|
一箭六星送“華衛”
（2006年07月13日 13:56:39）
|
|
|
□作者: 崔 志
[1]
2006年 4月15日，台灣與美國聯合研制的6顆微小型“華衛三號”衛星采用半人半牛座（Minotaur）火箭從美國加州範登堡空軍基地發射，火箭升空後一切正常並在飛行14分25秒後分離第一顆衛星，爾後每隔大約一分鐘依序分離另5顆衛星，直到發射後19分20秒6顆衛星按計劃進入700∼800千米高度的暫駐軌道。預計6顆“華衛三號”衛星經過12次變軌後將在未來13個月各自到達自己的任務軌道。這6顆衛星在台灣曾被稱為“中華三號”，又稱為“華衛三號”，後台灣改為“福衛三號”。在美國稱為“氣象、電離層及氣候觀測星座系統”（COSMIC），總耗資約1億美元，其中台灣支付8000萬美元，另外的 2000萬美元由美國科學基金會、航宇局、空軍、海軍和海洋大氣局資助。每顆“華衛三號”衛星重約70千克，衛星外形呈圓扁柱形，直徑103厘米，高約 16厘米，設計壽命5年，可用于天氣預報、全球氣候變化研究以及電離層和重力場研究。
參與這項美台合作計劃的美方為大學大氣研究聯盟，台方為台灣太空計劃室。本計劃是台灣太空計劃室繼華衛一號、華衛二號之後的第三個衛星發展計劃，旨在建立全球大氣實時觀測網系統。該星座包括6顆微小衛星組成的太空部分及其地面系統部分。地面系統部分包括地面站、網絡系統、衛星操作及控制中心、資料接收及處理中心。台灣實施該計劃的目的有兩個︰一是通過美台合作獲得全球大氣實時觀測網系統的先進技術能力；二是使台灣掌握微小衛星系統從規劃、設計到總裝測試與操作的能力。同時通過技術移轉方式將美國的衛星組件和相關的制
造技術轉移至台灣的制造廠商，建立並提升台灣太空產業的制造實力。
拓展GPS的新應用
“華衛三號”6顆微小衛星若能按計劃在13個月後進入預定任務軌道，將分布于地球表面700∼800千米高的6個不同軌道面上，組成覆蓋全球的低軌道微小衛星星座系統。
目前絕大多數氣象預報資料的搜集，主要來自世界各地約900個地面探空站升放的高空氣球來測量大氣溫度和濕度。但這些觀測站大部分分布在陸地，而佔地球表面70%的海洋觀測站卻相當少，因此無法建立真實的全球天氣模型。氣象衛星雖然可以提供較大範圍的觀測，但是從太空垂直向地面收集資料，很不容易得到發生在不同高度上變化的信息。“華衛三號”計劃可改善上述缺陷。它采用微小衛星星座和先進的無線電掩星技術，拓展GPS的新應用，改善觀測範圍和資料的準確性。
台美合作的小衛星
“華衛三號”衛星主要由美國軌道科學公司研制，其中衛星有效載荷由美國噴氣推進實驗室和海軍研究所研制。台灣有5個廠家參與了衛星平台14種部件的研制。第1顆 “華衛三號”衛星由台灣太空計劃室派出的駐廠團隊與軌道科學公司的總裝測試團隊在美國完成總裝測試工作，並于2004年7月運抵台灣。第2顆到第6顆衛星則在台灣太空中心完成總裝測試。
“華衛三號”的有效載荷及其任務︰
1.GPS 掩星實驗儀(GPS Occultation Experiment，簡稱GOX) ︰每一顆衛星上安裝4個GPS天線，接收美國24顆GPS衛星的L1及L2頻段所發出的導航信號，通過電波信號在穿過電離層和大氣層時所受到的折射量，進而推算出電離層和大氣層的電子密度總量、溫度、壓力及水汽含量等相關資料。GOX由美國航宇局噴氣推進實驗室與Broad Reach Engineering公司共同負責設計和制造。
2.小型電離層光度計 (Tiny Ionosphere Photometer，簡稱TIP) ︰使用光譜頻段為135.6 納米，推算沿衛星對著地球方向的電子密度總量。TIP由美國海軍研究所(Naval Research Laboratory，簡稱NRL) 負責研制。
