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台灣科學界的第一次! 自製微衛星酬載與太空飛行測試 台俄微衛星合作案現況說明

新聞出處:NSPO2009/11/24

台俄微衛星合作案(我方稱ESEMS/俄方稱Tatyana II)為台俄雙方以學術合作與培育人才為目的,並促進衛星技術提升,由台俄雙方大學提出研究計畫共同出資之合作案,藉由本案進而提升台灣與俄羅斯雙邊之合作。

我方研發團隊為:
1. 成功大學負責衛星電腦、飛行軟體與地面站開發
2. 中央大學負責我方科學酬載研發
俄方研發團隊為:
莫斯科大學負責發射服務、衛星設計與俄方科學酬載。

這項國際合作計畫從2006年中開始,我方大學微衛星團隊經過科學任務規劃、實驗設計、儀器研製、測試驗證及軟體撰寫等一系列研發工作,最後通過衛星系統整合測試驗證的嚴格考驗,對國內的科學團隊是一次獲益甚多的太空科技研發與學習經驗,俟衛星的初期軌道操作及科學資料的確認之後,將可正式進行電離層的科學實驗與研究。

ESEMS微衛星(外型如圖一)已於2009年9月17日由俄羅斯Soyuz-2火箭發射並成功入軌,衛星軌道為高度824km之太陽同步軌道(SSO),每天通過台灣四次,以2009年11月24日為例通過時段依序是8:20~8:35 am、10:00~10:14 am、7:33~7:46 pm和 9:12~9:27 pm,地面軌跡圖如圖二。ESEMS微衛星發射成功後,目前正進行早期軌道操作(Early Orbit Checkout)以驗證衛星健康狀態與軌道初步資料。

一般科學衛星計畫的設計,在衛星成功發射入軌後,都需先經過三至六個月的初期軌道測試程序,首先要確認衛星本體的功能正常後,再繼續進行衛星酬載的初期軌道測試程序,待全部初期軌道測試程序完成後,才正式進入衛星科學任務的運作模式,屆時衛星上所搭載的科學酬載才會依照所設定的指令執行科學實驗,並下載科學資料。目前ESEMS微衛星仍在衛星本體的初期軌道測試階段,衛星在軌道上運行時的健康資料與科學酬載的初期測試數據,皆已成功下傳至俄羅斯地面站,並藉由網路傳送至成功大學和中央大學的科學團隊分析使用中。

有關成功大學ESEMS微衛星的備援接收地面站實驗,主要是依據俄方所提供的衛星通訊規格,由成功大學團隊自主設計建置(本案備用地面站如圖三),與衛星通聯是使用L頻段與UHF頻段,而非我國衛星計畫所使用的S頻段地面站,目前已完成資料分送與建檔功能測試。在衛星本體的初期軌道測試階段,衛星並未持續對備援的地面站進行通聯測試,針對第一次與衛星的通聯測試未能成功,由於軌道資料尚待進一步釐清,太空中心人員正積極協助成功大學團隊研判分析原因,並聯繫俄方再次對備援地面站下傳衛星訊號,以供成功大學進行通聯測試。

ESEMS微衛星自發射開始至12月中旬為初期軌道測試階段,之後由俄方開始進行科學資料傳輸測試,成大地面站亦將同時進行資料接收通訊的程序,包括衛星定位追蹤與資料下傳處理,預估2010年3月將進行相關科學實驗。


圖一 ESEMS微衛星外型


圖二 ESEMS地面軌跡圖


圖三 成功大學地面站