國家太空中心專家群

全球衛星定位系統

全球衛星定位系統（Global Positioning System，簡稱GPS），應該是最為人們所熟知的人造衛星系統，它的導航技術早已運用在我們的日常生活中，不單是車輛，飛機、船舶甚至登山探險，只要有一個GPS接收器，就能免費接收衛星的訊號，隨時隨地幫助我們知道自己的所在位置。

這個系統原本是美國國防部為了軍事上的用途在1994年建置完成的，整個系統總共發射了24顆人造衛星，到高度約兩萬公里的六個軌道上，也就是每個軌道面上共有四顆衛星，在設計上則是將衛星布局成在全球任何地點、任何時間至少都可以接收到四顆衛星的訊號，確保任何地點、任何時間都能精準定位。除了GPS系統外，現在正在運作的全球導航衛星系統還有俄羅斯的GLONASS、歐洲的伽利略和中國的北斗衛星定位系統。

圖說：導航系統藉由接收GPS衛星的訊號協助車輛定位。

BOX：

導航系統為什麼可以標示車子的位置？

車輛上安裝的導航系統，讓駕駛不必查閱地圖，就能依照它的指示，順利到達目的地。為什麼導航系統可以隨時標示出車輛的位置？其實原理並不複雜。導航系統是一種計算距離的工具，它可以接收GPS衛星的無線電波，分別計算出車子和三顆以上衛星的距離，再運用這些數據，精確顯示車輛的位置。

1 導航系統會計算無線電波從衛星到汽車的時間，再乘以光速，就是衛星到車子的距離。

2 以衛星為圓心，衛星和車輛距離為半徑畫出一個球面。這三顆衛星構成的球面在地表上的交點就是車輛的位置。

3 再依據從第四顆衛星接收的資料，校正計時誤差後就能精確定位。

4 導航系統比對定位點和儲存在系統裡的電子地圖，在螢幕上顯示出地圖和車輛的位置。

太空人口白：衛星上都有精準的原子鐘，但導航系統的時間並不準確，所以還需要一顆衛星幫助校正。

全球衛星定位系統

全球衛星定位系統（Global Positioning System，簡稱GPS），應該是最為人們所熟知的人造衛星系統，它的導航技術早已運用在我們的日常生活中，不單是車輛，飛機、船舶甚至登山探險，只要有一個GPS接收器，就能免費接收衛星的訊號，隨時隨地幫助我們知道自己的所在位置。

這個系統原本是美國國防部為了軍事上的用途在1994年建置完成的，整個系統總共發射了24顆人造衛星，到高度約兩萬公里的六個軌道上，也就是每個軌道面上共有四顆衛星，在設計上則是將衛星布局成在全球任何地點、任何時間至少都可以接收到四顆衛星的訊號...

【自序】探索太空的夢想

人類對太空探索的夢想可源自幾世紀前，早期的科學家由天文觀測切入，遙望浩瀚繁星，思索宇宙的奧妙。進而有哥白尼的地球繞日說、伽利略的改造望遠鏡觀測星空及發表慣性原理、克卜勒提出行星運動三大定律、牛頓導出萬有引力等。這些奠定古典物理學基礎的科學家和數學家，無不受到探索太空奧妙的啟發，進而造就人類對自然科學的革命，影響可謂無遠弗屆。愛因斯坦說：「想像力比知識更重要。因為知識是有限的，而想像力是無限，是人類進化的源泉。」，太空探索無疑是對莘莘學子滿足好奇心、發揮想像力最具吸引力的題材之一，也是科普教育最佳的教材。

1957年蘇聯成功發射史波尼克一號人造衛星，震驚全世界，隨後美國國家航空與太空總署（NASA）於1958年成立，美蘇太空競賽風起雲湧，1960年美國甘乃迪總統提出美國將在十年內完成人類登上月球的願景目標，阿波羅登月計畫於焉推展開來。1969年阿波羅十一號成功登陸月球，更激發人類探索太空的夢想，也帶動全球太空科技發展。回顧太空科技發展史，雖然隱含政治外交、軍事國防、科技發展、產業經濟、國家利益的競爭，世界先進國家無不將太空科技視為國力的指標，以及展現經濟和科技實力的櫥窗。但不可諱言，太空科技扮演著火車頭的角色，不僅帶動人類科技開發，更提升人類生活的品質。

