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國研院太空中心團隊 榮獲2015年行政院傑出科技貢獻獎

國家實驗研究院太空中心(太空中心)劉人仰資深研究員所帶領的研究團隊,成功研發受美國管制出口的精密光纖陀螺儀,並帶領團隊開發多項創新技術,先後獲得國內外八項專利與全球百大科技研發獎R&D 100 Awards,對太空科研、軍事及民生用途具有重要突破及效益。由於此項關鍵模組的研發跨越多個領域且具有高度技術挑戰性,系統整合遂成研發成功的關鍵,此成果除了掌握重要國防科技外,也具有相當大的產業效益。

「陀螺儀是導控系統的心臟」,舉凡衛星、火箭、飛彈等飛行平台的導控系統都需要它。為了讓飛行平台能準確到達目的地,平台除了搭載衛星定位系統外,還會配備含有陀螺儀的慣性量測系統(Inertial Measurement Unit, IMU)。這是因為衛星定位系統容易受到外界信號干擾,極有可能在關鍵時刻失去功能。相對的,陀螺儀搭配加速規所運作的自主慣性導航模式,是透過旋轉角度及速度變化的不斷量測、計算及預測,來導引衛星、火箭、飛彈等飛行裝置精準定向與定位,運作過程不會受到外在信號干擾,因此精密陀螺儀的存在,也確保了精準到達目的地的可靠性。

「精密光纖陀螺儀」屬於先進國防科技與太空科技所需之技術,先前我國學術界在這方面較少有專注的研究工作;另一方面要完成此系統也需有專精不同元組件的人員共同合作。國研院太空中心團隊在過去十年間從學術基礎做起,與我國學界十一個不同實驗室合作,並結合中科院以及光纖業者,使學、產、官適當分工合作,貢獻於我國亟需的光纖陀螺儀關鍵技術、 應用於國產單軸與三軸光纖陀螺儀,並實際飛試成功。

 

「精密光纖陀螺儀」所創造的實質應用成果包括高可靠度單模光纖,具耐彎曲微小化與超高可靠度特性,所繞製的微型光纖環較一般單模光纖環壽命高數百至一千倍;所發展獨特的抗輻光纖光源技術,獲得國內外專利與多項國內外獎項,包括 2014 年德國紐倫堡發明展社會組金牌獎,及 2015 有發名奧斯卡之稱的R&D 100 Awards;所開發單軸與三軸光纖陀螺儀飛試體之角速度飄移穩定度與噪訊指標分別比外購陀螺儀優六十倍與四十倍。成品安裝於探空九號火箭試飛成功,顯示其性能優越且可靠。

研發成功的精密光纖陀螺儀,符合抗輻射規格,可應用於衛星任務,也可應用於軍事用途,對國土偵測及國防有重大效益,其部分關鍵感測技術,也可應用於智慧電網等設施的監測,加上研發中的微型光收發模組,可應用於太空雷射光通訊系統,具有重大社會效益,未來的附加經濟效益亦十分可期。