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馬斯克也來助陣!台灣首枚自製衛星上太空

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馬斯克也來助陣!台灣首枚自製衛星上太空

太空中心現場人員舉杯慶祝「福衛五號」發射成功。 圖片來源:國研院太空中心提供

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馬斯克也來助陣!台灣首枚自製衛星上太空

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以往大又貴的衛星,改走小而美的「平民化」製造路線,宣告衛星商業化時代來臨,各國航太廠商磨刀霍霍的同時,台灣也不缺席,突破製作難關,把第一顆自製衛星「福衛五號」送上外太空。

8月25日凌晨,特斯拉執行長馬斯克創立的太空探索科技公司(SpaceX),成功把台灣首顆自製衛星「福衛五號」射向太空。

在衛星赴美之前,《天下》走進位在新竹的國家太空中心,一窺這顆衛星的祕密。

大大的國旗下,以金黃色隔熱材質包裹,體型如大型冷凍冰箱的「福衛五號」衛星,靜靜的待在數層樓高的無塵室裡。

這是台灣歷史上,首顆自行研發與製造的衛星。

時間回到1991年,行政院核訂了第一期的國家太空計劃。太空中心成立了,一路從福衛一號做到福衛五號。

「福衛五號」今日(25)凌晨2時51分,於美國范登堡基地發射。(國研院太空中心提供)

這幾顆衛星的任務各有不同,有些搜集氣象資訊,有些觀測地表。福衛五號是顆可以遠端遙控的高解析度太空相機。

因為是高解析度相機,因此就要用到巨大的鏡面接收光源、純金電線傳輸電子訊號、也需要衛星電腦處理影像等零件。

這些精密的零件要上太空,關卡重重。首先要承受發射時,高達20G的重力(戰機約10G)。上太空之後,衛星約每120分鐘繞地球一圈。過程中因為與太陽距離遠近,溫差高達正負120度。同時還要抵抗太空中強烈的輻射,壞了也沒辦法修理。

自己的衛星自己做

時任太空中心主任的張桂祥說,從福衛一號開始,台灣有不少製作衛星的經驗,但設計主要還是來自於國外,技術與關鍵零組件也多外購。

這有個問題。太空是被高度管制的科技,台灣能買到哪些技術,都取決於別人的手裡,「請顧問跟別人學,講到重要的地方,人家就不說了,」張桂祥感嘆。

買衛星困難重重,7年前太空中心乾脆找了50多個產業與學術界夥伴,一起自製衛星。成果就是福衛五號

最大的挑戰是自主設計「光學感測器」。

光學感測器的作用,是把衛星鏡片接收到的光源,轉換成電子訊號,以便從太空傳回地面。好壞直接影響照片的清晰度。

太空中心人員為「福衛五號」發射成功振臂歡呼。(國研院太空中心提供)

但這個技術掌握在國際大廠手裡,始終是無法突破的瓶頸。

於是太空中心轉了個彎。張桂祥說,感測器用的是CCD(感光耦合元件)半導體技術。台灣雖然是半導體大國卻沒發展這個技術,但CMOS技術(互補性氧化金屬半導體)卻是世界最強。

剛好,太空中心找到了桃園的微像科技,曾在幾年以CMOS技術幫印度生產了探月計劃用的產品。因此雙方以此為基礎,研發解析度更好、體積更大的感測器。

成大航太系特聘教授趙怡欽表示,以單張照片的解析度而言,福衛五號的解析度或許不是最好,但連續拍攝時,卻有不錯的表現。

第二個挑戰是衛星導線的設計。太空中心整合測試組組長陳維鈞說,他們曾經在高溫下,測試導線能否正常運作數千小時,「我們以為999純金的導線就已經足夠,結果測試時卻脫落了,最後才發現,原來要更純的9999材質,才符合太空環境的要求。」

