成大參與歐盟主辦之跨國QB50計畫自主發展鳳凰立方衛星，也是台灣第一枚成功發射與運作的立方衛星，去年（2017）5月由國際太空站釋放至今成功運作1週年，QB50計畫共釋放36枚立方衛星，鳳凰立方衛星是少數仍正常運作之一，在10個搭載相同「離子／中性粒子質譜儀」的QB50立方衛星中，鳳凰立方衛星是目前為止，唯一提供中低變溫層（高度在200至400公里）之離子與中性粒子密度與分佈資料的衛星，這是35年來首次有關太空中低變溫層現地量測的資料。

鳳凰立方衛星，是成大電機系莊智清教授與航太系教授苗君易教授，帶領團隊費時４年自主發展的２公斤等級的衞星，長度10公分，高度20公分。搭載「離子/中性粒子質譜儀」外還有成大自主研發的「太陽極紫外光探針」。過去1年來共繞地球5701圈，飛行距離超過2億4千萬公里（約為環台灣島21萬圈或來回月球315趟）。鳳凰立方衛星每日通過台灣3至4次，現在的軌道高度已由最初的410公里降到約370公里。

莊智清指出，鳳凰立方衛星的表現之所以優於其他國家的立方衛星，在於成大團隊從衛星系統設計、製作、測試與操作的全方位研發能量，從發展之初就考慮各種可能發生的情境並逐一推演。例如，某一元件異常或出狀況，可能是哪些原因造成，再針對不同的原因提出不同的因應方式與策略等。

團隊成員之一碩二生洪銘陽說，鳳凰立方衛星每天繞台灣上空3到4次，不分平日、假日或是白天與晚上，每次通訊時間約10分鐘，雖有自主發展之自動通訊程式協助，但關鍵的通訊仍需操作人員在一旁監控，同時每天也需要在下次的衛星通訊前，安排規劃下次所需要傳送給衛星的指令，重點是預訂計畫，操作人員要避免衛星經過南大西洋異常區收集資料，並且安排衛星經過其他地面站 （英國、澳洲、美國等）上空時，將資料傳送給他們， 再加上將各地收集資料彙整並寄送給科學研究單位的日常工作，總結來說需投入的時間與精力是每日持續、全年無休的。

洪銘陽指出，操作過程曾發生令人心驚的衞星「高速姿態滾轉」情況，由於衛星穩定才能正常提供資料與服務，「高速姿態滾轉」 不僅影響通訊品質，對於姿態控制系統也是一大挑戰，團隊利用衛星下傳之姿態感測元件資料估測轉速情況，地面的姿態模擬系統對於降滾提供一定的幫助，過程雖然神經高度緊繃，但也收集到許多寶貴的觀測資料與操作經驗，充滿挑戰又非常有成就感。

介於200到400公里處的中低變溫層，一般飛機無法到達，探空火箭僅能短暫穿越，採用地面或衛星雷達只能做遙測。一般衛星造價動輒數10億元，立方衞星研製成本不必上億，且發展期程短。莊智清指出，QB50計畫是歐盟首次嘗試應用立方衛星群於太空中低變溫層進行多點現地量測，去量測不同空間與時間的離子、中性粒子、電子、氧原子、溫度等物理量，這些資料可以提供大氣與太空建模所需，有利於地球暖化、大氣科學、太空天氣、高超音速飛行、太空旅行等研究。

鳳凰立方衛星搭載的「離子／中性粒子質譜儀」，為英國倫敦大學所發展，在衛星發展期間，成大團隊與該校密切討論相應軟硬體介面的設計與規範，在衛星操作過程則充份協調與討論搭載的操作策略。為充份接收鳳凰立方衛星的資料，成大與英國倫敦大學、美國科羅拉多大學波德分校、澳洲國立大學共同構成地面接收網。

成大自主發展的太陽極紫外光探針，由太空與電漿科學研究所陳炳志副教授團隊負責，在衛星表面安置不同材質的微型金屬電極，在太陽極紫外光照射下，可以量測出太陽極紫光強度與電離層電漿度，有利於了解電離層內不同區域太陽極紫外對大氣游離的差異。

鳳凰立方衛星，2017年5月17日由國際太空站進行佈放至400公里高度之軌道。QB50計畫由比利時之馮卡門學院流體力學研究所（von Karman Institute for Fluid Dynamics, VKI）主持，來自五大洲、16個不同國家之近50所大學及研究機構參與此一跨國計畫。由國際太空站佈放之立方衛星計有28枚，由印度火箭發射的衛星8枚。分別是台灣成功大學1枚，還有澳洲3枚、南非2枚、中國4枚、德國2枚、西班牙1枚、捷克1枚、芬蘭1枚、英國2枚、法國2枚、奧地利1枚、義大利1枚、希臘2枚、以色列1枚、南韓3枚、瑞典1枚、土耳其2枚、立陶宛1枚、烏克蘭1枚與美國4枚。（撰文／孟慶慈　圖片／莊智清提供）