(薛繼光)
在美國製造完成的「中華衛星一號」本體設備,已於五月空運抵台。只要經過組裝、通過測試,再送回美國發射,台灣的第一顆衛星就能進入太空執行任務,為台灣在太空領域豎起第一座里程碑……。
中華衛星一號是我國的第一顆人造衛星,它的成敗,攸關日後衛星科技的發展,因此深受國人關注。上四圖為電腦模擬衛星一號的發射過程。(行政院國家太空計畫室籌備處提供)(行政院國家太空計畫室籌備處提供)
然而,衛星計畫自民國七十八年公開以來,一直爭議不斷、波折重重,它果真能交出一張漂亮的成績單嗎?
五月十六日深夜十二點起,自桃園中正機場到新竹市的高速公路,被交通和警政單位的員警淨空,限制任何車輛通行,以護送自美空運抵台的「中華衛星一號」本體,前往設於新竹科學園區的整合測試廠房。
為了避震,龐大的車隊以低於四十公里的時速緩慢行駛,全線通明的水銀路燈將路面照射如白晝,「行政院國家太空計畫室籌備處」的工作人員更是臨深淵履薄冰般的小心翼翼;雖然如此,他們卻難掩臉上的振奮表情。
我國目前的衛星計畫以發展體積小、重量輕、成本低的低軌道小型衛星為主要策略,以期在短時間內先累積經驗、進入國際市場。(邱瑞金攝)(邱瑞金攝)
「心上的一塊大石頭終於落地了!」太空計畫室籌備處主任徐佳銘說,他自八十三年接任以來,一直處於戒慎恐懼的心情,只有這一刻最踏實。爆炸性的太空計畫
由於衛星科技工業,被認為是台灣工業改造、升級的關鍵之一,民國八十年,隸屬行政院的國家科學委員會制定了「國家太空科技發展長程計畫」,計畫將以十五年時間(所以又簡稱十五年計畫)、經費一百三十六億台幣,來研製及發射衛星,以建立大型高科技系統整合能力,奠定太空科技發展的基礎,並塑造未來在國際太空市場及應用產業上有利的競爭資源。
計畫由國科會負責決策與督導,另外成立「行政院國家太空計畫室籌備處」作為執行單位。共分為四項子計畫,包括設計製造並發射單顆低軌衛星中華衛星一號、二號,及由系列小型遙測衛星共組的「衛星星系」三號計畫,新增的四號,尚無具體內容,將隨太空科技演變而規劃。
中華衛星一號在民國八十三年六月,委託美國TRW公司與我國合作設計製造。將由美國洛克希德.馬丁公司代為發射。
說起這個嬌貴的衛星「本尊」,讓主事者焦慮的,不只是它造價十六億多台幣、平均每公斤約為黃金二十倍價格的高昂身價;而是原本預定去年就該完成的它,姍姍來遲了一年。
徐佳銘指出,原因出在設計製造發射火箭載具的洛克希德公司,在計算震動頻率時,一度以為載具和衛星本體的頻率相同,而會發生共振問題、可能造成衛星升空後爆炸。「事後經過TRW公司驗算,其間,洛克西德與馬丁公司合併,經過馬丁公司的重新計算、檢查,都證明是當初洛克希德公司的計算方式錯誤。」
鑑於衛星發射,是另一高科技領域,我國目前尚無研發計畫。華衛一號將委由美國洛克希德.馬丁公司代為發射。圖為他們專為華衛一號設計的發射載具。(邱瑞金攝)(邱瑞金攝)
這場共振疑雲雖然冰釋,衛星本體的工程進度卻在往返計算、驗證的過程中,延誤掉一年,這讓進度已經相當吃緊的衛星計畫,發射的時間只得順延,推到明年。本體與應用功能
而衛星本體完成,化解了長期等待的焦慮,也帶動其他工作的腳步。
衛星的組成,基本上可分兩部分,一為構成衛星的主要部分,即衛星本體,另一為執行太空任務的科學實驗。由於一號衛星的應用任務是以科學研究為主,所以上面會設備三項科學實驗儀器(衛星術語謂之酬載):海洋水色照相儀、通訊實驗酬載和電離層電漿電動效應儀(又叫日地物理效應儀)。前兩項與日本NEC公司合作研發,後者與美國德州大學達拉斯分校合作。
這三項酬載也已於近日內陸續完成、運送來台,和衛星本體一起進行組裝和測試。負責電離層電漿電動效應儀組裝測試的酬載發展副研究員張友信,形容目前的工作心情「既興奮又沈重」:「工作進度固然終於向前跨了一大步;工作量與壓力卻也相對增加。」
