福衛八號拚明年10月升空 試拍月球影像首曝光
福八卫星的光学遥测酬载进行光学热真空测试,准备关舱前,福八团队与其合影留念。(TASA提供)中央社
福尔摩沙卫星八号团队首次展示光学镜头上太空出任务前,从国家太空中心(TASA)试拍月亮的影像,连远在38万公里之外的月球表面,遍布大小不一的坑洞都清晰可见,福八计划主持人刘小菁仔细端详影像细节表示,「这张应该有75分,但还可以更好」。
相比在403花莲强震及时取像东海岸协助救灾的福五,「准接班人」福八可说是全面进化,国科会主委吴政忠表示,首枚预计2025年10月搭乘SpaceX火箭升空,成功入轨后,将拍摄更高画质、更即时的地表影像。
福五失焦不完美 成就福八的强大
福五是台湾首枚自主研制的高解析度光学遥测卫星,其主酬载是一具从太空观察地球的望远相机。7年前,福五刚入轨运行初期最大的败笔,就是对焦不准确,导致福五镜头「远视」,首批取像出现光斑、模糊不清,也引发「福五恐成太空垃圾」等批评声浪,士气低落的团队决心要把照片救回来。
面对这一棘手课题,曾是高中数学老师的刘小菁,发挥长年影像处理经验与数学底子,率团队进行后处理校正,并把作业流程系统化,才让福五所拍的照片得以商用,甚至支援多国的救灾防灾任务。
刘小菁说,「现在(福八遥测酬载团队)花的精力,有90%就是要避免重蹈覆彻」。
福八计划团队的重要成员、TASA光学酬载组长黄柏瑄,也是福五计划的一员。他指出,福八光学酬载不论是镜片组装的精度控制,乃至于镜头性能,都比福五好上1、2倍,使用的仪器、设备、场地、人力也同步精进。
黄柏瑄表示,当年福五无法拍出清晰影像的关键,在于用来对焦的「准直仪」出现偏差,这次TASA添购新的准直仪,不仅与国际卫星公司使用同款,且经其调焦的望远镜也有上过太空的实战纪录。
同时,为了确保福八搭载的精密元件经得起外太空极端环境考验,团队针对光学遥测酬载,进行光学热真空测试(Optical TV test),测试过程中TASA人员须24小时驻守,紧盯温度与湿度变化如何影响光学系统的焦平面位置、什么情况会引致失焦以及如何进行补偿等。
「福五那时候没有经过这样的考验」,刘小菁回忆。黄柏瑄则说,现在通过测试,等于是为福八多买一份保险。
堪称现代千里眼 福八照片更清楚取像更即时
遥测卫星有「现代千里眼」之称,而解析度攸关影像的清晰程度。
TASA主任吴宗信说,未来福八将在561公里太阳同步轨道服役,其主酬载的地面解析度可达到1公尺、经后处理可达0.7公尺,优于福五解析度的2公尺。换言之,福五、福八从外太空拍摄地表同一个地区,因福八解析度较佳,成像也会更清楚锐利。
同时,福八除影像下传速度是福五的3至4倍快,「再访能力」(卫星对同一个地点反复取像的能力)也更好。
刘小菁表示,福五计划仅有1枚卫星,每2天才经过台湾上空1次,福八计划则是由6颗卫星构成星系,全数升空后,再访能力有望大幅提升至1天取像3次,比如上午拍摄当下有云覆盖影响,下午再访时云可能就散了,「对即时影像的需求而言,这点很加分」。
此外,福八计划在主要的6枚卫星之后,另有2颗进阶版本,据规划,原始地面解析度都小于1公尺,目标经后处理可达0.5公尺以下。
军事谍报电影中不乏出现遥测卫星的应用,专家学者评估,福八之外,再加上不分昼夜,即便是下雨天也可穿透云层拍摄的合成孔径雷达卫星(SAR,福卫九号系列计划),将可组成完整的对地卫星观测系统,确实有望挹注台海周边情势全时侦测。
福八目标自制率冲8成以上 建构产业供应链雏型
福八现已完成光学遥测酬载、飞控、电机、机械等4大类一共17项关键元件的研制,其中不少元件都比福五更轻巧、性价比更高,正在进行卫星整合测试及环境测试,后续卫星升空、运作顺畅,通过验测就可取得飞行履历,是建构台湾太空产业供应链的关键雏型架构。
刘小菁表示,其中,影像资料下载所使用的次系统是X频段发送器,规格需要高传输率性能,这种元件想要去国外买,就会遇到许多限制,包含输出功率、频道等,「有些国家甚至不会出售」,TASA选择自己来。
她也提及,攸关卫星推进动力来源的推进模组,这次也是采自制、而非外购,且有别于以往用的有毒燃料联胺,这次用的是绿色燃料,即相对环保、无毒的高浓度H2O2(过氧化氢,俗称双氧水)。
刘小菁指出,除了推进模组的球槽与复杂管路设计,工程师就连在材质上也得很讲究,要避免选用到会与H2O2产生化学反应的材料,才能确保推进系统的使用寿命,处处是挑战要克服。
整体自制率方面,福八将以超越80%为目标前进,吴政忠表示,未来福八顺利升空,也将意味台湾具备400公斤级次米级高解析度遥测卫星的设计、分析、制造与整测能力。
刘小菁也强调,福八的6颗卫星将分6次依序升空,意即TASA团队有机会在同一个卫星设计的基础上一直进化,「我希望第1颗有80分,后面一定要愈做愈好」。