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我國太空科技發展邁進新里程碑 福衛五號光學遙測酬載自主研製完成

大成報/ 2015.05.12 00:00
【大成報記者羅蔚舟/新竹報導】

「逆風而上、展翅再飛!」為了擺脫國際的出口管制、提升我國衛星科技自主能量及掌握遙測衛星關鍵技術,國家實驗研究院太空中心於2010年整合同屬國研院之儀器科技研究中心、晶片系統設計中心,以及國家中山科學研究院、漢翔航空工業公司、微像科技公司與鑫豪科技公司等產學研單位,成立福衛五號光學遙測酬載團隊,自主研發完成福衛五號光學遙測酬載,目前在進行最後階段的系統測試工作,預定於2015年底完成所有衛星測試作業,隨即啟程運往美國加州范登堡空軍基地,2016年第一季可望發射升空,執行觀照全球、守護台灣的任務。

國研院太空中心的福衛五號光學遙測酬載現終於全部完工,現已組裝於福衛五號衛星本體上。太空中心指出,福衛五號光學遙測酬載的研發完成,顯示國研院太空中心已掌握了太空級光學系統與CMOS影像感測器等多項關鍵衛星技術,奠定了我國自主發展光學遙測酬載的技術能量,除充分展現我國產學研界跨領域的整合能量外,更落實運用台灣產業優勢加值太空計畫的願景目標。展望未來,太空中心將秉持逆風而上展翅再飛的精神,持續勇於面對挑戰,結合國內產學研界,厚植我國太空科技創新與技術升級之研發能量,為下一階段的任務努力以赴。

太空中心指出,光學遙測酬載是福爾摩沙衛星五號(簡稱福衛五號)的主要任務酬載,將於720公里高的太陽同步軌道對地球表面取像,可提供地面解析度2公尺註1的黑白影像,以及解析度4公尺的彩色影像。取得之高解析度影像可應用於國土安全、環境監控、防災勘災、科技外交、科學研究等政府施政與民生用途。

太空中心指出,研發完成光學遙測酬載主要由「遙測取像儀」、「聚焦面組合件」與「電子單元」等三個次系統所組成。遙測取像儀是一顆大型太空級望遠鏡頭,使用的光學架構為折反射式的卡賽格林式望遠鏡(Cassegrain telescope),其中最大的主鏡片直徑達45公分,是國內所製造之最大型非球面鏡片。光學遙測酬載於720公里高的任務軌道上,地表所反射的太陽光進入遙測取像儀,依序被主鏡與次鏡反射後穿過修正透鏡,最後聚焦成像於聚焦面組合件的影像感測器上,再轉換成數位電子訊號。

太空中心說明表示,聚焦面組合件的核心為一互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)影像感測器註2,由國研院太空中心與微像科技合作研發設計,長寬分別為12公分與2.4公分,含有5條長達12公分的線型感測器列,搭配多光譜濾光片後,可以同時感測5個不同光譜波段的影像,產生各種光譜的組合,以滿足遙測不同的應用,是全球第一顆應用於太空對地遙測的線型CMOS影像感測器。光學遙測酬載的電子單元則負責擷取聚焦面組合件拍攝的數位影像,進行影像壓縮、儲存和加密後,透過X波段通訊系統下傳至地面接收站。

光學遙測酬載將在太空中執行任務,太空中心說明表示,這有別於一般於地面使用的數位相機,必須能夠承受運載火箭發射時的劇烈震動及太空中的極端溫度環境,且能維持極精密的光學成像品質。國研院太空中心在過去20年所累積太空科技的深厚基礎上,結合國內產學研單位,整合光學、結構、熱控與電子等專業技術,跨領域進行光學遙測酬載的分析、設計、製造、組裝、整合與測試,完成首枚100%台灣製造的光學遙測酬載。

太空中心指出,光學遙測酬載的結構大量使用碳纖維複合材料與鈦合金等特殊材料以減輕重量,並採用特殊之膠合技術,使其能承受火箭發射時最大值為25G的加速度,且進入太空的任務軌道後,仍能保持所有光學組件極精確的定位,確保光學成像品質。至於光學遙測酬載外表包覆著特殊的多層絕熱膜,以抵擋太空中極端的溫度變化;內部配備著多達51顆溫度感測器及39片加熱片,用以調控內部溫度於20±2℃的最佳操作溫度,確保光學成像品質與電子電路系統的安全運作。

(圖由國研院太空中心提供/1.國家實驗研究院太空中心自主研發完成福衛五號光學遙測酬載,工作人員進行光學遙測酬載吊掛準備與與衛星本體組合。2.遙測取像儀完成熱真空測試後工作人員進行開艙後檢查作業。3.振動測試後工作人員進行遙測取像儀M2鏡片結構的檢查。)

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