福卫七号发射!卫星却得花19个月就定位?6个必知的冷知识

福尔摩沙卫星七号简称福卫七号,已于25日下午2时30分顺利发射升空,卫星发射173分钟后,福卫七号的信号顺利发送至澳洲达尔文地面站,台湾自此可以与位在720公里高空运行的六枚福卫七号通联。

台湾发射福卫七号后,将可以观测到正负45度之间低纬度地区气象数据,每天发送信号四个时段,未来对台湾气象预测,尤其是降雨预报准确度将大有帮助,这也是福卫三号之后,美台再度合作。

政府砸251亿,推动太空计划,要让台湾有自己的“太空产业”。

 

关于福卫七号卫星发射,受到各界瞩目,面对外界关心,科技部也解答7个疑问,供外界有更多了解。

问题1:为何福卫二号、五号只要1颗,福卫三号、七号却要6颗卫星?任务有何不同?

福卫二号、五号是光学遥测卫星,可以对地表进行照相取像,福卫三号、七号则是通过掩星技术,获得大气数据,可以提供气象预报使用。

福卫七号是气象卫星,颗数越多,所获取的全球大气数据就越多、越均匀,有助于提升气象预报的准确性;但考量预算、研制进程、数据数、数据均匀度以及卫星星系部署进程,最后选择以6颗作为福卫七号星系的卫星数。

过去因高性能遥测卫星价格较为昂贵,多数时候取像时间急迫性不高(除了部分国防或是灾害),因此1颗卫星就能满足任务需要,不过随科技进步,遥测卫星价格逐渐下降,也有许多商业卫星遥测公司提出大规模数量的卫星星系部署计划,未来遥测卫星就能对同一地区每日多次再访,将打开新形态的卫星图片应用可能,台湾未来遥测卫星也计划采取多颗星系部署。

问题2:福卫七号用“掩星技术”增进气象预报准确度,什么是掩星技术?

全球定位卫星发射的电磁波信号经过大气层时,会因为穿透不同温度、压力或湿度的空气层,而产生转向、变慢、减弱的现象。

福卫七号用“掩星技术”增进气象预报准确度。

 

“掩星技术”能分析福卫三号和七号接收到的信号特性,就能反过来推出地球上空的温度、气压、湿度或电子密度等数据,掌握地球气候情报。

问题3:福卫五号选在加州发射,但福卫七号却在佛州发射?

考量发射点进入轨道倾角及火箭落点不危害居民安全为条件,福卫七号的轨道倾角是24度,搭配GPS和GLONASS可搜集南北纬50度内的掩星数据。从美国东岸佛州的肯尼迪太空中心向东偏南发射,可以达到24度的轨道倾角,且第一节火箭(如果不回收的话)不会危及附近居民人身安全。

福卫五号是太阳同步轨道的遥测卫星,轨道倾角是98.28度。由美国西岸加州的范登堡空军基地向南偏西发射,可以达到98.28度的轨道倾角,而且第一节火箭(如果不回收的话)会落入海中,不会危及空军基地附近居民的人身安全。

福卫五号选在加州发射,但是福卫七号却在佛州发射。

 

问题4:福卫七号6颗卫星为何花19个月才能到任务轨道?

卫星运行速度会影响高度的升降,当高度720公里的卫星,以和运行方向相反的方向进行喷射,就能让卫星减速,并造成卫星轨道下降。

当福卫七号第一枚卫星被调降到550公里的任务轨道高度后,它所运行的轨道面会因地球“扁圆型重力场”的影响,和在720公里卫星运行的轨道面每天产生约0.55度的轨道面飘移现象。

到第108天后,第一枚550公里高的卫星轨道面与720公里高的卫星轨道面,就会分开约60度。接着第二枚卫星开始从720公里高调降到550公里高的轨道,108天后,第二枚550公里高的卫星轨道面与720公里高的卫星轨道面,也分开约60度,此时第一枚550公里高的卫星轨道面与720公里高的卫星轨道面,已经分开了约120度。

如此依次将第三、四、五、六枚卫星从720公里的轨道高度,调降到550公里的轨道高度,从第一枚卫星开始调降轨道高度开始,到第六枚卫星调降轨道高度结束止,共花108×5=540天,加上卫星发射后的前四周还在进行健康检查,总共约需19个月。

问题5:福卫五号高度是720公里,福卫七号却是550公里?

太阳同步轨道即卫星轨道面永远以相同的角度面对太阳。

 

福卫七号的任务是搜集均匀分布在中低纬度的大气数据,所以福卫七号的6枚卫星会分别分布在6个轨道面上,任务轨道在500到850公里之间。

福卫五号是遥测卫星,选择720公里太阳同步轨道,是让卫星的轨道面永远以相同的角度面对太阳,这样卫星每次都是在相同时经过地球同一地点的上空,因此可以完成两日再访的目标。

问题6:福卫七号3个酬载任务是什么?

全球卫星导航系统无线电信号接收器(TGRS):TGRS接收全球导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)卫星(包括GPS和GLONASS)所发射出的无线电波,电波经过电离层与大气层时会产生折射效应,分析这些折射信号就可以得到大气层中温度、压力、水气以及电离层电子浓度的数据。

离子速度仪(IVM):沿着卫星轨道实际测量电离层的离子数据,借由改变探测器表面电位能,及计算后端电流板所收集的离子入射角,计算出离子的速度。

无线射频信标仪(RF Beacon):电离层是无线电信号传输必经的介质,台湾上空是电离层的不稳定区,科学团队在亚太地区设置多个地面站,接收RF Beacon所发射的电磁波,就能分析出台湾上空的电离层结构。