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D9875580 李汶霏. 福爾摩沙衛星一號模擬飛行英姿福爾摩沙衛星一號為一枚低軌道的科學實驗衛星，於發射升空後，進入與赤道傾斜35度、距地球表面600公里的低軌道飛行，約97分鐘繞行地球一周，每日約六次對國內接收站傳輸所收集到的資料。主要的任務包括進行電離層電漿電動效應測量、海洋水色照相、及 Ka 頻段通訊實驗等三項科學實驗，利用衛星每日收集到之酬載遙測資料，分送給國內的科學團隊及國內外研究機構從事科學實驗。在電離層特性研究方面，了解台灣周圍上空的電離層結構，以提供影響無線電通訊的重要訊息；在海洋水色研究方面，提供海洋相關領域之實驗資料，作為環境、漁業、工商業及學術界實用及理論研究的根據；在 Ka 頻段通訊實驗方面，進行台灣地區 Ka 頻段低速率、高速率及雨衰減通訊實驗，並且將進一步做安全通訊實驗，以增強我國通訊系統能力。福爾摩沙衛星一號 任務壽命為二年，設計壽命為四年，實際運轉則近五年半，於2004年6月17日，結束其任務，正式功成身退，為 福爾摩沙衛星一號 任務劃下句點。先後完成三項科學實驗任務，其成果已遠超過預期目標。回顧 福爾摩沙衛星一號 的發展歷程，幾乎等同我國太空科技篳路藍縷的發展史，由於 福爾摩沙衛星一號 計畫的順利推展，我國太空科技得以起飛，太空團隊得以建立，同時也奠定我國成功發射 福爾摩沙衛星二號 及順利推展 福爾摩沙衛星三號 之基礎， 福爾摩沙衛星一號 的功成身退，將為我國太空計畫留下歷史的見證。 福爾摩沙衛星一號本體已於1994年6月委託美國TRW公司與我國合作設計製造。為確保此衛星任務之成功，並培養我國自行設計、製造、組合和測試衛星之能力，國家太空中心選派28名人員赴TRW培訓，實地參與衛星本體的發展、設計、製造、整測及管理工作。在國家太空中心亦有28名相對應人員，以複式學習方式，同時吸收在TRW培訓工作人員的經驗與資料。福爾摩沙衛星一號衛星本體 於 1997 年初 完工，經過一系列測試後於同年5月自TRW公司運抵整測廠房，與三項科學酬載進行系統組裝與整合測試的工作。和科學酬載結合後的福爾摩沙衛星一號已於 1999 年 1 月 27 日 順利發射升空。 福爾摩沙衛星一號主要任務為科技研究，歷經可行性評估研究，以及國內外學者專家組成之各類酬載儀器審查小組審核，其科學酬載選定為海洋水色照相儀(Ocean Color Image, 簡稱OCI)、電離層電漿電動效應儀(Ionospheric Plasma and Electrodynamics Instrument, 簡稱IPEI)和通訊實驗酬載(Experimental Communication Payload, 簡稱ECP)。 海洋水色照相儀海洋水色照相儀之科學目的在於提供海洋各相關領域之實驗資料，作為環境、漁業、工商業及學術界實用及理論研究的根據。 本儀器取得之科學數據，將由設在海洋大學之科學資料分送中心進行儲存整理，再交付國內外海洋研究學者進行數據之分析與應用。資料與校正軟體工作由科學小組主導。掃描寬度702公里空間解析度或瞬時視角80020公尺光譜特性B1B2 B3B4B5B6中心波長(nm)443490510555670865公差(nm)344445半穿頻寬於50%(nm)202020202040雜訊/信號比700700700700700700最大外形尺寸333538公分(橫向向下速度)；體積小於28公升質量15公斤耗電量33瓦(尖峰)；20瓦(平均)操作模式九個模式：FB,NI-A,NI-B,RGB,CA,SBY,OFF,SUV,SAF資訊傳輸率讀取資料期間656kbps經由RS422介面(含CCSDS前頭) 福爾摩沙衛星一號海洋水色照相儀科學實驗電離層電漿電動效應儀電離層電漿電動效應儀的科學目的為探測南北緯35度內、600公里高度之電離層電漿與電動效應，此計畫的完成將能了解台灣周圍上空的電離層結構，以提供影響無線電通訊的重要訊息。 