之所以不惜如此大費周章,將衛星本體和酬載運回國內組裝測試,主要基於希望移轉、學習這些技術,為此,太空計畫室特別興建了整合測試廠房。「太空是一個遙不可測的領域,所以衛星的風險相當高,只要零件稍有差錯,就可能整個爆炸或報銷,它的組裝與測試能力就非常重要,沒人敢用未經過嚴格測試的元件,」徐佳銘解釋,即使測試再三,還是有出紕漏的時候,沒人敢打包票,許多人都還記得十一年前,美國太空梭「挑戰者」號升空,幾分鐘之內就在全世界的電視觀眾眼前爆炸的情況,餘悸猶存。
計畫中還包括許多地面系統的建立,如遙傳、追蹤及指令站,接收及處理資源衛星訊號的任務控制中心,以及統合監控這些單位的任務操作中心等等,其中不少早已蓄勢待命。
華衛一號的主要任務是科學研究,將在太空蒐集特定的資料,傳送回地面站,供科學實驗所用。圖為將裝設在衛星上的實驗器材之一:電離層電漿電動效應儀。(薛繼光)
看到這些工作都可以按照排定的時間程序,一步一步的進行、完成,主管監督衛星計畫業務的國科會副主任委員張進福表示,這些進度與成就,讓他覺得非常紮實。「更重要的是,希望這些具體的工作成果,能日漸平息國人對衛星計畫的質疑與爭論,」張進福說。學術界人士連署反對
衛星計畫一路行來,的確風波不斷,廣受各界「關注」。早於民國七十八年,李煥行政院長任內,國科會公開了發展衛星的計畫,國科會主任委員夏漢民提出以五年、一百億的經費,自行設計、製造及發射衛星,立即引起國內學術界強烈反彈。
當時,由關心國內科學教育人士組成、有二十多年歷史的科學月刊首先發難,多位會員發表了一封公開信,質疑這項計畫。短短一個月的時間,集結了超過三百名學者、專家和各級民意代表共同連署。「這幾乎是台灣科技界首次對國家的科技政策,以如此大的規模發表不同的意見,」當時在中央研究院擔任數學所所長的李國偉為文指出。
「連署函首先認為衛星計畫的決策過程草率,因為可行性研究報告未經評估與正式討論就決定要做,」李國偉表示,「計畫內容也不夠具體,既沒有說明衛星的具體用途,也沒有詳細的遠景規劃。」
科研資源的分配運用,也是反對者關注的焦點。當年全國科研預算約四百億,其中一百八十五億為國防科技;剩下的二百一十七億中,七十億是國科會主導的學術研究,另外應用科技經費一百四十億,則分給各部會使用。「百億衛星計畫的經費來自應用科技費,令人擔心它對環保、交通、衛生等應用研究的影響,」李國偉指出。
反對聲浪,促使國科會特地在台大、清大、成大三地舉辦三場座談會,邀請八百多位學者專家參加,向他們解釋計畫內容,以及經費出處不會影響原有的科研預算分配,以尋求他們的了解與支持,紓解反對壓力。
在人造衛星計畫之前,位於中壢的中央大學已成立了遙測中心地面站,有接收、處理衛星資料的能力。將來,它也是華衛一號的地面站之一。(張良綱攝)(張良綱攝)
次年七月,國科會正式向行政院提出「發展科學研究之人造衛星計畫」,民間討論與反對的聲音卻未平息。焦點仍然集中在計畫的決策過程與可行性,認為計畫的規模與企圖心過大,要在五年之內,由衛星的製造到發射、通訊控制等全部自行發展,這種進度連衛星技術最先進的歐美、日本都不可能達成。特別是發射技術,它涉及軍事用的飛彈技術,為美國嚴格管制輸出的高科技,我國不易取得。衛星計畫鎖定「小而美」
適值行政院內閣改組,郝柏村接任行政院長,駁回五年計畫,聘請當時的國防部總科技顧問黃孝宗、中研院院士羅銅壁和鮑亦興、工研院董事長張忠謀,以及中央大學校長劉兆漢五人,組成「太空科技發展長程規劃小組」,重新規劃,修改制定出「國家太空科技發展長程計畫」。
計畫有甲、乙兩案。甲案主要內容為,十五年內、投資二百八十億,發展高軌道同步衛星一枚、低軌道的資源和科學衛星各兩枚。乙案的規模較小,同樣十五年,經費一百一十五億,只發展兩枚低軌道衛星。
衛星依照不同的用途或任務,大致可分為五類。從事太空科學研究的科學衛星;偵測國防軍事機密的偵察衛星;從事地球資源調查的資源衛星;此外,還有觀測大氣層,做天氣預報資料的氣象衛星;以及目前運用最廣泛、需求最大的通訊衛星。
