氣象千里眼

颱風經常帶來生命財產的損失，在秋夏之季經常聽到氣象預報：「下周颱風將襲台…」，明明還有好久的時間，氣象人員是如何提早掌握颱風動向的呢？以往氣象觀測人員都是透過數學計算的方式了解天氣系統的演變，但現在透過氣象衛星的資料，氣象人員就能隨時大範圍地觀測天氣變化情形。

而「福衛三號」、「福衛七號」就是台灣的氣象千里眼，衛星分佈於地球表面 700~800 公里高之不同軌道中，分別圍繞著地球運轉，接收GPS衛星資訊，交互觀測全球大氣層與電離層的最新動態。

地表上各種物體會發射出不同範圍的電磁波，衛星就是透過感應這些電磁波來進一步分析天氣的變化，一般我們最常見的衛星雲圖，就是靠著光照射在雲面上反射回來的太陽光的大小程度來轉換為影像。當雲層越厚反射的陽光越強，就會看到衛星圖中的雲層越白；相反的，當雲越薄時，反射陽光的能力越差。因此會看到衛星圖呈現灰白的雲，但到了晚上沒有陽光怎麼辦呢？

每一個雲團都有它的溫度及高度，而紅外線雲圖就能將它反映出來，當雲較低時溫度較高，紅外線圖就越顏色越白；雲較高時溫度較低，紅外線圖就越顏色越灰。專業的天氣分析人員就是透過衛星雲圖與紅外線圖互相參照比較，來判斷出鋒面或氣團的屬性，給予我們準確與快速的天氣資訊。


圖/邱顯洵
文/ 呂欣晏、劉辰岫

台灣有衛星??

沒錯，台灣自己有衛星計畫喔!

而且與衛星有關的經驗與研究已經有二十多年了！

我們從下面的發展史就可以瞭解衛星與太空科技的演變輪廓~

另外，你也可以發現衛星的功能與發射順序的奧妙喔!!

延伸閱讀：
https://www.facebook.com/narlnspo
http://www.nspo.narl.org.tw/tw2015/

環繞地球的大時鐘－GPS

現今我們對於衛星導航習以為常，使用Google Map一下就能知道我們的所在地點，指引我們前往目的地，而到底衛星定位是如何找到我們的所在位置呢？其實衛星定位技術是靠著「全球定位系統（Global Positioning System，GPS）」，來精準地量測我們的位置和時間，每顆都像是個大時鐘似地環繞著我們。


GPS 基本上來說，是利用衛星上所承載的原子鐘來量測位於地面的GPS使用者所在的位置和其時間，最少會需要四顆衛星，其中三顆各別發出圓球形的訊號範圍，而三個圓球的交界之處就是我們的所在位置。但由於我們的智慧手機相較於衛星時間不夠精準，因此需要有第四顆校正，如果少了衛星校正，手機的無線電波一來一往的傳遞，可能就會造成就會產生將近370公里的誤差。


GPS使用範圍廣泛，從軍事、星際導航、車輛防盜系統都可看見它的蹤跡。科技的日新月異，現在的衛星導航還多了衛星街景畫面，為了讓使用者能夠更清楚地看到地圖上的建築與環境。這項功能將GPS地圖結合衛星影像，而太空中心所發射的「福衛二號」及「福衛五號」就是個捕捉畫面的專業攝影師，衛星運行於地球表面700-800公理之高度，拍攝台灣及全球陸地及海域的數位影像資料，除了用於地圖之外，拍攝的影像資料可應用於國土規劃、資源探勘、環境保護、防災救災…等，大大的改善我們的生活。


圖/ 邱顯洵
文/ 呂欣晏、劉辰岫

看見台灣，夢想起飛

「5、4、3、2、1，發射！」，台灣的衛星「福衛五號」、「福衛七號」將在2016年運到美國發射，台灣的太空夢想將跟著火箭一同起飛，你知道台灣在太空舞台重要地位嗎?

從1991年國家太空科技計畫開始，台灣締造了許多太空紀錄，第一顆台灣自主擁有的衛星「福衛一號」可以說是我國太空技術的里程碑，它裝載了三項科學實驗，成功地貢獻台灣的海洋與電離層等科學研究，及衛星通訊之應用開發。

「福衛二號」像是個地球的攝影師，它是全球唯一可以每天在同一地點拍攝的衛星，位於高度891公里太陽同步軌道，每天會經過台灣上空兩次，在大災難的發生第一時間拍攝最完整的現場畫面，曾經拍攝過南極冰棚崩解、北韓核子試爆、汶川大地震後情景…等，可以說是台灣的「衛星外交」。

「福衛三號」則像是個氣象偵查員，共有六顆組成，約三個小時能夠完成全球氣象資料蒐集、電離層與氣候觀測資料。

未來「福衛五號」、「福衛七號」將一起加入保衛地球的行列，其中「福衛五號」將裝載自製的「電離層探測儀」，將成為全球第二顆能夠做為預測地震研究的衛星；「福衛七號」主要執行氣象任務，相較來說，比福衛三號多出3~4倍的氣象資訊，期待未來台灣的太空技術在國際上發光發亮，讓太空夢想成真！

圖/邱顯洵
文/ 呂欣晏、劉辰岫

人造衛星會不會掉下來?

