為什麼台灣也要做探空火箭?讓台灣也擁有自主發射的能力!

2016.09.05 (更新 2017.08.25)

by 劉珈均, 魏世昕, ARRC前瞻火箭研究中心 (親子天下出版《科學築夢大現場1:一起離開地球上太空!ARRC自製火箭》)

為什麼台灣也要做探空火箭?讓台灣也擁有自主發射的能力!

親子天下出版《科學築夢大現場1:一起離開地球上太空!ARRC自製火箭》

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台灣時間2017年8月25日凌晨2:50,首枚國人自主研發的衛星「福爾摩沙五號」(Formosat-5)於美國由 SpaceX 的 Falcon 9 火箭發射,進入 720 公里高的太陽同步軌道,以 99 分鐘繞行地球一圈的速度,執行 5 年的任務。這顆衛星重量為 450 公斤,八角柱形,高約 2.8 公尺、外徑約 1.6 公尺。福衛五號衛星的升空,代表了提升台灣太空研究的重大意義!不過你知道嗎?其實台灣也有自己的探空火箭,ARRC前瞻火箭研究中心為了打造出可以載送衛星入軌的火箭,讓台灣也擁有自主發射的能力,一直非常努力著!

火箭工程的願景

台灣有探空火箭,這種火箭載著儀器到太空蒐集科學資訊,隨即返回地面,全程只有十幾分鐘左右,能蒐集的資訊有限。衛星則能在地球上空繞行好幾年,不過,要載送衛星進入繞行地球的軌道,需要推力更大的火箭,台灣還沒有這種大型火箭,每當有自己的衛星要升空(如福爾摩沙衛星系列),都必須委託外國火箭公司發射。

ARRC的最終目的,就是打造出可以載送衛星入軌的火箭,讓台灣也擁有自主發射的能力!

雖然常聽到「科學無國界」,但太空科技容易與軍事用途掛勾,各國大多不願分享技術細節,許多國家還會限制出口火箭或衛星的關鍵零組件,加上台灣特殊的政治情勢,往往難以取得,自力研發就能掌握技術。

未來趨勢──微衛星和立方衛星

人造衛星有很多種,ARRC火箭的目標乘客是100公斤左右的「微衛星」!
國際上將衛星依重量分類:

(資料來源:太空中心)

目前地球軌道上有幾千枚人造衛星,自第一顆人造衛星問世以來,衛星愈來愈複雜、昂貴、設計耗時,要發射一顆衛星動輒得花新台幣幾十億(含衛星製造與火箭發射成本),幾乎得傾國家之力,執行重要的衛星任務才能達成。

不過,隨著科技的進步,人造衛星已經可以大幅縮小。過去大部份衛星皆運行在300~1400 公里的地球低軌道(Low Earth Orbit; LEO),最近出現衛星在100~300 公里的超低地球軌道運行(Very Low Earth Orbit; VLEO)。這有許多優點:繞地球一圈的時間更短,可以拍更多地球影像;同樣地面影像解析度需要的光學鏡片較小、資料傳輸的電力較少,製作難度也較低。但衛星身上需要小推進器,幫助克服非常稀薄的空氣阻力,以維持在固定軌道高度運行。

多顆微衛星還可以連結為「星系(Constellation)」,衛星彼此合作,執行觀測或通訊任務。比微衛星更小巧的「立方衛星」(CubeSat)近年愈來愈受歡迎,立方衛星大約1~10公斤,每個單元(1U)長寬高各只有10公分,可以多個單元組成一顆完整的立方衛星,體積像個玩具盒,其研發初衷便是希望獲得更多機會發射衛星。

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