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標題: 寂靜的張力
時間: Wed Jan 31 03:43:52 2001
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標 題: 寂靜的張力
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日 期: Wed Jan 31 02:49:05 2001
作者: capita (小明) 看板: capita
標題: 寂靜的張力
時間: Wed Jan 31 00:43:15 2001
衛星編隊飛行 科學家將圓夢
編譯組曹國維/特譯
電影「星際大戰」中曾出現這樣的場景：一隊太空船以完美的隊形在冰冷的
星際空間巡弋，由船上寂靜無聲的電腦精準的操控。如今，在歐洲太空總署
的「群集二號」任務中，這樣的科幻電影場景可望成真。這項任務計畫的四
枚衛星已經在去年七月十六日及八月九日由哈薩克貝康諾太空中心發射升
空。發射計畫完成後，這些衛星將自行移動到地球與月球之間三分之一距離
的軌道上，呈四面體形狀各據一角編隊飛行，兩兩相距約數百公里。若一切
順利，這次任務將為太空科學開展全新的觀念。
編隊飛行的幕後概念，在於集合小衛星分工合作，形成大型「虛擬」衛星。
這樣做具有多項優點。首先，集團中的個別衛星可以改變其位置與排列組
合，使整個集團更能適應任務目標的變更，也比較能夠承受某個成員衛星的
故障，不像傳統的單一衛星一旦發生問題可能就完全停擺。體積較小且大量
生產的衛星，也應該會比傳統的大型手工製作衛星更便宜可靠。而虛擬衛星
最大的好處在於其能力遠超過大型單一衛星，對科學研究更有幫助。「群集
二號」以及未來的編隊飛行任務，可以讓科學家更仔細的觀察太空中的電子
風暴，尋找其他太陽系中與地球類似的行星，以及證明至今仍無從捉摸的重
力波。
「群集二號」虛擬衛星的四個成員，以四種舞步的名稱命名為薩爾薩、森巴、
探戈與倫巴。它們將研究太陽風與地球磁場的互動，特別是太陽風在地球極
地引起的極光及其對無線電波的干擾。當「群集二號」通過極地區域時，個
別衛星上的電腦都會測量它們所構成的四面體區域內磁場、電流強度與帶電
粒子數目。這種針對三度空間小區域進行鉅細靡遺的測量，只有編隊飛行的
衛星才辦得到。
雖然在「星際大戰」中，編隊飛行看來易如反掌，事實上有不少挑戰需要克
服，其中一個問題就是要讓每顆衛星知道其同伴的位置。在「群集二號」計
畫中，科學家用來解決這個問題的技術相當粗糙。四顆衛星各自獨立飛行，
由地面控制站以無線電波操縱，而非互相溝通彼此的位置。
美國太空總署預定在二００五年發射的「太空科技三號」任務就先進得多。
任務中的兩顆衛星相隔半公里，將以雷射測距儀溝通彼此位置。負責這次計
畫的加州噴射推進實驗室科學家，希望展現出編隊飛行的太空船相隔距離可
以精準的控制，以一個光波波長那樣微小的長度為單位加以調整。
他們必須達成這項目標，因為「太空科技三號」的成敗影響到下一代的虛擬
衛星，例如太空總署預定在二０一二年發射的「地球發現者」。這項計畫將
讓五顆衛星排成一條長一公里的直線，創造出解析度超過哈伯太空望遠鏡數
百倍的「虛擬望遠鏡」。
光學望遠鏡的解析度取決於其鏡片的直徑，「虛擬望遠鏡」的解析度則與組
成衛星之間的間隔成正比。然而，間隔越遠，要測量與維持衛星之間的間隔
越難。
如果一切順利進行，美國與歐洲太空總署終將合作進行的編隊飛行計畫稱為
「雷射干擾儀太空天線」。組成這個天線的三枚衛星，將以五百萬公里的間
隔呈三角形編隊飛行，三顆衛星如此遙遠的間隔，使其得以測量通過空間的
重力波：時空結構中的震顫。
當然，要達成這個目標，必須具備極度精準的控制系統：它們要能夠測量出
衛星位置的改變，準確度在二十微微米之內（一微微米為一兆分之一公尺）。
這是科學家的夢想，也是編隊飛行技術登峰造極的一刻。
【2001/01/30 聯合報】