仰望藍天，看似晴空萬里，但是你知道上頭佈滿了千百顆人造衛星環繞嗎？它們就像鷹眼般俯瞰地球，用最快速的時間蒐集地球上的巨量資料，可用於觀測氣候、GPS、軍事用途等，就像是人類的守護者。但你有沒有想過，如果有一天衛星失靈了，會不會因此掉下來變成人造隕石威脅人身安全呢?

人造衛星在被火箭送入軌道後，即開始以地球為中心作圓周運動，並且靠著地心引力作為圓周運動所需要的向心力。而這個向心力剛好和圓周運動所產生的離心力大小相等，因此才能互相抵消，使得人造衛星穩定環繞著地球不停地運轉，不會墜落到地表上，也不會脫離軌道飛向外太空中。

根據美國太空總署NASA統計，目前地球上空約有3,000顆衛星正在運作，當衛星失靈、燃料殆盡時就會成為太空垃圾，有24,500物件環繞在地球周圍，但因為初始速度的關係，死去的衛星會哪也不去地在原來的軌道上，以高速每秒約7.9公里的高速度持續繞地球運行。

但低軌道的人造衛星，一旦失去動力，它就會聽命於地心引力越繞越低，最終受到大氣層的影響一路摩擦燃燒，大部分的物件將成為「人造流星」，無法燃燒殆盡的則掉入地面，因為海洋占地球的70%、人類的居住地約5%，因此民眾被人造衛星砸中機率幾乎「微乎其微」。

圖/邱顯洵
文/ 呂欣晏、劉辰岫

衛星為何長得又醜又笨重?!

1. 省錢，推送進太空時，衛星多一分重量，就要多花好幾分錢。

2. 反正在外太空，也沒有人看阿!

3. 在外太空，衛星不用考量阻力的因素，所以衛星不管是流線型或方方正正的，跑的都一樣快，那為何要花時間和金錢設計呢？

4. 義大利工程師說: 外星人要是看到這麼醜的衛星，那我們豈不是很丟臉，所以只有義大利的衛星好看一點....

圖/邱顯洵

太陽同步

西漢有一個著名的經濟學者，也當過漢元帝的丞相，他叫做匡衡。

匡衡年輕的時候十分好學，但是他家裏很貧困，買不起蠟燭和油燈，一到夜晚，屋裏就漆黑一片。

匡衡想讀書，又沒有亮光，怎麼辦呢？他見隔壁人家點著蠟燭，有明亮的光線，就想出了一個方法，在牆壁上悄悄地鑿了一個小孔，讓微微透過洞口的燭光映在書上，就這樣勤奮學習，常常讀到深夜。

我們都知道光線最重要的來源就是太陽，其實在衛星當中，也有一種是以太陽光線為考量設計的衛星，叫做「太陽同步軌道衛星」。

特色就是讓衛星的繞地球軌道平面和太陽始終保持相對固定的方向， 讓衛星在有陽光的照射下進行拍照。

同時利用軌道設計，可以讓衛星繞到某個定點位置的時間都一致，在同樣的陽光角度下進行遙測，藉用此原理進行同地點的觀測比較，台灣的福衛五號就有運用此原理喔!

另外因為衛星要在地球南北兩極附近通過，因此又稱之為近極地太陽同步軌道衛星，主要分佈在1000公里以下的高空，我們可以在白天看到極軌道衛星由「北方」地平線升起，再由「南方」地平線落下，不同於月球的東升西落。

因為高度愈低，衛星繞行的速度要愈快，極軌道衛星的速度要大於每秒7.36公里，繞地球一周約需100分鐘左右，因此每天可繞南北轉約14圈左右。

一般而言，近極地太陽同步軌道衛星的高度較低，比較靠近地球，可以對地表變化的情況看得更清楚、更仔細，同時也能飛掠地球任何一個地方。所以採極軌道飛行的有地球資源探測衛星、氣象衛星以及軍事間諜衛星等。

圖/邱顯洵

地球同步

周星馳電影食神 裡，有一段這樣的對手戲，就是在食神爭霸賽中，不論對手唐牛炒什麼菜，做什麼事情，周星馳飾演的史提芬周都做一模一樣的動作，於是有了下面的對話。

唐牛：「我抗議 ! 他學我啊 !  我做什麼他就做什麼 ! 」

擔任評審的好姨說：「比賽就是這樣，就像跑步游泳一樣 ， 還不是你做甚麼他也做甚麼，有甚麼好抗議的，抗議無效。」

其實在衛星當中，也有一種這樣的學人精，就是「地球同步衛星」。

他有三個特點，

1、 同步衛星永遠在赤道上方22,300英哩（約35,000公里）的高度

2、 繞地球的方向和地球自轉的方向相同

3、 運行週期與地球自轉一周的時間相等 (即23小时56分4秒)

所以從地球上看這種衛星都一直在天空中的同一個位置，完全跟你同步，絕不變換地點，你要對他抗議也是無效的!!

地球同步衛星因為可以對同一地區連續的工作，所以常用於通訊、氣象、廣播電視、導彈預警、資料中繼等方面。例如我們在電視氣象報告中常常看到的颱風動態行進畫面，就是利用地球同步衛星可以針對同一個地點拍攝天氣雲圖，再把每個時間點拍攝到的畫面連續放映出來，就可以清楚看到颱風的變化和動向。

另外也因為地球同步衛星的高度夠高，可以避開高山和建築物的遮蔽，所以對於手機、網路、電視視訊的通訊都可以有很強大功能的轉接服務，可以避免斷訊的狀況發生，地球同步衛星對於人類的現代生活可是扮演著越來越重要的角色啊!

圖/邱顯洵