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2019-07-01低成本翻轉太空科技-無人機也能當作衛星用? 595 期

Author 作者 賴盈誌/成功大學航太系助理教授,2001年投入無人飛機研究,並於 2009 年參與澎湖跨海飛行。

人造衛星能做什麼用?

衛星系統應用涵蓋民生與軍事用途,在民生方面又以通訊、導航與地球觀測為主要應用,而地球觀測衛星又可分為環境監測、氣象與遙測等用途。

該系統有什麼好處呢?首先,其多能全天候運作不受天 候影響,除了維護與軌道調整期間無法提供服務外,幾乎全年無休。其次,衛星系統覆蓋範圍廣,軌道高度愈高者,可覆蓋範圍愈大,一顆同步軌道(geostationary orbit, GSO)衛星的最大地表覆蓋率甚至可達 42%。再者,衛星系統也不受地形地貌影響,即使在偏遠山區,仍可收到正常訊號,故發生山難時可透過衛星定位與衛 星電話發出求救訊號並通報坐標位置。

不只要錢、要技術,還要幸運女神的協助!
然而,衛星系統還是存在一些缺點。舉例來說,從最基本的開發、測試到最終的發射與運作,每一環節都所費不貲。衛星系統並非只有衛星本體,完整的系統還包含地面監控站,而其開發成本也包含以公斤計價的發射費用,成本十分高昂。

再者,太空科技關鍵技術取得不易,也是難以突破的瓶頸,尤以火箭發射的發展更為艱鉅,全球擁有發射技術的國家僅10個左右,能提供發射服務的國家更少。此外,為了讓衛星穩定維持在軌道上,軌道高度至少要高達 200 公里以上且速度達 7.8 公里∕秒;為了降低空氣阻力影響,則需要在高度 300 公里以上的軌道運行,這些都是相對較高的技術門檻。

而一顆造價高昂的衛星往往生命週期較短,其設計的任務壽命通常不到10年。雖說使用狀況良好時可延長任務時間,但致命的是,衛星發生嚴重損壞或故障時幾乎只能宣告任務結束。在福衛五號在發射後(圖一),發現影像品質不如預期,但是送太空人上 太空進行維修的成本遠高於開發成本,最後只能以其他方式提高影像品質,除非像哈伯太空望遠鏡這類造價昂貴的系統,才能歷經多次維修並重返任務(圖二)。......【更多內容請閱讀科學月刊第595期】


圖一:於 2017 年 8 月發射的福衛五號。
(By Y.-C. Tsai - Own work, CC BY-SA 4.0, Wikimedia)


圖二:哈伯望遠鏡共經歷 4 次維修,包含針對第一次主鏡頭設計瑕 疵所做的鏡頭更換。
(NASA)