本計畫以委辦方式，由國家太空中心與美國德州大學達拉斯分校(UTD)簽約，進行研發工作。 儀器離子電位勢阻滯分析儀離子漂浮向量儀離子流量儀量測參數離子速度及溫度離子橫豎面速度離子密度（濃度）取樣率常態模式：32次/秒快速模式：64次/秒常態模式：32次/秒快速模式：1000次/秒常態模式：32次/秒快速模式：1000次/秒質量9.26公斤尺寸感應器：19公分46.99公分41.9公分主控器：12.8公分27.9公分13.9公分耗電量10瓦視角45 45操作溫度範圍-10+40資料傳輸速率常態模式：2.2kbps，快速模式：53.38kbps任務週期常態模式：85%，快速模式：15% 電離層結構示意 電離層影響無線通訊 通訊實驗酬載通訊實驗酬載為一可進行各種衛星通訊實驗的微波儀器，針對未來低軌道衛星通訊系統，研究其特性及不同之製造技術。此計畫將使我國主導設計包含Ka頻段通訊實驗酬載及地面站在內之衛星通訊網路，並可於該網路上進行具科學及實用價值的實驗。 空中部份之通訊實驗酬載，由台揚公司自日本NEC公司引進技術；包含實驗設施在內之地面部份，亦由國內廠商與國外技術合作廠商或次承包商組織團隊承製。 天線對地照射範圍65錐形照射 工作週期 繞地一周(約96.7分鐘)8%(平均值)詢答器頻寬27MHz電力消耗操作時：85瓦(峰值)，繞地一周平均消耗：25瓦上鏈頻率28.25GHz下鏈頻率18.45GHz旗號頻率19.5GHz質量18.43公斤形狀大小詢答器：由20個微波單元組成，分散於酬載轉接器兩邊天線：接收天線直徑20.3公分，發射天線直徑25.4公分發射功率10瓦(通信通道) / 1.77瓦(旗號信號)偏極化發射：左圓偏極，接收：右圓偏極 通訊實驗酬載原理 福爾摩沙衛星一號發射前英姿福爾摩沙衛星一號之基本資料 為科學實驗衛星重量： 401 公斤（含酬載及燃料）形狀尺寸：六角柱形，高 2.1 公尺、寬 1.1 公尺（太陽能電池板伸出時約達 7.2 公尺）軌道：高度 600 公里，與赤道成 35 度傾斜角之圓形軌道繞行地球一周時間：約 96.7 分鐘設計壽命： 4 年發射日期： 1999 年 1 月 27 日功成身退： 2004 年 6 月 17 日 發展我國衛星關鍵性元件為建立太空產業基礎的有效策略之一，因此甄選國內產業界參與衛星計畫，會同國外衛星元件製造公司進行技術轉移，以發展我國具高品質、高可靠度、並且能在太空環境中運作之衛星關鍵性元件。承製福爾摩沙衛星一號五項元件的國內廠商分別為：宏碁科技公司的衛星電腦、系通科技公司的遠端介面組件、勝利工業公司的濾波器/雙工器和衛星天線、士林電機公司的太陽能電池板組合，均已通過衛星本體合約商美國TRW公司的合格認證。 衛星電腦衛星電腦的主要功用在於操控衛星之運作，包括資料與訊號處理、指令解讀與執行及其他次系統之介面控制。尺寸：21.6公分21.3公分11.9公分中央處理器：80186 重量：3.3公斤最大消耗功率：10.3瓦唯讀記憶體：512kbytes 讀寫記憶體：512kbytes次系統介面：姿態控制、熱控制、推進控制、電力控制、地面資料傳送控制、 全球定位等次系統之介面控制資料介面：1553B串列標準介面、RS-422標準介面承製廠商：宏碁科技公司 遠端介面組件 遠端介面組件為藉由1553標準介面傳送衛星電腦之資料與指令至通訊實驗酬載，同時亦收集通訊實驗酬載之資訊至衛星電腦。 