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微型人造衛星 来自维基百科,自由的百科全书
立方衛星(英語:CubeSat[1])是一種用於太空研究的小型衛星,10cm×10cm×10cm為每一標準單位,而每單位重量不超過1.33公斤,每一個立方衛星的體積和重量都是體積的倍數。[2][3]截至2021年5月,人類已發射超過3000枚立方衛星,其中有2900多個成功部署至軌道,90多個因發射失敗而被摧毀。[4]
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1999 年,加州理工州立大學和史丹福大學制定了立方衛星的標準,以促進和發展設計,製造和測試用於近地軌道(LEO)的小型衛星所需的技術,這些技術具有多種科學性研究功能和探索新的空間技術。2013 年以前,立方衛星大多由學術界發射,而到了 2014 年,大多數新部署的立方衛星用於商業或業餘項目。[4]
1999年兩位立方衛星之父,美國加州州立理工大學的喬迪‧普格-蘇亞里(Jordi Puig-Suari),和史丹福大學的鮑勃‧特維格斯(Bob Twiggs),希望讓大學生與研究生可以簡單設計製造小型衛星,因此提出立方衛星的概念,並定義出立方衛星最基本的架構單位。
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2001年初,當時為國家高速電腦中心主任的莊哲男教授,開設「衛星系統設計」專題課程,透過遠距教學,在美國德州農工大學、成功大學工程科學系及國家高速電腦中心三地進行同步教學,課程的專題是實際設計一枚立方衛星。剛好當時美國史丹福大學正在推動合資發射立方衛星的計劃,設計立方衛星就從課堂作業延伸出來,變成實體衛星的發展計劃,由國家太空中心主導的臺灣第一枚自製立方衛星─番薯號 (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)。番薯號原訂在2003年升空,因故未能成行,但製作番薯號的技術與經驗,透過課程的方式傳承給大學與研究所。[7]
2017年4月18日,鳳凰立方衛星由國立成功大學參與由歐盟QB50計劃所製作的立方衛星,也是台灣第一枚成功發射與運作的2U立方衛星。歐盟QB50項目 (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)展示由世界各地的CubeSat團隊建立的由50個CubeSats組成的網絡的可能性,以在尚未開發的中低層熱圈(約90公里–350公里)中進行一流的科學和在軌實驗。
2021年1月24日,立方衛星計劃由台灣團隊自主研製的二加一顆立方衛星「飛鼠」、「玉山」及「堅果」(飛鼠衛星屬於3U衛星,重量4.4公斤、玉山衛星屬於1.5U衛星,重量1.6公斤、堅果衛星隸屬2U衛星,重量2.1公斤,預計2022年發射升空),搭乘 SpaceX 獵鷹九號火箭,於美國卡納維爾角基地順利升空,總共143顆是Space X火箭首次搭載這麼多顆衛星的發射任務[8][9]。25日,國家太空中心晚上表示,兩顆衛星今早10時和晚上8時各通過台灣上空一次,但基地台都沒有收到衛星傳回地面的訊號。不過有國外基地台收到訊號,推測可能是我國訊號接收面盤架設角度不對,或衛星電力不足,將於明早10時再度嘗試通聯[10]。27日,太空中心主任林俊良表示,早上10點在桃園大溪站接收到飛鼠衛星訊號,中央大學團隊正在解碼中;玉山衛星則因體積小、訊號不強,傳回台灣的訊號微弱,仍不足判讀衛星狀態。挪威、加拿大等國地面站已收到玉山的訊號,推估是台灣的地面站「太接近地面」,玉山的地面站在新竹太空中心樓頂,飛鼠的地面站則在中央大學裏,海拔高度都太低,不像他國設在高山上,影響訊號接收情形,粗估要一個月時間,才能把衛星資訊做得更好[11]。玉山衛星任務壽命6個月(已於同年7月24日屆滿),雖國際上仍能收到其訊號,但無法破譯出訊息。國研院太空中心於同年10月13日正式宣佈玉山衛星任務終止,正式退役[12]。飛鼠衛星則於9月退役[13]。
立方衛星的基於標準化、低成本、容易設計建構的概念,有一個最小的基本單位稱為1U,是指重量不超過1.33公斤,長寬高為10公分的立方體。[14]
規格 | 尺寸(cm³) | 重量規格(kg) |
---|---|---|
1U | 10x10x11.35 | 1.33 |
1.5U | 10x10x17.02 | 2.0 |
2U | 10x10x22.7 | 2.66 |
3U | 10x10x34.05 | 4.0 |
6U | 10x22.62x36.6 | 12.0 |
12U | 20x20x34.05 | 24 |
立方衛星體積較小,依重量分類,大多屬於奈米或皮米的衛星等級,重量約在10公斤以下。[15]
人造衛星等級 | 重量(kg) |
---|---|
大衛星 | >1000 |
中型衛星 | 500~1000 |
小衛星 | <500 |
迷你衛星 | 100~500 |
微衛星 | 10~100 |
奈米衛星 | 1~10 |
皮米衛星 | 0.1~1 |
飛米衛星 | 0.001~0.1 |
QB50計劃是歐洲太空總署委由比利時的馮‧卡門學院流體力學研究所(von Karman Institute for Fluid Dynamics, VKI)主導,吸引到五大洲、16個不同國家之近50所大學及研究機構參與的跨國計劃。任務是進行熱層下部(約90km-350km)及大氣重返的資料蒐集與相關物理研究。計劃最後成功升空的衛星共計36枚,其中28枚在2017年4月18日搭乘Cygnus CRS OA-7到國際太空站並隨後由太空人佈放,另外8枚在同年5月由極軌衛星運載火箭發射。分別是台灣成功大學1枚,還有澳洲3枚、南非2枚、中國大陸4枚、德國2枚、西班牙1枚、捷克1枚、芬蘭1枚、英國2枚、法國2枚、奧地利1枚、意大利1枚、希臘2枚、以色列1枚、南韓3枚、瑞典1枚、土耳其2枚、立陶宛1枚、烏克蘭1枚與美國4枚。
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