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衛星微型化的最後關鍵-球型馬達應用在衛星姿態控制

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衛星微型化的最後關鍵-球型馬達應用在衛星姿態控制
  • 作者

    張永承
  • 簡介

    張量科技成立於2019年11月,以球型馬達技術為基礎,研發出不同於市場上的衛星姿態控制系統,解決市場上姿態控制系統在體積、重量、耗電量的極限,提供客戶更小可可靠的產品,進而推動微衛星商業化。

  • 單位

    張量科技
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  過往把持衛星事業大多是政府單位,衛星的生產模式為少量訂製,每顆衛星造價高達數億美元。但隨著製程技術進步,衛星零件的成本開始降低,再加上SpaceX等公司的成立讓火箭發射費用大幅的下降,推動了微衛星的商業化發展,帶動更多不同的產業及商機。

  雖然上述提到的成本正在降低,但在太空的世界裡還是寸土寸金,對於商業用途的微衛星而言,空間的利用以及重量的減輕就顯得格外重要。目前衛星上的馬達在微型化的過程面臨物理上的限制,而張量科技研發的球型馬達正好可以解決這個問題,幫助減輕衛星上馬達三分之二的重量以及耗電量,拼上衛星微型化上最後一塊拼圖。


 

  近年來,由於新一代通訊需求的興起(5G、6G),低軌道通訊衛星成為炙手可熱的新興產業,許多歐美國家新創公司以及科技巨頭紛紛將大量的資金與時間投入到太空產業中,期待能夠透過衛星群(Satellite Constellation),提供人類更多的服務,具SSIR21(2021 State of the Satellite Industry Report)報告,在疫情爆發期間,全球的太空產業仍繼續成長,在2020年的衛星發射數量持續創新高,成長速度極快。

  目前太空產業面臨兩大難題:火箭的發射成本以及衛星的製造成本,前者在SpaceX等企業的投入下已經可以將先前天價般的火箭發射費用降低下來了,後者也在電子電路技術的進步下,將絕大多數的元件都縮小到了一個非常具有競爭力的尺寸。然而,衛星上有一個非常關鍵的次系統,叫做「姿態判定與控制系統(Attitude Determination and Control System, 簡稱ADCS)」,其目的是精準地調控衛星在太空中X軸、Y 軸與 Z 軸的角度,以協助天線、照相機、太陽能板等元件指向預設的方位,是每一顆衛星都需要具備的子系統。ADCS 由馬達、線圈等元件組成,因此有體積、重量與功耗上的物理限制,成為了衛星微型化最後一個障礙。

  因此,張量科技提出了一種球型馬達的技術,它有別於傳統只能在單一方向進行順時針、抑或逆時針旋轉的馬達,球型馬達可在 X 軸、Y 軸與 Z 軸上進行旋轉,球型馬達的外殼設計為圓柱形,馬達設置在衛星外殼尾端,利用衛星與火箭發射彈簧連接的空間,而衛星內多出來的空間,則能留給其他零件,像是通訊模組等,因為此新型的設計才能將衛星姿態控制元件的體積、重量與耗電等,都縮小到與傳統元件相比,更小的規格。目前張量科技已研發出第八代馬達,並在讓馬達的磁場設計和演算法上,已申請並獲得過國內外多項專利。

  作為臺灣少數的太空產業企業,張量科技的執行長顏伯勳表示,臺灣擁有半導體產業、精密機械產業、加工技術之優勢,這條堅強的供應鏈是在臺灣做衛星零件的最大優勢,除了球型馬達之外,張量科技也提供整套的姿態控制系統服務,提供客戶完整的解決方案,讓張量科技從原本單純的衛星零組件供應商提升到系統等級的供應商,擴大在衛星產業中的影響力,為太空產業做出貢獻。

 

 延伸閱讀-科技部(科技大觀園) 

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