3．三頻段信標儀（Tri-Band Beacon，簡稱TBB）︰使用150、400、1067MHz三個頻段的同調無線電發射機發射電波信號，經由分布各地的接收站接收後，推算出電離層高度（90∼700千米）的三維空間高解析度電子密度場和總電子含量。TBB由 NRL負責研制。
衛星地面系統
“華衛三號”的地面系統是以台灣太空計劃室原有的地面系統為主體，透過美國的USN網絡系統連結瑞典基律納及美國阿拉斯加費爾班克斯的兩個海外跟蹤站來執行衛星星座的全部操作任務。其中包括︰發射支持、衛星操控、有效載荷操控、海外遙測跟蹤指令站指令資料傳輸和科學資料的接收等。地面系統多重任務中心與美商ISI 合作，將操控華衛一號的單一功能升級為同時操控華衛二、三號，目前確認地面系統的控制和操作軟件已準備就緒。
“華衛三號”飛行任務分為四個階段︰第一階段是火箭發射到衛星與火箭分離，稱為發射階段；第二階段是從衛星分離後到地面站完成各項健康檢查，稱為早期軌道操作階段；第三階段是軌道轉換與星座部署；第四階段是衛星在任務軌道執行科學任務，也就是GPS掩星實驗儀、電離層光度計、與三頻段信標儀開始搜集科學資料時，稱為科學任務階段。
“華衛三號”星座由六個軌道面組成，每個軌道面與赤道夾角為24°。在早期軌道由于6顆衛星搭載同一火箭，6顆衛星分離是在同一個軌道面上，操作團隊必須將衛星推進到不同的暫駐軌道，利用不同高度有不同進動的效應，使得6顆衛星在發射一年之後才會進入六個軌道面。發射13個月後，經12次的軌道轉換，星座才能部署完成。同時，當衛星進入暫駐軌道之後，除了在推進的時段之外，GPS掩星實驗儀、小型電離層光度計和三頻段信標儀都可以進行它們的實驗任務，這些有效載荷在暫駐軌道所做的測量與在任務星座所做測量，最大的不同點是暫駐軌道的測量點無法達到全球均勻分布的目標。
相關鏈接
“華衛三號”潛在的軍事用途
據外電報道，美台合作的“華衛三號”衛星標榜是全球第一個氣象觀測星座系統，但卻夾帶軍事用途。據美方專家透露，美國空軍和海軍參與“華衛三號”計劃主要目的不在天氣預報，而是研究電離層風暴可能對洲際導彈無線通訊導航系統的干擾。
“華衛三號”6顆微小衛星安裝的3台觀測儀器中（包括GOX、TIP、TBB），由美國噴氣推進實驗室研制的GPS掩星實驗儀，是“華衛三號”最重要的觀測儀器，通過接收GPS電波信號經大氣層的折射，推算大氣溫度、壓力和水汽垂直分布，可供世界各國氣象預報參考。
但另外兩種TIP和TBB是由美國海軍研究所研制的，主要功能有玄機，兩者互相搭配可推算電離層電子密度和總電子含量，提供預測太空天氣變化所需的重要信息，也就是預報太空電離層風暴的發生。
參與“華衛三號”計劃的美方專家透露，美國空軍同意執行“華衛三號”發射任務，並與美國海軍共同出資200萬美元，由NRL研制TIP和TBB，最感興趣的並不是全球天氣預報，而是太空電離層風暴預測。
這名專家表示，電離層風暴會干擾無線通信質量，洲際導彈導航系統又是靠無線電波操控，美軍參與“華衛三號”的主要目的，就是透過衛星傳回的觀測數據，研究電離層風暴發生機制，進而準確預報電離層風暴，最終目標是找出避免電離層風暴干擾洲際導彈導航系統的方法。
由台灣負責總裝測試“華衛三號”第二顆到第六顆微小衛星期間，美方長期派員駐守台“太空計劃室”，嚴禁台方任意拆解檢修衛星零組件。
轉載文章請首先閱讀有關轉載說明
文章作者:崔 志
責任編輯:skylook
|
|
[1]
|
上一篇︰歐洲快車考察金星在即
下一篇︰太陽系究竟有幾大行星 冥王星將接受審判
|
 收藏到網摘:
|
 相關信息:
|
文章評論(0):
-
（ - ）
|
|
|
|
|
系統菜單 |
|
|
|
系統登錄 |
|
|
|
企業合作 |
|
|
|
