SR-IX SPSP
Sounding Rocket IX/Space Plasma Sensor Package (03/26/2014 21:34)
探空九號火箭/太空電漿量測儀(科學酬載)
計畫主持人:朱延祥教授

The package contains four plasma sensors and one module to support attitude determination.

  • Deployment
  • Plasma Impedance Analyzer (PIA): fabricated by OCU. It is an independent payload.
  • Planar Langmuir probe (PLP): fabricated by NCU.
  • Retarding Potential Analyzer (RPA): fabricated by NCU.
  • Ion drift meter/Ion trap (IDM/IT) : fabricated by NCU.
  • Aspectmeter (ASM): a 3-axis magnetometer, a 3-axis gyroscope, and a 3-axis accelerometer from COTS, fabricated by NCU.

火箭酬載

探空九號火箭科學酬載-太空電漿量測儀(Space Plasma Sensor Package, SPSP)由國立中央大學太空科學研究所製作,包含一具電漿阻抗分析儀(Plasma Impedance Analyzer, IMP)可量測電離層電子密度,一具阻滯電位分析儀(Retarding Potential Analyzer, RPA)可量測離子溫度,一具離子流向儀/離子捕獲儀(Ion Drift Meter/Ion Trap, IDM/IT)可量測離子速度與密度,與一具平面電漿探針(Planar Langmuir Probe, PLP)可量測電子溫度。其中IMPIDM為首次登上我國探空火箭,而RPAIDM則使用福衛五號(FORMOSAT-5, FM-5)科學酬載-先進電離層探測儀(Advanced Ionospheric Probe, AIP)相同的探測器。

搭配中大自製的微機電姿態量測儀(Aspectmeter, ASM,安裝有三軸加速計、陀螺儀、磁力計)和單軸光纖陀螺儀(Fiber Optic Gyroscope, FOG,其中關鍵元件-多功能積光元件(Multiple Integrated Optical Chip, MIOC),為中大光電中心製作)與中山科學研究院所提供的軍用三軸光纖陀螺儀和全球定位儀(GPS),共同量測火箭的精準位置與姿態,協助科學資料分析所需。

地面雷達系統

地面雷達系統主要架設在九鵬射場與台東太麻里工作站。九鵬射場儀器安裝特高頻52MHz雷達與30MHz雷達各一部、福爾摩沙衛星三號三頻標識訊號接收機(Tri-band Beacon Receiver, TBB)等。太麻里工作站儀器安裝52MHz雷達一部與福爾摩沙衛星三號三頻標識訊號接收機。與台灣各地電離層探測儀與全球定位系統接收機共同觀測80-300公里之間的電離層E域與F域之電子密度結構、電離層電子密度不規則體的垂直與水平分布、人造衛星訊號閃爍現象等。

科學計畫目標

一、科學研究方面:量測得電離層各種關鍵參數,除了可以了解電離層背景電漿分布之外,透過地面雷達與科學酬載的資料比對,可研究電離層不規則體的發生機制,以及電漿不規則體空間結構的未解之謎。

二、福衛三號電離層資料的驗證:福衛三號於民國954月發射後,雖曾進行多次的資料驗證,但過去均使用地面雷達的觀測結果,作為驗證的依據。本計畫擬利用IMP所量得的精確電子密度剖面,驗證福衛三號的電離層觀測結果,以了解後者的真實誤差與精確度。

三、福衛五號科學酬載的飛行實測:自製衛星級科學酬載,除了要能通過實驗室的太空環境測試驗證,亦須能在探空火箭施行實測。本次探空火箭實驗視為本團隊自製我國FM-5/AIP計畫的飛行驗證。其結果對於國內團隊未來參與國家太空衛星計畫,有深遠的影響。

四、衛星通訊品質提升實驗:本計畫擬利用福衛三號三頻標識接收機,根據探空火箭酬載與地面雷達所量得的電漿不規則體,採用空間分集法,進行人造衛星VHF/UHF頻段的標識訊號接收實驗,以估算出衛星通訊的分集增益(Diversity Gain),相信對於移動式衛星通訊品質的提升將有所助益。

太空科學教育向下紮根

為推廣與深植國內太空科學教育,本計畫團隊邀請桃園縣八所公私立高中(大園高中、內壢高中、中壢高中、平鎮高中、永豐高中、育達高中、復旦高中、壽山高中)42名學生,參與中大團隊所執行的探空火箭科學酬載計畫。配合計畫時程,於1029月初利用週六課餘時間(為期12周,共36小時的訓練)向高中學生介紹探空火箭實驗相關知識。包含太空科學基礎知識、地球環境、電離層、酬載製作與測試、雷達基本原理、天線場型模擬與組裝測試等,讓高中生實際體驗動手參與探空火箭實驗。並於1021221日舉行結訓典禮,共有35名學生獲頒結訓證書。並遴選受訓期間表現積極與學習成果優秀的28名高中生與隨行11名師長,將赴探空火箭九號發射現場,實際參與飛試活動並感受火箭發射的震撼。預期可激發與傳播國內太空科學教育,使太空科學教育在國內生根發展與茁壯。