另一方面,根據衛星的用途,它們在太空的軌道高度也有差異。高度在五千五百公里以下的,是低軌道衛星,大部分的科學衛星,和不少資源、氣象衛星都屬此類。
高度在三萬五千八百公里左右的高軌道衛星,由於它運行的速度與地球同步,又叫同步衛星,它可以一直對準地球某一區域,適合通訊和直播電視。介於這兩者中間的,就是中軌道衛星,多為導航定位和軍事用途的偵察衛星。衛星的技術層次即由低而高。
對我們日常生活而言,衛星最大的貢獻要屬通訊傳播了,有了它,現今國際通訊網絡才能夠如此無遠弗屆。(黃麗鳳攝)(黃麗鳳攝)
行政院最後選定採漸進式的乙案,一步一步紮實的發展。並且明確指示不發展衛星發射系統,以建立衛星本體和相關的應用技術為主,發展太空相關之基礎和應用研究為輔,成為現今的衛星計畫底本。八十一年,定案為以一百三十六億(當時幣值)製造和發射三顆低軌道衛星。從雲端到地面
衛星計畫雖然修改、定案,紛爭仍未因此沈寂。衛星的應用類型、數量和研發方式等,日後都不斷再經調整;惱人的是,執行衛星計畫的太空計畫室籌備處,也因為主管意見不同,而無法建立成一個和諧運作的團隊,甚至頻傳相互攻訐的流言、黑函,成為報紙媒體上常見的新聞。
太空計畫室一位自國外延聘回國的高層主管,曾在國科會簡報時,用六個階段來形容衛星計畫發展的過程:「高度的熱忱、迷夢中的醒悟、慌張、追查罪首、懲罰無辜者、讚賞並表揚未真正參與做事的局外人。」
這雖是國外工業界嘲諷大型計畫慣用的一個笑話,卻也可想像當事人挫折、失望的心情。
這種處境,讓督導的主管格外頭痛。譬如,民國八十二年,郭南宏繼夏漢民接任國科會主委之後,每週定期召開「太空業務會報」,親自督導太空計畫室籌備處業務,希望衛星計畫如期進行。
他為了深入了解太空計畫,延請十餘位學術界、科技管理界、產業界,及中山科學研究院具有相關實務經驗,並在專長領域內具有代表性的人士,組成「諮議委員會」,監督及修改衛星計畫,將發展方向由科學性,改為注重經濟效益的實用性。像中華衛星一號的酬載科學實驗項目由原來的八個,減為三個,並加入通訊實驗。衛星二號的類型卻被修改為高軌同步通訊衛星。
衛星科技已在今日生活中運用廣泛。如透過衛星掃描,可以掌握魚群、潮汐等動向,幫助漁業現代化。(薛繼光)
去年,劉兆玄接任主委,也再次邀集國內外專家,組成評估小組重新體檢太空計畫。二號衛星的計畫即經評估,認為同步衛星比低軌道衛星層次高太多,衛星一號好不容易建立的技術經驗與人力難以接續,又導回原方向,仍設定為低軌道衛星。缺乏團隊精神
不斷修正發展路線之外,太空計畫籌備處成立時,從國外延聘回來許多專業人才,可是,因為彼此的省籍、政治理念及專業背景差異,常常發生衝突,其間已經有多位高級主管陸續離職。
資深的中國時報科技記者楊維敏曾分析指出,主管之間互相挑戰彼此的專業程度,固然是太空計畫室內部人事不合的主因,「長期觀察衛星計畫,可以發現幾個重要決策形成之前缺乏溝通,決策轉向時又無足供佐證的具體說明和數據,是產生許多不必要紛爭的癥結。」
她說,太空計畫室歷經三任國科會主委,每一位主委上台後,都會組成自己的諮議委員會或評估小組,但迄今,沒有一次公佈評估報告,連立委要求,國科會都不公開,只有「經過專家們的評估,共識是……」的標準答案。
在車內裝一套由衛星導引的定位電腦,就不怕不小心開進堵車的街道,進退不得、難以脫身。(薛繼光)
「這種模式一再發生,不但令民眾看不懂衛星計畫在搞什麼,科學界也失去了信心,太空計畫室內當然會有派系揣測,團體力量也一再被腐蝕。」她認為,衛星計畫最應該引以為鑑的是:「究竟重大科技政策的決策過程應該經過什麼樣的程序,才會在真正的『共識』之下,得到最合理、可行的政策?」專攻低軌道市場
