「飛向太空，倒數計時『5、4、3、2、1』，點火、發射！」由國家實驗研究院國家太空中心策劃，於國立公共資訊圖書館展出的《遇見看不見的In 科學》系列展覽「臺美聯手打造的氣象預報界國際巨星—福爾摩沙衛星七號（FORMOSAT-7 ／ COSMIC-2，以下簡稱福衛七號）」，透過情境設計，帶參觀民眾回顧、感受2019年臺灣時間6月25日下午2點30分，在美國東岸佛州甘迺迪太空中心，福衛七號搭乘美國太空探索科技公司（SpaceX）獵鷹重型火箭發射升空的歷史時刻。
 

　　眼前的1 比1 衛星模型，便是福衛七號。這是由太空中心與美國國家海洋暨大氣總署（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA）共同執行，也是近年來臺美最大型的國際科學合作計畫。由太空中心負責系統設計、衛星本體、衛星操控系統發展，NOAA 負責提供3 組酬載儀器、發射載具，以及全球地面接收站，目標在建立高可靠度操作型的氣象衛星系統，以接續福爾摩沙衛星三號（以下簡稱福衛三號）氣象觀測任務，擴大天氣與太空天氣的監測效能，將對氣象預報準確度提供很大的幫助。
 

將天文掩星現象　運用在衛星氣象觀測

　　福衛七號是由6 枚衛星組成的氣象衛星星系，搭載的任務酬載為全球衛星導航系統無線電訊號接收器（Tri-GNSS Radio occultation System, TGRS），並且攜帶2 個科學酬載，分別是離子速度儀（Ion Velocity Meter , IVM）與無線射頻信標儀（Radio Frequency Beacon, RFB）。

　　福衛七號運用了先進的無線電掩星（Radio Occultation, RO）技術來進行氣象觀測。但什麼是「掩星」呢？太空中心系工組研究員、福衛七號星系計畫系工經理、也是福衛三號星系計畫主持人方振洲博士說明，它源自於一種天文現象，指一個天體在另一個天體與觀測者之間通過而產生的光學遮蔽現象。例如日蝕便是當月球運行到太陽與地球之間時，人類從地球上觀測，產生月球遮住太陽的景象；衛星科技將天文掩星現象的原理應用在氣象觀測，發射無線電訊號的美國全球定位系統（Global Positioning System, GPS）、俄國全球導航衛星系統（GLObal NAvigation Satellite System, GLONASS）就好比是太陽，福衛七號負責接收無線電訊號的TGRS則如同觀測的人類的眼睛，而地球猶如日蝕現象中的月球，當地球位於GPS、GLONASS與福衛七號TGRS 之間，便會產生人造掩星現象。
 

　　由於無線電訊號是一種電磁波，走的是直線，GPS、GLONASS 發射訊號時，原本會被地球遮蔽、阻擋，但因為電磁波經過不同介質路徑會產生偏折，就好比放入水杯中的筷子，光從空氣進入水中形成折射現象，讓筷子看起來好像斷成兩截。方振洲說，無線電掩星技術便是指GPS、GLONASS 發射訊號，從太空經過地球大氣層與電離層時，會產生折射轉向、變慢、減弱等現象，當福衛七號TGRS 接收到這些偏折訊號時，就能反過來推算地球上空的溫度、氣壓、溼度，以及電子密度等數據的剖面垂直分布資訊，可用於分析天氣、颱風、西南氣流、或甚至太空天氣。
 

氣象觀測資料　有效提升預報準確度

　　天氣影響了人類的生活與活動。近年來，全世界正面臨全球氣候變遷的挑戰，其中颱風預報主要仰賴海面觀測資料，過去因海洋無法架設氣象站，也難以施放氣象探空氣球，導致獲得資料有限；但福衛七號量測資料不受陸地或海洋的地形限制，也不受天候影響，對於天氣預報、氣候觀測及太空天氣監控有很大的助益，可降低天然災害對民生的危害。方振洲指出，福衛七號與福衛三號同樣是利用無線電掩星技術來增進氣象預報準確度 ；不過福衛七號能提供更多的氣象觀測資料，由2,000 點增加至4,000 點以上，並特別加強中低緯度地區的觀測效果，不僅對熱帶及副熱帶水氣分布研究有助益，更能提升颱風、梅雨及劇烈天氣豪大雨預報的準確度。
 

　　除此，福衛七號的科學酬載儀器IVM 及RFB，也將用來進行先進太空天氣科學實驗。IVM 有兩種實地量測功能，一是可推導出離子的溫度與直線速度，再來是可推測出離子的入射角度，IVM 沿者衛星軌道實地量測的資料，可提升TGRS 的準確度，是探測太空天氣的最佳利器；而電離層是無線電訊號傳達到地面站的必經介質，當電離層狀態不穩定時，訊號傳輸將會失真，臺灣上空便是電離層的不穩定區，常引起通信不清楚，以及衛星導航與定位誤差，甚至引起通訊系統中斷，科學團隊在亞太地區設置多個地面站，可接收由RFB所發布的電波，並做資料分析，可得到電離層異常區的分布情形。觀測資料將提供中央氣象局納入數值預報系統，提升國內氣象預報準確度及颱風路徑、強降雨等劇烈天氣預測的準確度。
 

研發自主衛星　有助了解颱風形成結構

　　在臺美合作計畫中，還有1 枚由臺灣自行研發，兼具在軌備用與技術實證用途的自主衛星「獵風者號（Triton）」，也預計於2020 年完成發射整備作業，2021 年發射升空。除了搭載全球導航衛星系統訊號反射接收機（Global Navigation Satellite System-Reflectometry, GNSS-R）外，更多國產衛星關鍵元件也會隨其升空，進一步提升臺灣太空科技實力。方振洲指出，獵風者號除可增加福衛七號星系系統的任務可用度，並可作為衛星研製航電與導航關鍵技術的太空實證平臺，為後續相關太空任務的需要做準備。
 

　　獵風者號雖然也是氣象衛星，但觀測氣象方式與福衛七號不同，主要是透過GNSS-R 接收GPS 的直射訊號和來自海面的GPS 反射訊號，來比較兩種訊號的強度和結構差異，推算出波高及海面風速等資料，可藉由蒐集海面風場資訊，了解颱風形成結構，提高颱風強度與路徑預測的準確性。未來升空後，將配合福衛七號，提供更全面、精確的氣象觀測資料。
 

太空最精準溫度計　由福衛七號接棒擔綱

　　自2006 年4 月15 日發射迄今，福衛三號是舉世公認「最精準的太空溫度計」，氣象觀測資料免費公開給超過88 個國家近4,000

　　多個科學家或氣象單位使用，相當於替臺灣做了13 年的國民外交，提升我國在掩星數值氣象觀測的國際地位和重要性。福衛七號等於是福衛三號的進化版，將接棒氣象觀測任務，未來加上獵風者號，功能將更強大，提供更即時、精密的氣象預報。

　　展場以福衛七號影片回溯這6 枚衛星在太空中心廠房1,000 多個日子的點滴，並以《獻給遠行的孩子》紀錄片給予期待與祝福，也為臺灣對全世界氣象科技發展的貢獻加油喝采。
 

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「臺美聯手打造的氣象預報界國際巨星——福爾摩沙衛星七號」

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時間：2019年 7月 3日（三）～ 2019年 10月27日（日）

地點：國立公共資訊圖書館總館二樓數位美術中心（週一休館）

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