【衛星工程師】劉小菁：領導「福衛八號」的「關鍵少數」、撕下女生「沒有理工腦」的標籤

刊出日期 2025.12.24

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走進國家太空中心的廠房，身高不到160公分的劉小菁，站在齊柏林衛星（FORMOSAT-8A）旁邊雖顯嬌小，但談起衛星研發過程時雙眼炯炯有神，由內而外散發著自信和從容，氣場十分強大。2017年她即為台灣第一顆自製光學遙測衛星「福衛五號」計畫成員，當「福衛五號」出現失焦問題，一度讓國人對自製衛星失去信心，但她選擇忍辱負重，持續發揮數學專長，專研影像還原技術。8年後的今天，她在女性成員僅占兩成的「福衛八號」計畫擔任主持人，11月將星系中首顆齊柏林衛星送上太空。
太空科學的「關鍵少數」，女性科學家漸被看見
1960年代，美國國家航空暨太空總署（NASA）幾乎由男性科學家主宰，甚至因為當時還存在種族隔離政策，有色人種也必須被限制。但幾名非裔女性數學家，以她們強大的數學能力化解電腦計算誤差危機，助太空艙順利進入地球軌道，打破了性別與種族歧視的高牆。2016年，她們的故事被改編為電影《關鍵少數》，這群非裔女性對美國太空發展的卓越貢獻才廣為世人所看見。
儘管台灣沒有種族隔離政策的歷程，但不要說太空科學領域，就連理工教育也長年存在顯著的性別差異。劉小菁的求學過程，一直與社會上「女性沒有理工腦」的隱形歧視對抗，如今擔任台灣極具指標性的「福衛八號」計畫主持人，也在推展太空科學的性別成見上，開創了「關鍵少數」的重要力量。
著迷邏輯思考的理工女，反覆探索心之所嚮的職涯
女生都是「豬腦袋」、上高微都用背的。
這樣離譜的用語，在台灣早年的教育現場卻不是特例。劉小菁就讀台灣大學數學系時，女生人數只占全系四分之一，大二時系上有一門重要的必修「高等微積分」，老師竟公然在課堂上羞辱女生，讓女同學們憤怒又錯愕。劉小菁印象深刻，有位學姊當下馬上拍桌抗議，從此不再去上那位老師的課。
數學讓劉小菁深深著迷，她說，當年準備大學聯考時做著證明題，突然發現「邏輯思考其實滿美的」，而讓她投入了自己真心喜歡的科系。
但數學系畢業後的職涯選擇，其實頗為曲折，每一次的工作都在反覆確認：自己嚮往的生活與價值是什麼？
台大畢業後，她赴清華大學應用數學研究所繼續攻讀碩士，也申請上美國博士班全額獎學金。然而，在中央研究院擔任研究助理的半年裡，她從旁觀察學者的生活，意識到自己若往學術發展，這輩子可能會常常活在解不開數學難題、自我否定的情緒裡，「那不是我未來想要過的生活。」
之後，她轉投入高中教職，到南部一所私校教數學。她表示，在念大學時，系上老師會依照學生成績，告訴他們適不適合繼續走學術，但她認為這種「把人分類」的做法對學生來說打擊很大，有些學生只是比較慢開竅，因此老師的引導就非常重要。當她成為老師後，便相當重視鼓勵、啟發學生的學習興趣。
不過，她的教育理念卻無法在這所學校實踐。在高壓的升學環境裡，學生甚至會主動向她要求體罰，他們告訴劉小菁：「老師，我們不需要愛的教育，我們要鐵的紀律。」
對她來說，念書不該是這樣的，教書更不應該。心灰意冷之下，她決心離職。說也奇妙，當年大學系上那位勇敢拍桌抗議的學姊這時突然找上了劉小菁。學姊告訴她，有一個太空相關的工作，需要有數學背景的人，有沒有興趣？她想了想，「好，試看看吧！」就這樣，二度轉換跑道後，誤打誤撞栽進衛星的世界，一晃20多年。
從不被工程師信任，到成為計畫主持人
圖為劉小菁（右2）與國家太空中心副主任郭添全（左2）正在關心「福衛八號」推進系統組裝情形。（圖片提供／國家太空中心）
