福衛八號今年發射 逾8成自製率為台廠取得「太空履歷」
2035年太空經濟規模將到達1.8兆美元,年均成長率遠高於全球GDP成長速度;各國每年發射上百顆國防衛星,用於偵察、通訊,又以中國和美國最多,地緣衝突從地表延伸到宇宙。聯合報數位版每周推出「解密太空」系列,帶讀者理解新太空時代全貌,以及台灣在全球太空布局中,將扮演什麼角色。
今年台灣最重要的太空任務之一,莫過於國家太空中心的高解析度光學遙測衛星計畫「福爾摩沙衛星八號」(以下簡稱「福八」)。福八首顆衛星預計將在10月搭乘SpaceX火箭升空,這次發射因兩個原因備受各界關注,一是相較過去衛星,福衛八號解析度大幅提升,將可細緻到辨識路面車輛的型態和樣貌;再訪率也提高,每天都會從太空中拍攝台灣,能為台灣取得更多重要衛星影像。
更關鍵的是,福衛八號元件自製率高達84%,有超過20間以上台廠加入,若成功升空運作,將一舉為所有參與台廠取得太空飛行履歷,有利台灣未來進軍國際太空產業供應鏈。聯合報在福八升空前,專訪計畫主持人劉小菁,由專家領路,帶讀者深入認識這次福衛八號計畫。
克服福五「近視」弱點 福八視力大提升
福衛八號計畫是「第三期國家太空科技發展長程計畫」執行的首個高解析度光學遙測衛星計畫,計畫整體預計發射8顆衛星,將布建出衛星星系,影像拍攝解析度更高,且將每日再訪台灣多次,擔負起台灣太空遙測、環境監控、災害評估等任務。今年10月首顆發射後,未來規畫每年發射1顆,逐年升空。
劉小菁說,相較2017年發射的福衛五號,福衛八號8顆衛星中,6顆原始解析度1公尺,另2顆原始解析度則小於1公尺,透過地面影像後處理(Super Resolution),能達到次米解析度。若以具體物件比喻,福五從太空中大概能看到路上有汽車行進,但看不太到汽車細節,福八有機會進一步分辨汽車型態,影像將更細緻。此外,福八的彩色頻段也更多,以植物為例,不只能看到植被,還能進一步辨識植物品種。
在震災應用上,過去地震衛星影像只看得出崩塌地,福八則能進一步看到建築區毀損情況。國家地震工程研究中心專家也曾回饋太空中心,若想透過衛星影像建立3D立體模型,至少要1公尺解析度以上的衛星影像,福八影像更有機會協助建模。
「不過,當時福五有一個敗筆是失焦,福八花了很多心力改進」。當年福五升空後,首批遙測影像模糊不清,變成「大近視」,經過國家太空中心調校後才改善。劉小菁說,當時失焦主要是因關鍵精密儀器「準直儀」出問題,到太空雖然只失焦0.7釐米,但回傳影像的地面解析度就差到數公尺,影響非常大。
劉小菁表示,為避免福八出現同樣問題,團隊除設法尋找更好、更可靠的準質儀,監控焦距變化的能力也大有精進。其中,衛星功能能否正常運作,最難掌控的是火箭發射過程中的震動,福八團隊除了在地面時做了多次震動測試、找出可能的焦距變化,也設計了熱調焦,即使衛星在火箭發射過程中焦距跑掉,團隊也能夠及時調整,確保福八能順利對焦。
再訪率提高至每天3次 更有利救災、國安
除了解析度可望大幅提高,福衛八號計畫另一特點,是提升再訪率。劉小菁說,福五目前通過台灣的頻率是2天一次,福八是每日再訪,若未來6顆主要的福八衛星都升空,每日至少可以經過台灣3次,從2天一次到每日3次,福八星系再訪率將是福五的6倍。
再訪率提升對台灣有什麼幫助?劉小菁說,再訪率提高,代表衛星能更及時、大量拍攝台灣,台灣有許多任務都需要應用衛星影像,例如災防,震災或颱風過後便需透過衛星影像,掌握各地災情和地表變化;軍事國防上也不可或缺,過去福二、福五都有提供影像給軍方,應用在敏感軍事任務中。
劉小菁以俄烏戰爭為例,太空中心曾透過衛星遙測影像觀測當地核電廠是否有煙霧排出,間接判斷能源設施的運作情況;衛星影像也可以判讀土壤潮濕度,作戰時會藉由讓土壤變潮濕泥濘,來阻擋戰車登陸,這些都是透過衛星能監測到的重要情資。
為台廠取得太空履歷 拿到進軍國際市場門票
「福八還有一個更重要的任務,是要扶植國內太空產業。」劉小菁說,三期計畫中,帶動太空產業是核心目標,福八計畫約有20到30間台廠加入,元件自製率達到84%,從零件到電路板、衛星電腦、酬載元件多是台灣自製,若福八成功發射,將為所有關鍵元件取得太空飛行履歷,證明這些元件可以耐得住太空惡劣環境考驗、變成太空規格,幫助台廠前進國際市場。
劉小菁坦言,福八雖然共有8顆衛星,但若要談到量產,「真正的『量』還是要進軍國際」,SpaceX星鏈計畫就有上千顆衛星需求。舉例而言,星象儀(Star tracker)是所有人造衛星的關鍵元件,主要控制衛星姿態,不論什麼功能的衛星都需要,福八第二顆衛星使用的星象儀中,其中一顆將是台廠自製,作為飛行展示模型,若成功驗證,台廠就有機會銷售到國外市場。
肩負著數十間台廠的成敗,加上今年10月發射的福八衛星是三期計畫第一顆,太空中心身負重任,讓劉小菁感嘆「壓力很大,胃食道逆流一直好不了」。但她也樂觀地說,首顆通常最困難,排除所有技術障礙、順利升空後,後面剩餘的7顆就能複製經驗、加速進行,目標實踐一年發射1顆,盡快將乘載台灣重要衛星任務的福八星系搭建完成。
衛星自主不用看人臉色 高品質影像更有商業價值
劉小菁表示,福八若成功,也將為台灣在自製光學遙測衛星上奠定里程碑,證明台灣衛星研發、製作能力。過去在亞洲,除了日本、中國大陸、南韓,還沒有太多國家能有多數衛星元件的自製能力,福八有機會將台灣帶進亞洲太空技術強國排名之中,讓台廠更有機會進軍國際。
更重要的是,福八能讓台灣朝衛星自主這條路上邁進一大步。劉小菁說,若衛星影像取得都掌握在外國企業或其他國家手上,難以完全符合台灣需求,例如想拍一些敏感地點,國外代理商會推託說雲太多、拍不到。自主的好處是能以台灣需求為優先,要照哪裡就可以去照,當台灣能自己掌握影像拍攝、處理等技術,自主性就會更高,也能推動更多國內使用者如民間、政府、軍方等,發展更多應用。
此外,影像品質好,也能為台灣帶入一筆新收入,增加國際影響力。劉小菁透露,已有蠻多國外經銷商來和太空中心接洽,想在歐洲、北美、日本等不同地區銷售福八影像,「只要影像夠好,很多公司都會願意當經銷代理商」,不過她也說,福八現在還在路上,等到發射、運作都順利的那一天,才能更有信心宣示任務成功,未來數月將是關鍵期,10月結果即將揭曉。
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