台灣太空產業起步走

趙怡欽說,衛星福衛五號用的幾乎都是台灣自製的零組件,未來也有機會進一步產業化。

不只太空中心,台灣還有不少新創,也把目光投向太空產業。

剛落幕的「台北國際航太暨國防工業展覽會」,不只有飛機引擎、裝甲車,還出現了難得一見的衛星與火箭。

參展廠商之一,久鴻國際業務發展經理劉志堅拿出一台筆電,秀出螢幕上一點一點的船隻航行軌跡。這是他們與雷斯康國際、海洋大學,從衛星本體、軟體到系統整合,合作開發的衛星船舶定位系統。

過去衛星定位系統是以價格高昂的大型衛星接受訊號,但近年來體積小,製造成本低的「立方衛星」(傳統大衛星超過1千公斤,立方衛星為1至10公斤)逐漸崛起,大幅降低衛星產業的門檻。

今年2月,印度打破原先由俄羅斯保持的世界紀錄,一口氣在一支火箭上搭載了104顆小衛星升空,大幅降低發射成本。未來,立方衛星有可能像地面基地台一樣,遍佈在太空中。

雷斯康國際總經理黃文杰說,他們推出的平價版定位系統,能裝在海上的船隻、地上的汽車、天上飛的鳥,只要植入這樣的晶片,就能在荒山野嶺之處,透過立方衛星接收訊號,追蹤他們的足跡。

劉志堅表示,比起傳統衛星動輒數十億台幣的製造經費,立方衛星已經能做到模組化生產,費用只要1千萬,甚至5百萬就可以完成。

除了技術日漸成熟外,趙怡欽說,美國太空總署(NASA)近幾年大力邀請特斯拉執行長馬斯克,以及亞馬遜創辦人貝佐斯這樣的巨擘參與太空計劃,也把技術與人才外放,才讓民間的太空產業蓬勃發展。

台北南港的軟體園區,也有一家以太空為目標的新創公司。

走進捷揚航電,桌上擺了猶如小型望遠鏡的機器人,功能是工業用的視覺辨識系統。

捷航航電原本做的是工業用視覺辨識系統,以及美、日警車用的車用電腦,最近他們跨入了太空領域。有三顆正在外太空運作的商用衛星,用的就是捷揚的影像視覺系統。

把產品從地表做到上太空

今年60歲的捷揚航電總經理陳良豐,30多年做的是電腦零組件,最近10年則跨入工業電腦的領域。2015年創立8人的小型公司:捷揚航電。陳良豐說,跨入太空產業是客戶找上門,一些從NASA離開的人員跟他熟悉的老客戶合組一個公司,找他幫忙設計工業電腦系統。

捷揚航電總經理陳良豐。(楊閔攝)

「一開始只覺得規格很特別,後來才知這一些NASA成員看到衛星商業化時代的來臨,用了其他產業的零組件製造衛星,大幅降低衛星的開發、生產費用,以前衛星要花上數十億,現在千萬就可能,」陳良豐說。

捷揚來自NASA的客戶,來台時正好拜訪國家太空中心。太空中心因而得知民間也有人在做衛星零件,進一步和捷揚合作開發「酬載光學感測系統」(衛星用照相機的系統整合)。這個計劃也獲得國發基金創業天使計劃的資助。

陳良豐說,比起以前做電腦的時代,衛星用的產品數量少之又少,但意義卻不一樣,「我們一輩子做全世界ODM(原廠委託設計代工),做到比客戶還懂電腦,但工程師卻忘記怎麼思考,我們想要做一點不一樣的東西,剛好這東西(衛星)符合。」

太空規格的產品很不一樣。陳良豐說,第一是太空有強烈輻射,零件容易被破壞。第二是電力取得不易,因此要很省電。第三是零件壞掉無法維修,所以品質也很可靠。例如斷電系統就要特別設計,讓產品在遭遇輻射衝擊時,能快速自動斷電,也能快速重啟。

台灣有可能發展太空產業?趙怡欽認為,太空產業包含衛星本體的製造,以及衛星服務兩個部份,台灣都有涉略。台灣硬體製造的技術很好,如果有意依照太空規格設計,上太空不是不可能,缺的只是上太空的實績。(責任編輯:賴品潔)

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