尺寸：27.9公分18.7公分14.1公分重量：3.91公斤 最大消耗功率：3.76瓦 訊號輸入模式：數位輸入、串列輸入、類比輸入承製廠商：系通科技公司 濾波器/雙工器濾波器/雙工器執行衛星微波訊號之隔離及濾波之功能。 尺寸：25.4公分21.6公分8.1公分重量：1.7公斤上鏈頻率：2039.6MHz下鏈頻率：2215MHz頻寬上鏈：15MHz，下鏈15MHz下鏈訊號：功率6瓦承製廠商：勝利工業公司 衛星天線衛星天線可接受或傳送頻段之微波訊號。 尺寸：15.24公分（直徑） 15.24公分（高）重量：小於562公克接收頻段：20395MHz發射頻段：22155MHz極化方向：右手螺旋圓形極化可處理訊號之功率：5瓦特性阻抗：50承製廠商：勝利工業公司 太陽能電池板組合 太陽能電池板為將太陽能轉為電能之系統，為衛星電能之來源。 總重量（雙翼）：21.36公斤（包含結構體） End-of-Life最大功率：547.79瓦最大功率：645.36瓦最大開路電壓：99.0V（直流）最小短路電流：6.24A（直流）矽晶太陽電池光電轉換效率：14.6% 最大功率輸出之操作電壓：48.07V（直流）承製廠商：士林電機公司 組成元件單元：矽晶太陽電池、覆蓋玻璃、結構體、二極體、連接線路 福爾摩沙一號由洛克希德馬丁公司的雅典娜一型載具(ATHENA-1/LMLV1)於美國佛羅里達州卡那維爾角(Cape Canaveral)美東發射場發射升空。福爾摩沙一號發射載具名稱：雅典娜一型發射載具(ATHENA-1/LMLV1)系統廠商：美國洛克希德馬丁飛彈太空公司推進器：二節固體火箭 總重量：63,500公斤全長：18.87公尺 直徑：2.36公尺升空時推力：168,636公斤低軌載重能力：585公斤發射方式：地面垂直發射發射地點：美國佛羅里達州卡那維爾角(Cape Canaveral) 美東發射場，位於北緯28.50度，西經80.55度繪製於火箭上的福爾摩沙一號徵圖活動第一名作品 美國佛羅里達州卡那維爾角(Cape Canaveral)美東發射場 福爾摩沙一號蓄勢待發 福爾摩沙一號發射英姿福爾摩沙一號發射流程時 程時間高度(公里)1.第一節火箭點火0分0.2秒02.最大空氣動壓( 2633.8 磅平方呎 )0分36.2秒103.第一節火箭達最大軸向加速度( 6.77g ) 1分21.7秒524.第一節燃燒完畢，開始上昇滑行1分34.4秒715.衛星護罩脫離3分9.2秒1736.第一節火箭脫離後，第二節火箭點火3分16.7秒1787.第二節火箭達最大軸向加速度( 6.43g )5分26.1秒2138.第二節火箭燃燒完畢5分45.2秒2139.第二節火箭脫離，第三節火箭(軌道調整模組)第一次點火5分45.7秒21310.第三節火箭第一次熄火，繼續上昇滑行7分51.8秒21311.第三節火箭第二次點火，調整入軌高度及速度51分55.0秒60312.衛星與第三節火箭分離，進入任務軌道65分8.2秒59913.衛星展開太陽能電池板，第三節火箭進行軌道調整避免碰撞與污染71分48.2秒59814.第三節火箭軌道調整結束72分23.8秒598福爾摩沙一號發射進入軌道發射約65分鐘後，發射載具將福爾摩沙一號送入高度600公里、傾角35度之軌道上運行。衛星每日繞地14.9圈；在仰角10度以上，台灣地面站每日約有6次可與衛星聯絡，平均每次聯絡時間約7分鐘。 福爾摩沙衛星地面系統的主要目標是建立 太空中心地面部門的基礎架構，並同時確保福爾摩沙衛星的成功運作。整個系統是由遙傳追蹤指令站、地面通訊網路、任務操作中心、任務控制中心、飛行動態設施及科學控制中心所組成。除兩個遙傳追蹤指令站分別設於中壢(北站)與歸仁(南站)之外，其餘均設於新竹科學園區內的國家太空中心總部。福爾摩沙衛星地面系統由美國聯合電訊技術服務公司(ATSC)簽約承包，同時該公司也在國內遴選了四家次合約廠商（中鼎、凌群電腦、大同及台灣電訊公司）來共同參與所有軟體發展的相關項目。 