成大團隊開發(fā)立方衛(wèi)星「IRIS-A」順利登上太空完成通聯(lián)
由莊智清教授（中）帶領(lǐng)成大團隊開發(fā)「IRIS-A」立方衛(wèi)星。圖：成功大學(xué)提供
國立成功大學(xué)電機工程學(xué)系團隊開發(fā)出「IRIS-A」立方衛(wèi)星，2022年1月13日晚間（臺灣時間）在美國佛羅里達州藉由獵鷹9號（SpaceX Falcon 9）運載火箭順利發(fā)射至太空，佈放至500多公里高度之軌道，並迅速於14日白天即順利於地面站與「IRIS-A」立方衛(wèi)星完成通聯(lián)。經(jīng)歷十多天之努力，此一衛(wèi)星之發(fā)射與早期軌道階段（Launch and Early Orbit Phase, LEOP）已順利完成，衛(wèi)星狀況正常，將持續(xù)進入任務(wù)操作與實驗階段。
IRIS-A立方衛(wèi)星為成大電機工程學(xué)系教授莊智清帶領(lǐng)跨國學(xué)生團隊自行設(shè)計開發(fā)的兩公斤級立方衛(wèi)星，長、寬、高分別為10公分、10公分、20公分，是成功大學(xué)繼2017年成功發(fā)射鳳凰（PHOENIX）立方衛(wèi)星後，另一項航太科技的重大創(chuàng)舉。
莊智清指出，鳳凰立方衛(wèi)星2017年升空後成功運行兩年，在2019年正式卸任，為成功大學(xué)打下良好航太科技基礎(chǔ)，也因此2018年起成大團隊便在科技部的資助下執(zhí)行「智能遙測聯(lián)網(wǎng)立方衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展整合與飛試」計畫，開發(fā)IRIS系列之立方衛(wèi)星。IRIS全名為Intelligent Remote sensing and Internet Satellite為兼具智能遙測與物聯(lián)網(wǎng)功能之衛(wèi)星。今年第一枚立方衛(wèi)星「IRIS-A」如預(yù)期成功發(fā)射與通聯(lián)，顯示整體衛(wèi)星系統(tǒng)與各功能模組之技術(shù)成熟程度（Technology Readiness Level, TRL）達到相當(dāng)高之等級，是相當(dāng)不容易的事情。
IRIS-A立方衛(wèi)星被佈放在500多公里高度的軌道上，在正常運作的情況下，預(yù)估衛(wèi)星運行期程約6至7年，其任務(wù)目標(biāo)是在太空中展示物聯(lián)網(wǎng)（IoT）通信技術(shù)，目前已經(jīng)可取得立方衛(wèi)星的追蹤資料、衛(wèi)星定位資訊以及各部件狀態(tài)數(shù)據(jù)。
IRIS-A立方衛(wèi)星目前於太空中順利執(zhí)行任務(wù)。圖：成功大學(xué)提供
近年來討論度相當(dāng)熱烈的5G通訊技術(shù)，集結(jié)高頻寬、低延遲、多連結(jié)的三大特點，實現(xiàn)智慧醫(yī)療、智慧交通、智慧城市等應(yīng)用發(fā)展指日可待。隨著5G與B5G（Beyond 5G）技術(shù)的發(fā)展，低軌道（Low Earth Orbiting, LEO）衛(wèi)星通信亦受到相當(dāng)大的重視。莊智清提到，5G的基地臺所涵蓋範(fàn)圍較為狹隘，在通訊方面容易出現(xiàn)盲點或是中空地帶，這部分通訊衛(wèi)星就能補足地面5G通訊系統(tǒng)的不足。而通訊衛(wèi)星中，立方衛(wèi)星輕薄短小、發(fā)展期程短且機動性較強的特性，有助於衛(wèi)星通信的發(fā)展，未來在一些偏鄉(xiāng)、海面的救援服務(wù)，人員或物件之追蹤等就很適合應(yīng)用衛(wèi)星來達到無遠弗屆、無縫接軌的通信。
IRIS-A立方衛(wèi)星從設(shè)計、製作、整合、測試、到發(fā)射後的操作、應(yīng)用等皆在成功大學(xué)完成。團隊一路走來，莊智清也提到，在2018年開始執(zhí)行計畫時，菲律賓大學(xué)（University of the Philippines, Diliman）即表達高度關(guān)注與重視，更啟用該校自己的獎學(xué)金資助兩位學(xué)生到成大來就讀與交流，除了菲律賓，團隊裡更有來自泰國、瓜地馬拉、法國等國學(xué)生加入，團隊組成相當(dāng)國際化。IRIS之執(zhí)行也適度結(jié)合國內(nèi)學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)能力以精進我國整體太空產(chǎn)業(yè)之能力，共同參與成員包含臺灣科大李佩君教授、空軍航空技術(shù)學(xué)院壽鶴年教授、捷揚航電與雷斯康國際等。
現(xiàn)階段IRIS-A立方衛(wèi)星的電壓、電量、溫度等系統(tǒng)檢測都相當(dāng)良好，莊智清說，「我們很開心可以宣告第一階段的發(fā)射與早期軌道階段順利成功！」接下來將會進入酬載操作階段。IRIS-A立方衛(wèi)星採用太陽同步軌道，因此到達臺灣上空的時間雖不固定但是可預(yù)期，團隊通常會選擇仰角較高、通訊情況較好且通聯(lián)時間較長的情況進行通訊，每日IRIS-A立方衛(wèi)星平均會通過地面追蹤站上空4次左右。成大地面追蹤站位於歸仁校區(qū)，因應(yīng)疫情之情況，團隊已發(fā)展遠端通聯(lián)系統(tǒng)可以於滿足資訊安全的前提下於異地操控衛(wèi)星。
除了後續(xù)操作「IRIS-A」，成大團隊也持續(xù)執(zhí)行「IRIS-B」及「IRIS-C」立方衛(wèi)星的計畫，預(yù)期於2023年發(fā)射升空執(zhí)行任務(wù)，「IRIS-B」的任務(wù)目標(biāo)在於演示在軌智能遙測數(shù)據(jù)處理，透過於衛(wèi)星上執(zhí)行之人工智慧與影像辨識技術(shù)，以有效地鎖定感興趣區(qū)域（ROI）來增加任務(wù)之靈活性；「IRIS-C」將會著重於驗證關(guān)鍵元件在太空環(huán)境的真實性能。期待後續(xù)IRIS立方衛(wèi)星皆能順利升上太空執(zhí)行任務(wù)，對於我國太空產(chǎn)業(yè)之發(fā)展包含關(guān)鍵技術(shù)之在地發(fā)展、優(yōu)質(zhì)太空領(lǐng)域人才之培育以及跨領(lǐng)域系統(tǒng)整合技術(shù)之落實產(chǎn)生正面效益，也為社會締造更多福祉。
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成功大學(xué)電機工程學(xué)系IRIS-A太空衛(wèi)星