透過學姊的推薦，劉小菁成為「福爾摩沙衛星一號」（後稱「福衛一號」）的衛星飛行動態工程師。福衛一號計畫是20世紀末台灣投入衛星科技發展的先鋒，當年，國內缺乏專業的太空人才，她幸運參與這個剛起步的時代，接受美國公司的技術指導，看了很多英文教科書、寫練習題，從零開始學習衛星軌道預測的運算與系統操作。
這些知識對於數學系出身的劉小菁來說不是太困難，真正的挑戰是操作衛星時，要注意許多繁瑣的步驟，因為對大家來說，一切都是第一次。她提到，直到福衛一號發射前幾天，他們才弄清楚火箭的實際運作細節，跟原先想的不一樣。發射當日，她打字輸入時緊張到手發抖，結果衛星運轉兩、三圈之後抓不到訊號，驚覺有一個SOP忘了更新，那個早上她都不敢離座，不斷重新運算。
個性喜歡尋根究底的劉小菁，負責做軌道判定時，雖然透過電腦軟體就能執行，她卻會研讀系統使用手冊，把背後計算的原理都搞懂，再講給其他同事聽。她認為，大家可能會覺得有點多此一舉，但就是因為有打下扎實的知識基礎，讓她後續在太空中心負責其他類型的工作時，能夠很快上手。
她的能力也因此被看見。到了「福衛二號」開始營運，2005年，時任系統工程組長、負責自製影像處理系統的吳岸明博士延攬她成為太空中心正式員工。在太空中心磨練多年，她也從軌道運算跨足影像處理、甚至遙測酬載系統工程等不同領域。
但她也坦言，剛開始參與「福衛五號」的遙測酬載時，因負責的工作內容和她過去所受訓練差異較大，其他工程師就不太信任她，某些本應由劉小菁簽名的欄位，同事會請她拿給別人簽，「起初有點難過，但後來想想覺得算了，我就菜鳥嘛！」繼續認真打拚，做著做著，終於用傑出表現取得眾人認可。
用數學還原失焦影像，為被說是「太空垃圾」的福五雪恥
2017年，萬眾期待的台灣首枚自製的光學遙測衛星「福衛五號」發射升空，但大家引頸翹望的衛星回傳影像品質卻不如預期。出現不明光斑、彷彿「近視眼」的畫面，讓團隊士氣大受打擊，外界也出現批評的聲音。
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「福衛五號」光學遙測酬載取像改善前所拍攝的美國加州。（圖片提供／國家實驗研究院）

「當福五被媒體說可能會變成太空垃圾的時候，真的很難過，像一把劍直接刺進我的心臟，」當時身為「福衛五號」影像處理組長的劉小菁說，它是台灣首次從零到有自行製造的衛星，所知的困難全都一一克服了，卻在最後功虧一簣。難過之餘，大家還是努力尋找解決辦法，經過多日的研究後，團隊確認問題來自於鏡頭失焦。
劉小菁翻閱大量文獻，試圖找到類似案例，卻只看到哈伯望遠鏡發生過相同問題，因哈伯望遠鏡主要是拍攝外太空的影像，並非朝向地球，所以可以參考的內容不多。
就在毫無頭緒時，國家實驗研究院董事游萃蓉與她的丈夫張平主動前來關心，張平對光學影像頗有研究，看過失焦的照片後，他認為或許能用後處理還原影像。劉小菁聽完半信半疑，但仍決定一試，沒想到當晚就發現導致光斑的Kernel（核函數），以及改善影像品質的數學方法。
「我再試了另外一幅松山機場的影像，原先那邊有一堆光斑，處理完竟然是飛機的形狀！」那天晚上她高興得睡不著覺，立刻將照片貼到群組和同事分享。談起這段精彩的過程，劉小菁謙虛表示，「大家好像都把功勞給我，對於這點我想澄清，我沒那麼大貢獻，方法不是我研發出來的，我只是找到它而已，最後也是靠團隊的努力才把系統做出來。」但所有太空中心同仁都知道，如果沒有她的突破，福五影像後來不可能達到商用水準。
為了不留遺憾，每步都多想一點
劉小菁（右2）帶領「福衛八號」團隊架設器材，將望遠鏡工程體的仰角對準月球。（圖片提供／國家太空中心）
「福衛八號」選用造價近1億元的高規格準直儀（福五的準直儀約1,000萬元），因為準直儀是調校衛星光學系統的關鍵，福五當初就是差了一點點的焦距而失敗，對渴望「雪恥」的福八團隊來說，這筆錢真是省不得。另外，還特別設計了熱調校機構，如果進入太空後仍有些微失焦，還可以再將焦距校正回來。
