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遙測衛星Ⅲ

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福爾摩沙衛星五號初始任務軌道調整分析與策略

國家太空中心(以下簡稱太空中心)已完成整合測試的福衛五號預計在2017年發射，其任務軌道為720公里高的太陽同步軌道，這種軌道特性具有地面軌跡兩天再訪，在衛星轉動視角(Field of Regard，簡稱FOR)45度的條件下可以達成兩天全球覆蓋。然而日月的吸引力導致福衛五號軌道傾角些微的變化，2到3年後升交點赤經累積的差異量將會非常顯著而導致降交點地方時漂移離開原任務所定的區間。本文提出三種不同模擬情境以描述福衛五號的初始軌道條件並利用商用軌道分析軟體AGI Systems Tool Kit (STK)進行模擬、分析並說明不同初始軌道的長期變化對於福衛五號後續軌道維護的影響性。最後提出任務軌道調整分析與策略，藉由在適當的降交點地方時正確的加入偏差值於初始理想軌道將可減少軌道維護的次數與燃料的使用，亦可延長衛星的任務周期與壽命。

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福衛五號遙測儀之全球增益數研究與開發

福爾摩沙衛星二號(以下簡稱福衛二號)為我國第一枚自主作業的遙測與科學用途之高空間解析度衛星，其搭載之遙測光學酬載為遙測照相儀(Remote Sensing Instrument, RSI)，具有8米的高空間解析和8位元之輻射解析度。福爾摩沙衛星五號(以下簡稱福衛五號)擁有與福衛二號相似之多頻譜波段的遙測照相儀且具較高之12位元輻射解析度，為接續福衛二號之觀測任務。與一般高解析光學感測器不同，遙測照像儀擁有調整輻射動態範圍之功能，以提升高反射及低反射地區整合觀測之能力，即根據地表的反射特性調整動態量程(Dynamic Range)之增益數(Gain Factor)，以避免高反射率地區出現灰階值飽和情形，並可加強低射率地區的訊噪比。因此，本文根據MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)所提供之全球地表反射率產品(MOD09)，結合太陽之幾何參數與福衛二號及福衛五號之光學特性，應用輻射傳送模式6S(Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum)分別計算福衛二號及福衛五號在大氣層頂所觀測的輻射率，配合RSI儀器之輻射轉換模式，建構福衛二號及福衛五號之全球增益數分布圖，以提供動態量程選用之參考依據。以福衛二號RSI的驗證結果顯示，本文所建構之全球增益數分布與現行之增益數分布，於陸地部分及部分頻段之海洋區域具有相近趨勢，顯示此方法具可行性。而在福衛五號之全球增益數反演結果方面，海洋、陸地和極區分別為四、二、一，與實際地表反射狀態相當穩合，顯示此法將可有效地提供未來福衛五號全球增益數之設置與選用參考，進而提升取像之成功率。

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福衛五號姿態與軌道系統硬體之極性驗證與測試

衛星的姿態與軌道控制系統(AOCS)用於保持姿態軸的穩定、控制衛星本體的轉向以及軌道的調整，是衛星中最複雜的系統，需要使用許多不同功能的感測器(Sensor)來判定姿態，透過複雜的演算法與大量的計算，經由致動器(Actuator)輸出以控制姿態。如前述，AOCS是如此高度整合機械、電氣與控制的複雜系統，其中硬體極性錯誤常常是造成衛星失去控制，甚至最終導致任務失敗的原因，所以在每一環節確保極性正確格外顯得重要。本篇文章主要簡介福衛五號(FS-5) AOCS硬體極性驗證測試，針對不同元件的特性進行適當的規劃與測試設計，並敘述最終測試與分析結果。

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福衛五號光學遙測酬載結構體精密組裝

福爾摩沙衛星五號計畫(簡稱福衛五號)是我國自主發展的第一枚遙測衛星，其目標在於建立衛星本體自主發展能力及傳承設計，以及建立光學遙測酬載儀器自主發展能力，並發展關鍵元件與技術。福衛五號遙測酬載結構體採用水平構型，主要由複合材料組成。主結構體由國家太空中心主導設計分析，並由漢翔公司協助研發製造，及進行最後的組裝。主結構體配合光學元件的組裝是整個光學遙測酬載發展過程最重要的挑戰之一。當結構體完成驗證、拆解，並讓光學元件完成組裝調校之後，結構體必須再進行重新組裝。由於此時光學鏡片相當敏感，因此結構體在光學元件組裝調校之後的重新再組裝過程，必須嚴格的進行管控，以避免額外的應力產生而導致變形。

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福衛五號遙測酬載之熱分析模型校驗

福衛五號衛星已成功通過真空環境下之高低溫循環及熱平衡測試。依據在真空艙內熱平衡測試量到的溫度結果，去比對校驗熱分析模型及相關重要熱傳參數。如元件之間接合的熱傳導值、表面隔熱材料的等效輻射係數、散熱片的放射係數……等。在模擬中改變各熱傳係數值，分析相關參數對溫度結果之影響。並比對熱平衡測試量到的數據，找出修正參數的方向。再以降溫過程中的數據，去校驗模型中元件的熱容量值。熱分析模型經過修正後，模擬預估的元件溫度結果與熱平衡實測量到結果，兩者差異已縮小到5℃以內。熱分析模型經過比對校驗後，可提升預估遙測酬載在太空軌道溫度之準確性。

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福衛五號電磁自我相容測試

福爾摩沙衛星五號(以下簡稱福衛五號)是我國第一顆完全自主發展的高解析度遙測衛星，福衛五號搭載之主要酬載為遙測影像儀(Remote Sensing Instrument, RSI)。本篇所討論的EMI / EMC測試主要驗證福衛五號衛星本體在任何一種任務操作模式下，當微波通訊系統運作時，如X頻段發射器(X-band transmitter)以及S頻段微波通訊設備(Radio Frequency Equipment Assembly, RFEA)，上傳指令與下載衛星資料與影像資料時，衛星系統都不會發生性能下降或者任何功能故障的情況，確保衛星上的酬載系統與微波通訊系統在衛星上的電磁相容性。

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福衛五號遙測取像儀性能評估與校正

福衛五號遙測取像儀(簡稱為遙測儀)為國人第一個百分之百自主研發的遙測酬載，該遙測儀主要由大型光學鏡片、電子單元及具高解析度互補式金屬氧化物半導體感測器之望遠鏡所組成。遙測儀工程團隊不僅負責遙測儀系統的設計、開發與製造，也負責全系統組裝、整合與測試作業。本論文主要說明遙測儀之實際輻射、幾何與影像銳利度等儀器重要性能，並藉由檢測與校正遙測儀的廠測資料，來進行性能參數(例如訊噪比、調制轉換函數等重要參數)計算與分析。論文包括三部份，首先以輻射性能而言，全色態及多光譜波段的訊噪比均與系統要求一致、完成絕對與相對輻射參數(包括相對反應與暗訊號)推導與驗證作業、完成光源輻射轉換線性度確認。以幾何性能而言，完成絕對與相對幾何參數推導(包括視線(light-of-sight)向量之三階多項示參數、歐拉(Euler)角度參數(即翻滾角(Roll)、俯仰角(Pitch)、偏擺角(Yaw)))。以影像銳利度而言，交軌方向之對比轉換函數性能有優於系統需求的表現，沿軌方向之對比轉換函數性能表現則是在使用者可接受範圍內。未來福衛五號發射升空後，將期許可提供使用者許多有關地球資源與環境監測與相關遙測應用所需的重要影像資訊，包括有底圖產生、地表分類、變遷分析、防救災與影像融合等應用方面。