福爾摩沙衛星地面系統因採開放式及模組式的軟體架構，只需些微的修正，未來即可用於追蹤及操控後續衛星，以達成太空長期計畫之規劃目標。此外，由於技術移轉團隊的參與，將能提昇國內產業界大型系統發展與任務操作及維護的能力。遙傳追蹤指令站地面通訊網路福爾摩沙衛星一號載有三項科學酬載，海洋水色照相儀（OCI）、電離層電漿電動效應儀（IPEI）、及Ka頻段通訊實驗酬載（ECP）。由各大學研究人員所組成的三個科學團隊，對於衛星所測得的科學資料，除了確保其正確性，並進行科學研究。福衛一號海洋水色照相儀執行任務期間，共計製成全球影像五千餘張，包括台灣附近影像五百餘張，影像所獲得的可見光與近紅外光輻射量，經分析可得海洋表面的顏色分佈及大氣中的氣溶膠 (Aerosol) 濃度。海洋表面葉綠素濃度分布之影像，可提供漁業應用，有助於漁業資源保育的應用研究；所得影像並應用於沙塵暴監控。 福衛一號電離層電漿電動效應儀執行任務期間，正值太陽活動週期之劇烈期。電離層電漿電動效應儀偵測到十年來最大地磁風暴造成的電離層離子洞；科學團隊以 IPEI 觀測資料完成全球首次的中低緯度 3-D 空間離子分布的統計數據，而其他多項重大量測分析結果，十分受到國際研究群重視，國際間許多地面觀測站及衛星皆與福衛一號 IPEI 進行合作共同觀測，國際著名之 IRI 電離層資料分析系統於 2006 年納入 IPEI 資料。福衛一號 Ka 頻段通訊實驗科學團隊於執行任務期間，完成固定式 Ka 頻段地面站、及移動式 Ka 頻段地面站。固定式地面站具有發射與接收信號能力，安裝在台南成功航太歸仁校區。並建立 Ka 頻段傳播通道雨衰減資料庫，完成 Ka 頻段通訊實驗資料擷取。 此三項科學實驗任務，於2004年6月17日福爾摩沙衛星一號正式功成身退後，其成果已遠超過預期目標，為福爾摩沙衛星一號任務劃下句點。 海洋水色照相儀截至2001年9月止，設在國立台灣海洋大學的海洋水色照相儀科學團隊已處理超過7000張的OCI原始影像，由國內外學者應用於海洋學研究，而國內已有超過20個研究單位曾申請使用各層級影像。OCI科學團隊亦利用865奈米的光譜數據，反推大氣中的懸浮粒子數，用以研究於3至5月間大陸地區發生的沙塵暴現象。OCI科學團隊已應用OCI資料在國內外期刊及國際研討會發表論文，其成果包括大氣校正模式發展、儀器特性報告、及台灣附近的海洋水色狀態及懸浮粒子光學厚度等。 官方首次記錄之台灣附近地區海洋水色影像，攝於 1999 年 2月14日。 台灣附近海水之海洋水色影像。 2001 年 1月29日及2月14日從黃海地區取得之海洋水色影像顯示廣大黃 海地區具有沙塵暴粒子。電離層電漿電動效應儀由中央大學研究人員組成的電離層電漿電動效應儀科學團隊，除了利用IPEI所測得之電離層資料，分析電離層赤道區異常現象及中低緯度地區包括台灣上空的電離層氣泡，更進一步與美國DMSP衛星及祕魯的ISR地面雷達進行共同觀測，並研究由太陽磁暴事件所造成的電離層密度不規則分布現象。在2000年7月14日的巴斯底磁暴事件發生後，IPEI科學團隊分析觀測資料時發現於巴西上空曾量測到大小尺度不同的低密度離子洞。此項發現是世界首次由衛星觀測到離子洞的三維結構。 IPEI科學團隊曾與世界各地的地面雷達站，例如日本之MU雷達及祕魯之ISR進行共同觀測，並與美國空軍地球物理實驗所共同執行電離層觀測實驗，以驗證IPEI在太空中的量測數據之正確性。 福爾摩沙衛星一號包含IPEI酬載，如本圖於整合測試期間所示。IPEI酬載係由一個量測離子密度的離子撲捉儀、兩個量測離子橫向推進速度的離子漂浮向量儀、以及一個取得主要離子成分之電離層電漿參數之電位滯留分析儀所組成。 福爾摩沙衛星一號裝載之IP