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MIT也能上太空!讓太空技術成為台灣產業最強競爭力─ 傑出校友劉人仰學長專訪(一)


劉人仰學長與光纖陀螺儀團隊。

2017年台灣太空界最廣為人知的盛事,莫過於第一顆國內完全自主研發的人造衛星:福爾摩沙衛星五號,順利升空!在歡慶福衛五號取得巨大成功之際,《交大友聲》專訪到其中一位重要的幕後審查委員,國家太空中心資深研究員、105年度交大傑出校友劉人仰學長。劉學長以精密光纖陀螺儀成就享譽國際二十年,自美國學成返台後,積極把最先進的國防、航太技術導入產、學、研界。

劉學長強調,這次福衛五號的成功代表台灣太空技術的一大躍進,將來無論需要遙測、通訊、防災等何種功能的衛星,最核心的部分都不會再受制於人。劉學長也透露,國家太空中心的下一步是希望能利用衛星發展出「太空雷射光通訊」,改變網路通信模式,也將製造福衛五號的技術拓展到更多面向。

 

台灣大空史的重大里程碑:百分百自主的福衛五號

劉學長首先向我們說明福衛五號之所以站上台灣太空史重要地位的原因。以這次沸沸揚楊相機的解析度來說(註一),過去,台灣的衛星與其上的照相機都是向國外購買,賣家為了其國防安全,不可能交出最機密的核心金鑰匙,一旦對方認為拍到的照片可能對本國產生威脅,就可以拒絕替照片解碼,我們也無可奈何。如果發現操控衛星的飛行軟體有問題想修正,也要經過對方允許,還可能被要求大筆檢修費。(註一:詳細原因請參考福衛五號光學酬載MIT,為地球拍寫真集

而福衛五號最可貴的地方就在於從衛星平台、飛行電腦、飛行軟體、姿態控制系統、酬載的相機等,裡裡外外每一個環節,只要是受到國外出口管制無法購得的,百分之百由國內製造,更難得的是,整個國家太空中心包含行政人員,竟然只是個兩百人的團隊!學長過去在美國公司,兩百人可能只是一個部門,專精一部分的系統,以衛星而言,大概就是負責上面搭載的一個照相機而已。「像飛行軟體這塊,這個小組長年只有兩個人到五個人,卻要寫所有衛星系統、次系統、與酬載操作的七十萬行程式及模擬驗證!」劉學長直言,自己都想頒個勳章給達成不可能任務的飛行軟體同仁。

2017年8月25日,福衛五號裝載在美國SpaceX公司的獵鷹九號載運火箭上順利升空,相信有許多人都熬夜守著直播,一同在螢幕前歡呼,親臨中心轉播現場的劉學長回憶當天的情況:「發射上去的時候現場大家都非常興奮,但講老實話,火箭發射進入軌道是人家的事,那個技術是它的,我們開始緊張的時候是衛星放出去,這個就換成是我們的工作了。」衛星剛進入軌道時是任務中最危險的時刻,要立刻打開太陽能板對準充電,確認資料傳輸通暢,幸好在凌晨4點33分,福衛五號就與地面接收站達成首次通聯。

 

自主研發能量讓金鑰匙都掌控在手中

劉人仰學長獲頒105年度傑出校友。

然而太空中的挑戰總是一波接一波,成功通聯後,衛星操控人員卻發現福衛五號的姿態並沒有按照指令動作,不僅僅會影響拍照的方位,更嚴重還有可能讓整顆衛星失去作用。福衛五號團隊緊急在幾天內找出原因,原來是衛星上四個飛輪的編號安裝位置和系統裡設定的位置不同,透過地面驗證後緊急更改軟體數據上傳,十天後才順利解決危機,精準掌握衛星姿態控制。

劉學長特別點出之所以能如此快速解決問題,正是因為技術完全掌握在自己手上,「如果說今天我們沒辦法自主的話,例如軟體還是控制在人家手裡,我們怎麼有辦法馬上調整?唯一只能找他們來,對方一定會敲你一筆,付幾百萬歐元,然後還要請他們送,況且他們也不會隨便讓你送!」而衛星發射後出現問題這在先進太空國家也是會發生的事,他舉例:「這種在國外也曾經發生過,像是日本最近發射的衛星,因為旋轉到極限結果整個衛星壞掉了。」

因此,談到新聞報得沸沸揚揚的福衛五號相機失焦問題時,劉學長忍不住為國家太空中心的同仁打抱不平:「福衛五號最重要的成果是衛星平台本身,預算的7、80%都在這裡,做了這個衛星將來才有機會做各個不同應用的衛星,所有的成就卻被一個20-30%酬載的相機掩蓋掉。」學長認為既然發生差錯的確需要勇敢面對,找出原因與可能的校正處理方法,但是「今天我們的軟體修正不受制於人,所有的金鑰匙都掌控在我們的手裡,我們自主研發的能量是值得國人覺得驕傲的!」而關於相機失焦問題太空中心經與學界團隊合作後日前已宣佈目前解析度已經校調到黑白3米、彩色5米,持續朝原訂目標的黑白2米、彩色4米前進。

 

台灣可以成為航太產業領航國家

劉人仰學長與福衛五號模型合影。

另外,由於國內許多企業也參與這次福衛五號的工程,讓國內航太科技功力大為提升,劉學長以國際TRL(Technology Readiness Level,技術就緒指數)而言,福衛五號目前是在第八級階段。TRL是一種衡量技術發展(包括材料、零件、系統、設備等)成熟度的指標,為部份美國聯邦政府的機構及國際性公司所使用,在應用相關技術前,先衡量技術的成熟度。

他解釋,「譬如說現在照相機地面上已經都測試完了,我們擺在衛星飛上去了,飛上去以後其實這個叫做實驗型的遙測儀,但還不是第九級已經在太空做過驗證。」他苦笑說,「國人已經對於我們的期待是你在地面做完,你就是操作型的,其實不是這樣的。」一般國家發展這種遙測衛星,至少都是十年以上的時間,台灣做了六年飛上去,其實是一個實驗型的遙測儀,不是一個操作型的遙測儀,學長再次強調:「這個是一個太空發展的標準程序SOP,太空的發展就是有九道程序,我們是做了第八道,第九道還沒做完。」

而一旦衛福五號經過第九道的太空驗證,所有參與的材料商、零件商、設備商,就可以大大方方掛上「space heritage 或space experience」,說明自家產品曾經擺在哪個衛星飛了多少小時,這就是代表國人在材料儀器設備上的研製能力大步往前邁進,台灣是航太產業領航國家,我們可以出去和國際頂尖科技互相競爭。

 

(待續)

 

劉人仰學長也相當注重健康,時常騎單車與登山。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

劉人仰學長小檔案

 

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