「衛星對我們來說,是一個全新的領域,過去完全沒有經驗的情況下,難免做出許多不夠務實的規劃,」國科會副主委張進福坦承,先天規劃不良的體質,讓他在接手督導這項業務後,格外耗神費力。「而且初期的經費和人力,幾乎都花費在學習經驗、轉移技術上。」他認為,太空計畫並非全無所得。
以政策方向來說,目前國科會就比較務實的把衛星的類型全設定在低軌道的小型衛星,科學和應用並重,以期積聚、延續發展經驗,全力進攻市場。「小衛星近年來成為各國發展重點,原因是它體積小、重量輕、成本低,研發的時間也比中、大型衛星為短,可以做更多元化的太空發展。」張進福指出。
由於領空開放,國際衛星市場競爭激烈,除了美國和日本早已捷足先登,成為市場主力,許多經濟實力不如我們的亞洲國家,也躍躍欲試,大陸、印度、印尼、泰國都已有衛星發射升空了。「未來十年內,國際上將會發射上百顆低軌道通訊衛星,」他預測。
他認為,雖然我們不可能像美國或其他國家一樣,發射五、六十顆的小衛星把地球團團包圍,讓它們發揮像同步衛星一樣的功能。衛星的科技研發和產業市場又跨許多領域,包括電機、機械、電子、航空等,我們也不可能樣樣都掌握。
「但只要我們可以在幾項技術上,掌握主導的能力,在世界整個低軌衛星市場上,就有我們可以扮演的角色。」他說,就像我們的電子業一樣,這一、二十年來發展出了這麼好的景況,即是因為我們找到了自己的特色和可以發揮的地方。
旺盛的電子產業和台灣一向引以為傲的人才資源,即為衛星計畫的利基。
因此,國內的產業界也參與了衛星計畫,從事衛星元件的生產製造。在衛星一號計畫中,選擇了五項關鍵性衛星元件,要求TRW公司技術移轉給我國業者生產製造,並裝設運用在衛星上。
參與的業者都是國內知名的大公司,像「衛星電腦」由宏眲鴔牏膝q負責;「遠端介面組件」由系通科技承製;勝利工業生產「濾波器雙工器」和衛星天線;士林電機公司製造「太陽能電池板組合」。
連考古研究也要藉助衛星的「千里眼」來探尋遺址!(薛繼光)
除了太陽能電池板因為共振問題而延遲生產、安裝,其餘四件已完成裝設。「這就像一張TRW頒發的合格證書一樣,證明這些業者有能力生產衛星元件,將來衛星一號若成功進入太空執行任務,他們生產的元件獲得肯定,就可以進入衛星市場,」徐佳銘解釋。年輕團隊,轉移技術
三年前,為了移轉技術,太空計畫室選派了二十八人,前往美國TRW公司受訓,藉由參與設計、製造等工作,全面學習他們的技術。兩年多下來,這批年齡層在二十八到三十五歲之間的年輕工程師,參與的層面從需求界定、初步設計、細部設計、組裝到整測,「而且,我們採取一對一的方式,就像學徒跟著師父一樣,亦步亦趨地向TRW公司的人學習,」他說。
特別的是,在國內的太空計畫室另有一個相同的團隊,他們彼此傳遞報告,互相討論,研擬、學習,「就像拷貝一樣,我們因此可以擁有兩套人才。」張進福曾兩次赴美國TRW公司探訪這個工程師團隊,這些人才資源的投入與努力,也讓他覺得充滿希望,「是國內少數技術移轉見到成果的例子。」如今這批人才成為組裝測試衛星本體的主要人力。
話雖如此,中華衛星一號預定明年底升空,目前雖然尚稱順利,但是,衛星科技複雜艱辛,太空領域過於廣渺,產業的建立更非一蹴可幾,未知的變數還有許多。
姑不論中華衛星一號能否成功升空,或者其他衛星都能照計畫順利發展。現今仍有許多人對衛星計畫存有疑慮,譬如,以從供需層面和投資報酬率來說,當今許多國家都有現成的衛星可供我們購買和租用,台灣是否有必要花大錢自己製造呢?這就像「為了想喝牛奶而去買一個牧場」一樣。
這個基本存廢的論點,再加上實施以來的風風雨雨,使得許多人無法對衛星計畫的未來樂觀。「十五年計畫完成之後,還會不會有後續的發展呢?」連不少參與太空計畫的成員也有疑問,計畫若不能持續,這些人才和技術也會因計畫中斷而無法累積。
「那就只有看我們未來幾年的表現了!」張進福副主委說。
我們繁忙的空中交通,早已仰賴衛星來通訊導航了。(卜華志攝)(卜華志攝)
華衛一號運送回台組裝測試,是一種技術轉移的方式,藉此,可將技術落實本土。(邱瑞金攝)(邱瑞金攝)