芬蘭2022年夏季發射低量太空垃圾「引航一號」實驗衛星

「引航一號」(Foresail-1)在太空中的影像(Photo credit: University of Helsinki

https://www.helsinki.fi/en/news/space/foresail-1-satellite-will-be-launched-spring-2022)

芬蘭科學院(The Academy of Finland)補助芬蘭「永續太空卓越研究中心」(Finnish Centre of Excellence in Research of Sustainable Space)，預計2022年夏季發射該中心研發首顆實驗衛星「引航一號」(Foresail-1)。芬蘭「永續太空卓越研究中心」以研發永續使用的微型衛星為主，避免產生汙染太空環境與影響衛星運行軌道安全之太空垃圾為其研發宗旨。太空破片(space debris)，或常稱太空垃圾，係指滯留太空環境之已經終止營運，但繼續在衛星軌道繞行之宇航器，例如衛星、零件及發射過程所留殘片，甚至是殘片彼此撞擊而生的大小破片。

「引航一號」科學實驗衛星由芬蘭Helsinki、Aalto與Turku等三所研究型大學與芬蘭氣象研究院(Finnish Meteorological Institute)共同執行。「引航一號」衛星計酬載兩個科學設備，一為PATE粒子望遠鏡，預計用於近地球太空環境之輻射觀察，另一酬載為電漿剎車系統，預計測試該中心所研發之宇航器導引重返大氣層之自毀機制。

芬蘭「永續太空卓越研究中心」長期接受芬蘭科學院資助，已集結芬蘭頂尖太空科學人才，並累積充足技術研發經驗，終促成芬蘭科學實驗太空計畫之成型發展。「引航一號」科學實驗衛星計畫將致力維護地球軌道安全及永續使用，同時利用微型奈米衛星(nanosatellite)強化芬蘭太空物理學研究。

PATE離子望遠鏡的用途是用於觀察靠近地球的太空輻射環境，未來取得之數據將用於研發抗輻射衛星技術，以利延長衛星壽命。由於輻射環境中相對論性電子(relativistic electrons)在不同粒子間之加速和能量耗損會因時間產生強度變化，對衛星造成危害。近地球太空環境係由兩個高能量輻射帶包圍，內層由質子組成，外層則由電子組成。質子輻射帶較為穩定，電子輻射帶則像地球磁場一樣不斷改變，且容易受到太陽風干擾。藉由PATE離子望遠鏡的觀測將能更準確量測離子如何離開輻射帶，並進入大氣層中。

電漿剎車系統的設計是要導引衛星在最短時間下降一定軌道高度，使其在重返大氣層過程中順利燒燬。一般而言，除役衛星得費時數年才能重返大氣層燒燬。芬蘭氣象研究院主導研發的電漿剎車系統能引導衛星在兩個月時間重返大氣層燒燬，該電漿剎車系統已在芬蘭2017年發射的「阿爾托一號」(Aalto-1)實驗衛星測試，改良版預計效益更佳。且該計畫之理論驗證已確認電漿剎車系統的可行性，即當啟動剎車系統的電漿牽引機制，便可量測出剎車力量強度。因此，當衛星質量與軌道高度都已框定，科學家便能算出該機制如何在一定時間內引導衛星重返大氣層，不過這些理論仍須在太空環境中測試，才能確定是否可行。

芬蘭「引航一號」將由Aalto大學委託德國公司EXOLaunch，由美國太空發射公司SpaceX以獵鷹九號火箭發射，該發射計畫亦將搭載其他機構之奈米衛星，規劃於2022年夏季發射到地球上空550公里之衛星軌道。

本文文字資料來自國科會駐歐盟兼駐比利時代表處科技組【專題報導】，網頁連結網址：https://www.nstc.gov.tw/belgium/ch/detail/bccab261-b489-49d7-8e21-d4809357e969

其中，發射時程根據以下新聞更新為「2022年夏季」：

Finland's first science satellite, Foresail-1, is ready for space

https://www.helsinki.fi/en/news/space/finlands-first-science-satellite-foresail-1-ready-space