探索大氣層奧妙的利器──福衛三號星系

探索大氣層奧妙的利器──福衛三號星系由六顆微衛星所組成的福爾摩沙衛星三號(福衛三號)星系,民國 95 年 4 月 15 日從美國加州范登堡基地發射升空,火箭上斗大的「臺灣 TAIWAN」字樣,把臺灣福衛三號團隊的心血展現在全球面前。福衛三號的主要任務是觀測全球氣象變化,其成果不但有助於臺灣地區大氣科學的研究,還可大幅提升全球氣象預報的準確度,國家太空中心首席科學家陳秋榮博士認為:「這是臺灣對世界的重要貢獻。」

福衛三號六顆外型呈扁圓柱形的微衛星,利用一枚火箭把六顆衛星同時送到離地面 515 公里的軌道,火箭脫離後,微衛星再使用本身的推進系統進行軌道轉換,逐漸散開移動到 700 至 800 公里的軌道運轉。福衛三號屬南北運轉的繞極衛星,六顆衛星的運轉配合地球自轉,就形成全球「低軌道微衛星星系」。福衛三號利用「無線電波掩星」技術,接收美國 24 顆全球定位衛星的訊號,藉以蒐集大氣的垂直分布資料。

陳秋榮博士解釋,「無線電波掩星」技術是利用電波通過分布不均勻的電離層與大氣層時會產生折射的特性,「就像筷子插入水中,看起來好像彎曲了」,來量測電波的偏折角度,可得到大氣的折射率,藉以演算出相對應的大氣溫度、氣壓、水汽、電離層電子密度等的垂直分布資料。另外透過全球低軌道微衛星星系布置與無線電波掩星兩種特性,使得福衛三號既能觀測大範圍全球氣候長期變遷(例如聖嬰現象),也可觀測中範圍區域天氣現象(例如颱風行進路線、降雨量分布等)。

國科會、太空中心和中央氣象局合作的「追風計畫」,已利用福衛三號進行氣候觀測,並搭配颱風偵察機,共同對南海大氣環流及太平洋大氣變化進行觀測,以研究梅雨和颱風現象。為了研究西南氣流如何引發臺灣地區的梅雨,必須在臺、港及菲律賓三地領空進行密集觀測的觀測機,已獲准進入香港飛航情報管制區。這不但是兩岸三地氣象預測的一個里程碑,也給往後攸關民生福祉的氣象合作計畫帶來契機。

延伸閱讀

國家太空中心:http://www.nspo.org.tw/
劉代瑜(2005),掩星現象淺說,國研科技,6 期,頁 68。