作者：黃柏瑄
國家太空中心
2016-05-01

困境與自主研發的決心

福衛五號的光學遙測酬載的自主研製和研究發展相當不容易，這是因為光學遙測酬載在國際上是屬於敏感科技技術，有能力設計及製造的各個先進國家都把它列為出口管制品，嚴格限制高精密度的光學遙測酬載相關技術的對外輸出。福衛五號光學遙測酬載最初規劃將從國外引進關鍵技術時就遇到重重的困難，這也令人回想起當初福衛二號的光學遙測酬載在法國進行光學校準及組裝時，法國人都不讓我國派駐的技術人員接觸到任何關鍵組裝技術的情景。因此在2010 年的時候，國家太空中心下定決心由自主研究發展福衛五號的光學遙測酬載，這也代表包括大口徑非球面鏡片拋光製造、精密光學組裝校準、碳纖維複合材料結構、多光譜濾光片製鍍、影像壓縮處理電子單元及太空級影像感測器等關鍵組件都必須在國內自主研發。

這是一個規模相當龐大的自主研發計畫，研究人員以次系統來區分，分別開始進行各個次系統的關鍵技術的研究發展。在正式的系統的劃分上，光學遙測酬載由光學遙測取像儀、聚焦面組合件及電子單元等三個次系統組成。

這個光學遙測酬載所配備的望遠鏡頭在計劃中的正式名稱為「遙測取像儀」，它的任務目標就是當福衛五號在軌道飛行時，能夠清楚拍攝720 公里外的地物景像，並且達到2 公尺的地面解析度。2 公尺地面解析度的意義是，我們所使用的影像感測器的10 微米×10 微米大小的每一個畫素，透過這顆望遠鏡在地面投影大小為2 公尺×2 公尺。要能夠達到這樣高的解析度，這顆望遠鏡頭必須要相當大，而且焦距要有相當的份量。

巨大卻極精密的太空級鏡頭

遙測取像儀這麼大的一顆望遠鏡頭如果使用一般常見商用鏡頭的設計方式，用許多片透鏡的方式組成的話，這顆鏡頭重量將會相當的驚人。但是衛星的重量在設計時卻是必須斤斤計較的，否則發射成本會非常高昂。因此光學設計師採用折反射式望遠鏡的光學架構（Ritchey Chrétien Cassegrain telescope），由2 片非球面反射鏡加上4 片球面透鏡所組成。2 片非球面反射鏡分別稱為主鏡（primary mirror）及次鏡（secondary mirror），主鏡是光學系統當中最大的鏡片，直徑有45 公分。4 片球面透鏡則是共同組成一個修正透鏡組，負責進行像差的修正。光線進入望遠鏡後會先被主鏡接收後反射至次鏡，次鏡再將光線反射通過主鏡中間的圓孔之後進入修正透鏡組，最後成像至影像感測器上。

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