但實作遠比規畫艱難。COVID-19疫情延誤元件交期、光機抗震能力不如預期，團隊甚至花半年重新設計構造。進行熱真空循環等環境測試時，工程師必須24小時輪班，確保衛星能在太空環境中存活，非常辛苦。
劉小菁坦言，因為福五的挫敗經驗，領導福八團隊的壓力實在不小，「我常常突然想到，真正發射的時候，會不會有我沒想到的問題？我當時如果能多做一點，就不會有遺憾。」
終於，歷經了2年、通過各項測試，齊柏林衛星確認可於2025年升空。然而受到美國政府關門、SpaceX內部整備不及等因素，火箭航班五度更動，11月27日更在發射倒數15分33秒裝填液態氧時緊急暫停，最後延至48小時後、11月29日完成發射。
克服重重阻礙，衛星順利在幾個小時後與地面站完成通聯，但劉小菁的心情還不能鬆懈，她要繼續帶著團隊逐項驗證衛星內部各元件與功能，預計明年（2026）第一季發布完整的影像素材。
努力實踐的不只是台灣的太空夢，也是自己的人生夢
信任團隊、耐心理解操作衛星的知識與原理，是劉小菁在艱難的太空路上一直堅持的心法。（圖片提供／國家太空中心）
在太空中心這個男性員工占8成的研究單位，外型嬌小、聲音柔弱的劉小菁顯得與眾不同，然而，這並不影響她領導團隊。她認為，衛星系統工程需要大量的跨部門合作，自己在溝通協調方面能夠發揮優勢，她對於同仁的專業能力十分信任、也不吝感謝他們的認真付出，「我想也是我在福五做出貢獻，讓他們相信我可以帶團隊突破難關，整個過程向心力都滿強的。」
劉小菁說，她現在最大的夢想，就是讓「福衛八號」拍到很好的影像，也希望每位參與的同仁都能成為專業人才。根據第三期太空科技長程發展計畫，往後台灣每年要發射至少一枚衛星，「這對後面的工程師是很好的一件事，因為累積愈多的衛星製造經驗，你會愈來愈有自信。」她非常有感，「以前人家問我很多問題，我常常會keep in mind（放在心上），可是我沒有答案，到現在很多問題我都可以回答，因為我累積了很多經驗。」
「到現在還是有人問我，幹嘛這麼辛苦自己做（衛星），幹嘛不跟國外買？我會說，關鍵是自主性，做好第一次，才能在這個基礎上做出更大的東西。」因為如果都外購，一旦供應鏈停擺或是出口限制，台灣的任務就會失敗，「這不只是技術問題，更關乎國家安全。」
歷經福衛一號到八號的試煉，看在同事眼中，劉小菁是完美主義的工作狂，始終用嚴謹、全力以赴的心態面對挑戰，專業能力絲毫不受性別的限制。如同人類航向宇宙的理由，劉小菁的太空人生，也是不斷離開舒適圈、突破框架的歷程。

劉小菁工程師給小朋友的一段話
要怎麼做，才能成為一名衛星工程師？
衛星相關的工作內容非常多元，例如數值運算、訊號處理、熱控、電路板設計、結構分析等，這和很多專業領域有關。在我們太空中心，想要成為衛星工程師，基本條件是需要具備理工背景，如果從物理、數學、電機、機械或其他工程相關科系畢業，會比較合適。
對小朋友來說，現在最重要的是把基本功練好，學好數學、自然，還有多參與太空中心的科普活動，藉此了解自己的興趣。
「要培養好奇心，對很多事情不要覺得理所當然，要會問『為什麼』、要自己去找答案。」我想對每位把衛星工程師當作目標的小朋友這麼說。
在我擔任主管的這10年來，除了專業能力以外，我也很看重同仁的態度，學習保持謙虛、不能太過個人主義，因為研發衛星的過程中需要大量的溝通，不是只有靠一個人去完成。我們在做「福衛八號」時，曾遇過某些設計的細節沒弄清楚，到最後整機組裝完成、進入測試階段才發現問題，後續處理起來就會比較麻煩。所以，認真、對品質有所堅持，也是成為一名好工程師很重要的人格特質喔！