質合作與科技外交的成果,維持我國在掩星資料提供國的國際地位,有利於我國氣象研究與作業單位與國際間氣象作業中心的技術交流及實質合作。
福衛七號大事紀
日期
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工作項目
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2010年5月
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臺美政府簽署技術合作協定,雙方授權由國研院太空中心與美國國家海洋暨大氣總署共同執行福爾摩沙衛星七號計畫
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2010年8月
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任務定義(Mission Definition Review)
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2011年4月
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系統需求定義(System Design Review)
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2011年6月
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科技部核定執行計畫書
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2012年7月
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福爾摩沙衛星七號本體購案決標予英商SSTL
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2013年12月
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系統初步設計(Preliminary Design Review)
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2015年6月
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6枚衛星運抵國研院太空中心
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2016年2月
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系統關鍵設計(Critical Design Review)
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2016年5月
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衛星太空環境測試/衛星與地面系統通聯測試
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2017年3月
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臺灣資料處理中心就緒
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2017年3月
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完成早期軌道操作任務操作模擬
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2018年7月
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協助美方團隊安裝科學酬載元件
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2019年1月
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完成運送前與操作就緒審查會議(Pre-shipping Review & Operations Readiness Review)
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2019年2月
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蔡英文總統視導國研院太空中心
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2019年4月
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衛星運抵美國甘迺迪太空中心
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2019年5月
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完成任務就緒審查會議(Mission Readiness Review)
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2019年6月
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衛星發射
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福爾摩沙系列衛星規格表
項目
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福衛一號
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福衛二號
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福衛三號
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福衛五號
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福衛七號
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衛星任務
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科學實驗
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地球遙測/科學
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氣象星系/科學
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地球遙測/科學
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氣象星系/科學
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衛星數量
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1枚
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1枚
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6枚微衛星
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1枚
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6枚衛星
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衛星重量
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401公斤
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760公斤
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每枚62公斤
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450公斤
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每枚300公斤
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任務軌道高度
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600公里
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891公里
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700~800公里
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720公里
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520~550公里
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繞行地球一周時間
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96.7分鐘
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103分鐘
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100分鐘
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99分鐘
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97分鐘
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酬載儀器
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1. 海洋水色照相儀(OCI)
2. 電離層電漿電動效應儀(IPEI)
3. 通訊實驗酬載(ECP)
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1. 遙測照相儀(RSI)
2. 高空大氣閃電影像儀(ISUAL)
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1. 全球定位系統氣象量測儀(GOX)
2. 小型電離層光度計(TIP)
3. 三頻段信標儀(TBB)
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1. 遙測照相儀(RSI)
2. 先進電離層探測儀(AIP)
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1. 全球衛星導航系統無線電訊號接收器(TGRS)
2. 離子速度儀(IVM)
3. 無線電射頻信標儀(RFB)
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大氣剖面資料/遙測影像對地解析度
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黑白影像2公尺
彩色影像8公尺
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2,000筆/日
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黑白影像2公尺
彩色影像4公尺
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4,000筆/日
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發射地點
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美國甘迺迪太空中心
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美國范登堡空軍基地
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美國范登堡空軍基地
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美國范登堡空軍基地
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美國甘迺迪太空中心
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運載火箭
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雅典娜一號
ATHENA-1/LMLV1
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金牛座
Taurus
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米諾陶
Minotaur
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獵鷹九號
Falcon 9
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獵鷹重型
Falcon Heavy
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福衛七號科學小百科
1. 福衛七號是用掩星技術增進氣象預報準確度,何謂掩星技術?
全球定位衛星發射的電磁波訊號經過大氣層時,會因為穿透不同溫度、壓力或濕度的空氣層,而產生轉向、變慢、減弱等現象。只要分析福衛三號和七號接收到的訊號特性,就能反過來推出地球上空的溫度、氣壓、濕度或電子密度等數據。
掩星技術示意圖 福衛三號及福衛七號的比較
特點
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福衛三號
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福衛七號
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可接收的訊號來源
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GPS(美國)
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GPS(美國)+GLONASS(俄國)
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軌道傾角(軌道面與赤道面的夾角)
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72度
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24度
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每天可提供的掩星資料數量
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2,000點
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4,000點
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資料分佈
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全球均勻分佈
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介於南北緯50度之間,增加中低緯度地區測量
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2. 福衛二號及五號是遙測衛星,福衛三號及七號是氣象衛星,其任務差異為何?為何福衛二號、五號只要一顆,福衛三號、七號卻要六顆?
福衛二號、五號是光學遙測衛星,可以對地表進行取像,福衛三號、七號則是透過掩星技術得到大氣資料,提供氣象預報使用。
過去高性能遙測衛星價格昂貴,而且除了部分國防或是災害對影像資料有即時性需求外,許多取像對時間的要求並不急迫,因此一顆衛星足以滿足任務需要。
然而隨著科技的進步,遙測衛星的價格逐漸下降,所以有許多商業衛星遙測公司提出大規模衛星星系部署的計畫,未來遙測衛星可以對同一地區每日多次再訪,也開啟了新型態的衛星影像應用。未來台灣遙測衛星也將會採取多顆星系部署的方向來發展。
至於氣象衛星,顆數越多,所獲取的全球大氣資料就越多、越均勻,有助於提升氣象預報的準確性;然而衛星計畫需考量預算、研製時程、資料數、資料均勻度以及衛星星系部署時程等,經由擇優分析,最後選擇6顆作為福衛七號星系的衛星數。