立方衛星 即將改變太空網絡生態

立方衛星 即將改變太空網絡生態

隨著科技進步,衛星體積得以縮小,邊長10公分的正立方體就能提供衛星完整功能,甚至一般智慧型手機也能改造作為衛星主體,太空不再只是政府及大公司的領域,人人皆有潛力製作衛星,並有機會送上太空。

文/陳昊安
資料提供/台灣微衛星發展中心

自從人類開始記錄歷史以來,對太空的嚮往未曾間歇,1957年第一顆人造衛星史波尼克1號(Sputnik1)成功發射入軌,宣告太空時代來臨。迄今已有大大小小多達數萬枚人造衛星進入太空。

電子技術進步 衛星愈來愈小

人造衛星若以質量區分,可分為超過1,000公斤的大型衛星、500〜1,000公斤的中型衛星、100〜500公斤的小型衛星,還有微衛星、奈(米)衛星,以及不足1公斤的皮(米)衛星和飛(米)衛星。

商用通信衛星與天文觀測用的太空望遠鏡屬於大型衛星,我國對地觀測用的福爾摩沙衛星二號屬中型衛星,福爾摩沙衛星三號則是6個微衛星組成的衛星群,利用折射原理發展出的掩星技術,進行大氣與電離層觀測。

由於電子資訊及微系統蓬勃發展,精密製作技術進步,電子裝置益發輕薄短小、省電及智慧化,衛星得以小型化、輕量化,甚至平常使用的智慧型手機就具備衛星所需的系統元件,美國太空總署(NASA)就在2013年以3支手機製作手機衛星,送上太空!

衛星小型化有許多好處,最主要的好處是降低發射費用與增加發射機會,可採「搭便車」方式或用小型火箭發射;研發成本亦降低。此外,發射立方衛星比較沒有製造太空垃圾的問題,因其體積小,且多位於低地軌道(Low Earth Orbit,LEO),較易進入大氣層,返回過程中就會燃燒殆盡。

10公分立方為單位 標準化模組助發展

1999年,加州理工州立大學與史丹佛大學定出標準化規格,以長、寬、高各10公分的立方體為1單位(1unit,簡寫成1U),因此又稱為立方衛星(CubeSat),較大的衛星可為數個單位,目標是在低地軌道進行科學實驗及新技術測試。標準化介面使廠商有發展各自模組的依據,提供價格合理的零組件,加上開源資料分享的豐富資訊,製作立方衛星變得更容易。

我國國家太空中心於2002年研製出台灣第一枚立方衛星「番薯號」(YamSat),僅857公克,屬皮衛星級,其主要科學任務是量測大氣層對太陽可見光譜的散射量,進而研究大氣層變化及分析大氣層成分。雖然蕃薯號衛星幾經波折後並未發射,但此計畫已發揮教育訓練作用,在國家太空中心的協助下,國內已有成功大學和中央大學發展自己的立方衛星。



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