我國於1991年開始投入太空計畫，由發展人造衛星切入，逐步建構執行太空科技所需的基礎設施、人才與技能。國家太空中心除肩負太空科技研發與計畫執行的任務外，推動太空科普教育亦不遺餘力，歷年來透過舉辦展覽、太空營、演講等方式，推廣太空科普教育，但畢竟廣度和深度皆無法兼顧，遂有出版一本適合臺灣普羅大眾閱讀的太空科普專書的構想。

坊間太空科技相關的科普書籍不勝枚舉，本書是唯一結合太空科技發展史與臺灣太空計畫的專書，由國家太空中心與小天下團隊合作，以圖文並茂的方式深入淺出介紹太空科技發展的過去、現在和未來，加上臺灣太空計畫的元素，適合親子共同閱讀，期望本書的出版，能傳承探索太空的薪火、培育臺灣太空科技人才的種子。

人類對探索太空的夢想已有幾世紀的歷史，終在1950年代成功研發火箭，將太空探索推向另一個里程碑，但目前我們對宇宙太空的瞭解仍非常有限。從古文明研究到科幻小說和電影，無不反應出人類對外太空世界的幻想。本書或許無法解答宇宙的起源或是否有外星人，但我們堅信培養好奇心與想像力是推動人類科技發展的原動力，也是科普教育的初衷，更是本書要傳達的訊息與理念，讓我們一起努力，讓浩瀚宇宙也看見臺灣。

【自序】探索太空的夢想

人類對太空探索的夢想可源自幾世紀前，早期的科學家由天文觀測切入，遙望浩瀚繁星，思索宇宙的奧妙。進而有哥白尼的地球繞日說、伽利略的改造望遠鏡觀測星空及發表慣性原理、克卜勒提出行星運動三大定律、牛頓導出萬有引力等。這些奠定古典物理學基礎的科學家和數學家，無不受到探索太空奧妙的啟發，進而造就人類對自然科學的革命，影響可謂無遠弗屆。愛因斯坦說：「想像力比知識更重要。因為知識是有限的，而想像力是無限，是人類進化的源泉。」，太空探索無疑是對莘莘學子滿足好奇心、發揮想像力最具吸引力的題...

前言　夢想升空
8　古代對太空的想像
9　科學想像中的太空飛行
10　科學精神造火箭

第 1 章　航向天際之外
14　火箭之父的夢想
15　愈飛愈高
16　從地面到太空
18　現代火箭的構造和飛行原理

第 2 章　相繼誕生的人造衛星
22　戰爭加速了火箭研究
24　拉開太空競賽的序幕
25　美國急起直追
26　愈來愈熱鬧的太空
27　全球衛星定位系統
28　臺灣的第一顆人造衛星
30　人造衛星的結構

第 3 章　人造衛星登高望遠
34　從高空看地球
36　仰望天外天
37　看到「看不到」的東西
38　開闊我們的視野
39　紅色精靈
40　衛星的連繫與操控
42　福爾摩沙衛星報

第 4 章　氣象衛星再創新
46　千年智慧的累積
47　現代的氣象觀測工具
48　不可或缺的氣象衛星
49　氣象衛星星系─福衛三號
50 　福爾摩沙衛星報

第 5 章　新舊交替展新機
54　最有臺灣味的衛星─福衛五號
55　福衛五號MIT關鍵元件
56　更精準的氣象觀測星系─福衛七號
57　福衛七號自主衛星
58　衛星發射前的健康檢查─整合測試
60　把衛星送上太空

第 6 章　人造衛星新世紀
64　天空之城─國際太空站
66　太陽能發電衛星
67　小衞星立大功！
68　氣球基地臺連網計畫
69　近太空與超低地球軌道載具
70　福爾摩沙衛星報
72　衝出地球大事紀
74　名詞解釋
76　索引與圖照來源

前言　夢想升空
8　古代對太空的想像
9　科學想像中的太空飛行
10　科學精神造火箭

第 1 章　航向天際之外
14　火箭之父的夢想
15　愈飛愈高
16　從地面到太空
18　現代火箭的構造和飛行原理

第 2 章　相繼誕生的人造衛星
22　戰爭加速了火箭研究
24　拉開太空競賽的序幕
25　美國急起直追
26　愈來愈熱鬧的太空
27　全球衛星定位系統
28　臺灣的第一顆人造衛星
30　人造衛星的結構

第 3 章　人造衛星登高望遠
34　從高空看地球
36　仰望天外天
37　看到「看不到」的東西
38　開闊我們的視野
39　紅色精靈
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