台灣自製氣象衛星完裝,「颱風假」能更準確?

太空愈來愈熱鬧!台製衛星獵風者號宣告組裝完成,是第一顆搭載國內自製的「全球衛星導航系統反射接收儀」(GNSS-R)的衛星,對於台灣氣象預測發展,有望增進颱風強度預測的準確度。 

很多人可能都還記得四年前的颱風天。

2018年7月10日,強颱瑪莉亞襲台,許多人頂著風雨長途跋涉、好不容易安全抵達公司,想著颱風正烈,竟然還得上班?無奈地開啟一天工作行程,沒想到下午四點,台北市長柯文哲突然宣布開始放颱風假,想到還有年幼兒女,需要冒著強風暴雨接送,不禁埋怨氣象預報為何如此不準。

30年來,西北太平洋平均每年生成25.3個颱風,是台灣致災的主要原因之一。專家學者長年致力於增強預報準確度,現在即將迎來新的解方。第一顆搭載國內自製的「全球衛星導航系統反射接收儀」(GNSS-R)的衛星「獵風者TRITON」(FORMOSAT-7R),本週亮相,預計明年第一季發射,可望協助難以預測的颱風預報。

新一代氣象衛星發射,颱風假預判更準確

這次組裝完成的新衛星獵風者號,屬於第二代衛星福爾摩沙衛星七號(以下簡稱福衛七號)的一部分,由科技部國家實驗研究院國家太空中心自主研發的,已於日前完成最後一塊拼圖,即裝上太陽能板,宣告完成組裝。預計將於今年底完備,最快明年第一季在法屬圭亞那的圭亞那太空中心,搭乘法國亞利安太空公司(Arianespace)的織女星C型(VEGA C)火箭發射升空。

「傳統衛星只能看到颱風上面的雲怎麼繞,只能從上面猜測下面轉得多快,可能的誤差是很大的,」氣象局局長鄭明典指出,現行的福衛一號,受限於技術,在很接近海面時,海面的反射波會使訊號變得雜亂,「對我們來講,反射波就是垃圾,因為它干擾了我們的信號」。

氣象局局長鄭明典。科技部提供
氣象局局長鄭明典。科技部提供

獵風者號的新技術,可透過全球衛星導航系統GPS及GLONASS反射海面的訊號,蒐集到目前氣象最缺乏的海面風場資料,可應用於颱風路徑、強降雨與空污預測。鄭明典不禁感嘆,真的是「把垃圾變黃金」,過去原理上有過許多討論,但獵風者是第一顆實際付諸實現的衛星,「因為類似原理的衛星,它們是把整個雷達帶上去,但那是很不一樣的做法。」

重達250公斤,造價台幣7億元

獵風者號的製程,可謂一波三折。2011年時,台美合作福衛七號衛星星系計畫(FORMOSAT-7/COSMIC-2),原規劃分兩組共發射13枚衛星,第2組中一枚是台灣太空中心的自製衛星,衛星主要酬載美方提供的掩星觀測儀。

然2014年,因美方經費無法確定,台灣決定自製全球導航衛星系統反射訊號接收儀(GNSS-Reflectometry,GNSS-R),作為自製衛星的酬載。獵風者號本體82%為台灣自製,經費7億元則由國家支應,尺寸為1.2 x 1.0 x 1.25公尺,重量約250公斤。

台灣的低軌衛星發展,由1999年福衛一號發射揭開序幕,至2017年,台灣第一顆自製遙測衛星福衛五號,則由SpaceX獵鷹九號火箭順利發射入軌,自此正式踏上研發自製衛星的道路。科技部長吳政忠表示,獵風者衛星傳承福衛五號經驗,並進一步提高自製占比,包括衛星電腦、電力控制、光纖陀螺儀、導航接收機等關鍵元件,以及重要的酬載儀器,都是台灣製造,太空中心也發展了多項關鍵技術。

科技部長吳政忠。科技部提供
科技部長吳政忠。科技部提供

台灣30年自製衛星技術,從會「爬」到會「跑」

國研院太空中心主任吳宗信指出,自開發福衛五號以來,台灣開始慢慢學自製衛星的技術,就好比「從嬰兒在地上爬,到現在可以到處跑的年紀」。

國研院太空中心主任吳宗信。科技部提供
國研院太空中心主任吳宗信。科技部提供

獵風者號配備的GNSS-R儀器係使用自主技術進行韌體優化,最多可同時接收8組資料,性能優於國外的儀器。吳宗信表示,「國際上的儀器最多只能收四組,而GNSS-R在任何一個時間點都可以收一倍多的資料,對氣象來說,收愈多資料愈有幫助。」

另外,獵風者衛星計畫主持人林辰宗表示,除導航儀器優化外,獵風者號也乘載了臺灣自主設計製造的10項關鍵元件與技術。其中最有看頭的,就屬採用最新的「微步進」太陽能板驅動器,「原本傳統是用步進馬達來驅動,一轉起來整個衛星都會跟著抖動,微步進就是讓整個太陽能板可以轉得很平順,幾乎就不太會抖動」。

獵風者衛星計畫主持人林辰宗。科技部提供
獵風者衛星計畫主持人林辰宗。科技部提供

台灣衛星產業關鍵,在於掌握系統權

作為獵風者號地面溝通設備的供應廠商,芳興科技董事長陳賡源指出,芳興在30年前,台灣太空產業還在孵化期時,就跟著台灣一起成長,「芳興這幾年在產業裡,努力做到的,就是把太空產業的這些零件當精品製作」。

芳興科技董事長陳賡源。科技部提供
芳興科技董事長陳賡源。科技部提供

主要製造衛星結構體的漢翔航空總經理馬萬鈞則認為,雖然台灣已很擅長製造衛星的關鍵組件,但如果台灣只會製造,在全世界衛星產業裡將永遠扮演代工的角色,因此,台灣應更積極的掌握產業中的「系統權」。

漢翔航空總經理馬萬鈞。科技部提供
漢翔航空總經理馬萬鈞。科技部提供

「當有系統權,我們就可以決定由台灣自己的元件供應商來上我們的衛星,太空中心這個部分也做得非常好,它把系統權牢牢地抓在自己手上,」馬萬鈞說。「這樣我們就有飛行履歷(fly heritage)、時機了,供應商也就可以把這個時機當成墊腳石,到國際上去」。

自福衛一號1999年升空,台灣的低軌衛星開發一路走來跌跌撞撞,就如吳宗信所言,30年前的技術,是各界攜手往上爬,才能有現在的成果。現因台灣自有的衛星系統開發完成,產業零組件的技術也逐步到位,使得提高氣象預報精準率成為可能。伴隨獵風者號的發射,期望除探索太空外,對於颱風等自然災害的預防及判斷,也能為台灣帶來實質幫助。

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