- 封面故事
- 2016年
- 557期－福衛五號上陣（5月號）
文章專區
2016-05-01關關難過關關過—精密的光學遙測酬載
557 期
Author 作者
黃柏瑄。
福衛五號的正式名稱為福爾摩沙衛星五號，是我國福爾摩沙系列衛星的第四個衛星計畫，它是一顆重達450公斤的光學遙測衛星，屬於地球觀測衛星的一種。福衛五號上面搭載的主要任務酬載為光學遙測酬載，這顆酬載就像一顆巨大的數位相機，以掃描拍攝數位影像的方式從距離地表720公里的軌道高度對地球表面進行觀測。
一般數位相機的基本組成包含鏡頭、感光耦合元件（Charge Coupled Device, CCD）或是互補性氧化金屬半導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS）影像感測器、相機內的影像處理電路及記憶卡等主要零組件，而福衛五號上面這顆大型的數位相機同樣也包含這些裝置，只是它們的體積都巨大且昂貴了許多。以光學遙測酬載所搭載的鏡頭為例，其通光口徑達45公分，而焦距長達3600公厘。可見為了要能在太空中清楚拍攝地面的景物，光學遙測酬載所搭載的這顆鏡頭是多麼地巨大。
光學遙測酬載搭載的影像感測器使用CMOS感測器技術，屬於線型的影像感測器，這是因為福衛五號在地球軌道上會不斷地繞著地表飛行，因此它可以一邊飛行前進一邊掃描的方式來拍攝地球表面的影像。但是這顆CMOS影像感測器共有五條影像感測線，能同時拍攝紅、綠、藍和近紅外線等四種不同顏色光譜的影像，另外還有一條超高解析度的影像感測線用來拍攝黑白影像。科學家或是地圖製作專家可以運用這些不同顏色的影像，來判斷地表上的森林植披、岩石土壤和水文變遷等種種資訊，以及進行製作地圖和災害預防等工作。.
困境與自主研發的決心
福衛五號的光學遙測酬載的自主研製和研究發展相當不容易，這是因為光學遙測酬載在國際上是屬於敏感科技技術，有能力設計及製造的各個先進國家都把它列為出口管制品，嚴格限制高精密度的光學遙測酬載相關技術的對外輸出。福衛五號光學遙測酬載最初規劃將從國外引進關鍵技術時就遇到重重的困難，這也令人回想起當初福衛二號的光學遙測酬載在法國進行光學校準及組裝時，法國人都不讓我國派駐的技術人員接觸到任何關鍵組裝技術的情景。因此在2010年的時候，國家太空中心下定決心由自主研究發展福衛五號的光學遙測酬載，這也代表包括大口徑非球面鏡片拋光製造、精密光學組裝校準、碳纖維複合材料結構、多光譜濾光片製鍍、影像壓縮處理電子單元及太空級影像感測器等關鍵組件都必須在國內自主研發。
這是一個規模相當龐大的自主研發計畫，研究人員以次系統來區分，分別開始進行各個次系統的關鍵技術的研究發展。在正式的系統的劃分上，光學遙測酬載由光學遙測取像儀、聚焦面組合件及電子單元等三個次系統組成。……【更多內容請閱讀科學月刊第557期】