福衛7號星系佈署完成 氣象預報太空天氣監測進入新階段

新網記者歸鴻亭台北報導
2021/2/8 下午 01:33:12 / 電腦實境

　福爾摩沙衛星7號日前傳來好消息。2021年2月3日已成功將6枚衛星全部佈署在高度540到550公里之任務軌道，可提供24小時均勻分佈的大氣層與電離層觀測資料，供氣象預報和太空天氣監測使用。

福衛7號6枚衛星。(國家實驗研究院提供)

　福衛7號係於臺灣時間2019年6月25日在美國佛羅里達州甘迺迪太空中心，搭乘美國太空探索公司(SpaceX)的獵鷹重型火箭(Falcon Heavy)發射升空，抵達720公里的暫駐軌道，經過1個月的健康檢查和18個月的轉換軌道操作 ，目前已完成任務軌道的全部佈署。

　作為臺灣太空科技重要指標，也是臺美近年最大型國際科學合作計畫的福衛七號計畫，係由科技部轄下之財團法人國家實驗研究院國家太空中心與美國國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)共同執行，由6枚衛星組成星系，以掩星技術進行觀測，同時接收美國GPS和俄國GLONASS全球定位衛星的訊號，每日可提供全球南北緯50度間約4,000點的大氣垂直剖線資料，大量補足熱帶海洋地區極缺乏的觀測資料，可大幅提升全球氣象預報準確度。經國際間氣象作業單位證實，在觀測點尚未均勻分布的情形下，福衛7號資料即可減少24小時天氣預報誤差10~11%。

　在佈署完成之前，福衛7號即已開始執行任務，於2020年3月7日與NOAA同步對國際公開大氣觀測資料，於2020年9月15日與美國大氣科學大學聯盟(University Corporation for Atmospheric Research, UCAR)一起公布接收GPS衛星訊號所得電離層資料，並於2021年1月29日公布接收GLONASS衛星訊號所得電離層資料。為了讓6顆衛星平均地環繞在地球的上空，使掩星觀測點遍布於南北緯50度之間，所以須要從720公里緩降到550公里的預定軌道高度。

福衛7號每100分鐘可提供的資料。(國家實驗研究院提供)

　目前全世界已有多個氣象中心與研究單位在使用這些資料，其中台灣的國研院太空中心、中央氣象局、中央大學和成功大學團隊，以及美國UCAR和NOAA轄下之科學團隊，使福衛7號的資料發揮了最大的功用，除可降低整體天氣預報誤差10~11%，也能提早預報颱風生成，改善颱風預報路徑，並有效監測太空天氣變化。

　科技部所轄國研院太空中心的團隊將持續守護福衛7號，使福衛7號能扮演好千里眼的角色，觀測千里之外風雲變化，提供最好的服務，不僅提供國內如交通部中央氣象局等跨部會所需之資源，亦可協助國際各大氣象中心提早掌握風雲脈動，幫助國內乃至全球民眾及早做好準備，趨吉避凶，減少災害損失。

　國家太空中心說明，衛星運行速度會影響到高度的升降。高度720公里的衛星，以和運行方向相反的方向進行噴射，使衛星減速，就會造成衛星軌道下降。

福衛7號軌道圖。(國家實驗研究院提供)

　當福衛7號第1枚衛星被調降到550公里的任務軌道高度後，它所運行的軌道面會因地球扁圓型重力場的影響，與停留在720公里衛星運行的軌道面每天產生約0.55度的軌道面飄移現象。108天後，第1枚550公里高的衛星軌道面與720公里高的衛星軌道面，就會分開約60度。接著，第2枚衛星開始從720公里高調降到550公里高的軌道，108天後，第2枚550公里高的衛星軌道面與720公里高的衛星軌道面，也分開約60度，此時第1枚550公里高的衛星軌道面與720公里高的衛星軌道面，已經分開了約120度。如此依序將第3、4、5、6枚衛星從720公里的軌道高度調降到550公里的軌道高度，從第1枚衛星開始調降軌道高度開始到第6枚衛星調降軌道高度結束止，共花108x5＝540天，加上衛星發射後的前四週還在進行健康檢查，總共約需19個月，此時，第1枚550公里的衛星軌道面與第2、3、4、5、6枚550公里的衛星軌道面，已經分別分開了60、120、180、240、300度，就完成了6枚衛星的星系佈署。

　掩星技術則是全球定位衛星發射的電磁波訊號經過大氣層時，會因為穿透不同溫度、壓力或濕度的空氣層，而產生轉向、變慢、減弱等現象。只要分析福衛七號接收到的訊號特性，就能反過來推出地球上空的溫度、氣壓、濕度或電子密度等數據。