福爾摩沙衛星二號 │ 酬載儀器

我國自主擁有的第一枚遙測衛星

福爾摩沙衛星二號兼具遙測與科學任務,其酬載儀器為遙測照相儀( Remote Sensing Instrument,簡稱 RSI )和高空大氣閃電影像儀( Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightning ,簡稱 ISUAL )

遙測酬載儀器大略規格

全色態(PAN) 0.45~0.90μm
多頻譜(MS) 0.45~0.52μm(藍)
0.52~0.60μm(綠)
0.63~0.69μm(紅)
0.76~0.90μm(近紅外線)
遙測對地解析度 全色態(黑白)影像 2公尺
多頻譜(彩色)影像 8公尺
像幅寬 24公里
任務壽命 5年

遙測照相儀結構

近年來,國際商業遙測衛星數量快速增加,應用領域亦大幅成長。我國在經濟快速成長過程中,伴隨著衍生的土地利用與變遷、環境污染之擴散以及地震與颱風所造成的天然災害等問題,衛星遙測資料的適時性與自主性益形重要,預期衛星遙測影像應用將在國內蓬勃發展。福爾摩沙衛星二號的遙測任務以滿足臺灣地區之需求為主,衛星再訪頻率與適時性的獨特設計、全球大面積拍攝以及低價位影像的提供,是福爾摩沙衛星二號優於其他國際商業遙測衛星的地方,其遙測應用實例包括:土地利用、農林規劃、環境監控、災害評估及科學研究與教育。


▲ 福爾摩沙衛星二號模擬影像,左為多頻譜影像,右為全色態影像

高空大氣閃電影像儀

紅色精靈是高空中向上閃電所產生的紅色發光體,它通常發生於高空中 40-100 公里處,一般認為與中尺度的雷雨系統有關。 高空大氣閃電影像儀是根據美國加州大學柏克萊分校 (UCB)原始設計的儀器改進並提高性能,為了增加科學效益,特增光譜儀與多面特殊濾光鏡片組;並加入日本東北大學的一套感應器,而成為現在的ISUAL酬載。因此,本酬載儀器的研製係以國際合作方式進行。福爾衛二號所進行的科學實驗任務為全世界首次以衛星長期觀測高空閃電的自然現象;並可提供未受大氣吸收影響的光譜與動態數據資料;進而了解全球分佈的情況。國內的科學實驗研究團隊利用「福爾摩沙二號」高空大氣閃電影像儀完成以下任務:(1)以紫外線波段來探索紅色精靈的未知現象;(2)確定紅色精靈的動態演變情形及頻譜變化,解開紅色精靈發生之謎;(3)確認發生紅色精靈時大氣的離子化程度,了解在地球上的高能量γ射線是如何產生的;(4)建立紅色精靈、大氣輝光以及極光的全球分布情形。下圖為福衛二號拍攝之紅色精靈影像。

「高空大氣閃電影像儀」包含電子控制器(內含一套獨立的數據處理與控制單元)、CCD影像儀、陣列式光度計和窄頻光度計。 CCD影像儀主要是在攝取高空大氣閃電影像及其動態;光度計在分析高空大氣閃電現象的光譜,由於反應時間快,所以可以分析較快速事件,採陣列式設計是為了得到空間動態之光譜資料。電子控制器之功能在於控制CCD影像儀及光度計,並就所得數據加以分析。窄頻光度計將處在持續取像狀態,在一般情況無高空大氣閃電訊號發生時,由控制器過濾數據直接予以清除。而由於窄頻光度計的反應時間快速,一旦收到高空大氣閃電訊號,控制器即刻啟動CCD影像儀進入快速存取模式(時間解析度為1ms);另外陣列式光度計也啟動,以進行取像分析。所得數據可由控制器內之資料壓縮模組進行壓縮,送入記憶暫存區域,等待衛星經過台灣上空時下載到科學資料分送中心。

▲ 電子控制器 ▲ 陣列式光度計
▲ 窄頻光度計 ▲ CCD影像儀