民國115年 高考三級 天文 天文觀測
第2題
太空望遠鏡的軌道通常分為：低軌低離心率軌道（如哈伯望遠鏡：軌道 高度約560 公里，離心率：0.00013）、高軌高離心率軌道（如錢德拉X 光望遠鏡：軌道半長軸…
題目
太空望遠鏡的軌道通常分為：低軌低離心率軌道（如哈伯望遠鏡：軌道 高度約560 公里，離心率：0.00013）、高軌高離心率軌道（如錢德拉X 光望遠鏡：軌道半長軸約8 萬1 千公里，離心率：0.74）與放置在地球 太陽之第二拉格朗日點（L2，如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，距地球約150 萬公里）。請評論這三個太空望遠鏡放置地點的優劣性。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、低軌低離心率軌道（哈伯，約560公里，e=0.00013）：優點是距地近、通訊頻寬大，可由太空梭或服務任務維修並更換儀器，發射成本較低；缺點是地球遮蔽約半個天空、地球反照與大氣輝光（airglow）提高背景、約90分鐘一次熱循環、軌道衰減須定期抬升，且無法對同一天體連續長曝光。
- 二、高軌高離心率軌道（錢德拉，半長軸約8萬1千公里，e=0.74）：優點是遠地點停留時間長，可連續觀測數十小時，遠離地球輻射帶與地球遮蔽，熱環境較穩定；缺點是近地點穿越輻射帶（南大西洋異常區）時須關閉儀器、發射能量需求大、距離與觀測幾何變化使通訊與熱控複雜，且無法維修。
- 三、地球－太陽第二拉格朗日點（L2，距地約150萬公里）：優點是永遠位於地球背陽側，可同時遮蔽太陽、地球與月球，被動冷卻可低於50 K，無地球遮蔽與大氣干擾，極適合紅外與中紅外觀測；缺點是距離遙遠、無法維修、通訊延遲數秒，須以光暈軌道（halo orbit）定期維持，太陽風與微流星撞擊風險高，單一故障即可能終止任務。
- 四、比較與選擇原則：低軌適合需要維修、短波段、高資料率的任務；高橢圓軌適合需要長連續觀測的X光任務；L2適合要求低溫、低背景的紅外任務。選擇時須權衡波段、冷卻需求、成本、壽命、通訊與風險，並以軌道維持與備援設計降低失效風險。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。