美國國家航空暨太空總署（以下簡稱NASA），正在計畫慶祝60歲生日。1958年7月29日，NASA由國家航空諮詢委員會（NACA）正式轉型，而發展未來的太空探索、科學發現及航空研究，則成了最重要的願景。
60年來，NASA毫不猶豫的擔負起發展太空科技與探索宇宙的重任，並且不負眾望。這一塊太空科技的老招牌，豐功偉業多到說不完，每一件都可以寫成一則長篇故事。但鮮少有人注意過，NASA在太空科技之外，究竟怎麼影響了我們的生活？而人類又如何影響了太空科技的發展呢？我們就由幾個事件，來了解美國太空科技從苦苦追趕直到領先的一甲子歲月吧！為了紀念和慶祝60歲生日，NASA設計了一個可愛的Logo。 （圖／NASA）
擔心蘇聯超越危機 開啟太空科學發展
說到NASA的成立，大家就會聯想到太空競賽及史波尼克1號。這顆83.5公斤重的金屬球在天上嗶嗶作響，引發全美焦慮，華爾街還因此發生小股災。最後逼得美國成立NASA，撒下大筆資金，全力發展太空科技。
這個已然耳熟能詳的故事，怎麼聽都覺得不大對勁——怎麼可能有一顆金屬球發射到太空轉啊轉，美國就成立一個機構專門發展太空，而不是更加認真地發展軍事把衛星打下來？答案不難——當時美國覺得自己的飛彈和航空是世界第一的！美國可是1903年就讓飛機在天上飛了呢！
蘇聯製作的史波尼克1號，是第一個進入行星軌道的人造衛星。 （圖／Official United States Air Force Website）在史波尼克1號上軌道成功運行前，美國曾嘗試發射人造衛星，結果發射兩次都失敗。沒想到，原本落後的蘇聯就在這時快速超越了美國，還讓美國成天擔心衛星在天上偷取資料，簡直狠狠地打了一巴掌。
在史波尼克發射後，美國除了兩天內算出衛星軌道，也進行一系列的軍事與太空部屬及發展計畫，並在隔年發射美國的第一顆人造衛星「探險者1號（Explorer 1）」，並成立NASA。這樣的「史波尼克危機」，意外讓國家科學基金會拿到大筆研究經費。或許這對當年的美國是個危機，但因為隨之興起的危機意識，讓此事件成為美國太空科學研究蓬勃發展的轉機。
歷經十次太空發射 造就阿波羅成功登月
太空計畫一定要人嗎？是的。我們需要研究人員、機械人員、工程人員……。
太空計畫一定要太空人嗎？以現在的角度，您可能會說不一定。然而在當時絕不能輸的氛圍下，NASA在太空科技領域被期待著趕上並超前世界各國。史波尼克1號之後，蘇聯動作很快地送了活體生物上太空。該怎麼讓國會、美國民眾對太空科技進步「有感」？就是儘快將太空人送到外太空，並且比蘇聯更快登陸月球。
為了這些期待，NASA成立後，延續NACA的任務規畫，執行水星計畫，目的就是將人類送到地球軌道上。
這個計畫從1959年進行到1963年，並在1962年2月20日由水星—擎天神6號（Mercury-Atlas 6），成功讓約翰．葛倫上校（John Herschel Glenn Jr.）成為第一個進入地球軌道的美國太空人（註1）。
雖然前進好大一步，可是這樣的成就，在當時尚不足以鼓舞士氣。在美國甘迺迪總統的命令下，NASA檢視了當時的軟硬體狀況，認為最有機會獲勝的就是「讓人類登月」，而且第一個登月成功的國家，一定要是美國！
讓人類成功登月，並且要平安返回，不是容易的事。水星計畫後緊接著執行的雙子星計畫，總共進行了10次載人飛行，這樣更先進的太空旅行經驗，為阿波羅登月計畫打下堅固的基礎。期間美國與蘇聯也促使聯合國訂立太空探索和利用活動的條約原則。雖然太空競賽乃至登月這些事，在當時鹿死誰手還不知道，但畢竟有國家能去太空，接下來的規範還是先訂好比較保險。
臺灣有句俚語說：神仙打鼓有時錯。這些計畫即使經過多次測試，從無人、動物、靈長類到人類……也很難避免失誤。1967年，美國的阿波羅1號與蘇聯的聯盟號1號，都發生太空人罹難的事故。儘管令人悲傷，但太空科技的腳步沒有因此停止。在加緊修正問題後， 1969年，阿波羅11號成功登陸月球，美國終於贏得登月競賽。為了紀念因登月活動犧牲的美國和蘇聯太空人，阿波羅15號執行任務時，在月球上留下了一個刻有姓名的紀念牌和一個倒下的太空人雕像。
太空梭時代來臨 重複利用節省經費阿波羅15號放在月球上的紀念牌和雕像。 （圖／NASA）
美國舉國上下同聲一氣，在務必使登月成功的氛圍下，太空科技以前所未有的速度進步著，也因此在登月成功後，一度失去了太空任務的目標。人類都能到月球了，還有什麼特別的事情？許多事情是相輔相成的。當時積極發展太空科技，除了解決大家對太空的迷惑外，最主要的還是軍事考量。在登月競賽勝利後，太空計畫經費緊縮，加上蘇聯沒有太多動作，太空科技的發展也就不用那麼趕。
想當然爾，下一個階段依然是來自美蘇的較勁。巧婦難為無米之炊，想較勁也總得有錢。美國這時候的競爭籌碼，是阿波羅計畫當時剩下的材料。月球相較於其他天體近很多，如果想去更遠的星球，只靠當時的設備肯定是無法成行的。問題除了硬體設備之外，還有太空人長時間在外太空的身體狀況是不是撐得住。
這樣的前提下，美蘇都同樣在進行太空實驗站的研究。NASA使用阿波羅計畫的材料，製作了太空實驗室（Skylab），同樣由無人到載人的測試順序開始進行。這還不夠，既然經費已不像以前容易取得，研發可以重複使用的太空載具是當務之急，於是太空梭誕生了！
美國不是唯一擁有太空梭的國家，卻是最早成功利用它進行載人任務的國家喔！NASA太空梭計畫的官方正式名稱為太空運輸系統（Space transportation system，STS），能發射衛星、酬載太空中的實驗室，也負責補給運輸和維修太空望遠鏡的任務，像是大型軌道天文台計畫（較為人熟知的是哈伯望遠鏡）、伽利略號、尤里西斯號、國際太空站建設……等，都仰賴太空梭的協助。截至2011年，美國太空梭總發射次數是135次——成功發射134次，成功返回133次。但，也失敗了2次。著名的美國太空梭計畫。 （圖／邱惠玲、沈佩泠製表，資料來源：NASA）
兩次罹難事故 太空梭時代結束
1986年挑戰者號在升空後73秒即爆炸，搭載的太空人全數罹難，其中包含一位教師。事件發生時，許多新聞媒體在現場直播發射過程，讓許多民眾親眼目睹了這可怕的災難。事故後，太空梭計畫被凍結32個月靜待調查。
調查發現，NASA明知道由承包商設計的固態火箭推進器，其中的零件「O形環」有缺陷，卻沒有提出改進意見。此外，為顧及延宕的發射時程，卻忽視工程師提出在低溫下發射，O形環失去彈性後可能失去密封能力的警告。這些問題綜合起來，造成了如此嚴重的災害。負責調查的特別委員會提出9項建議，並要求NASA在太空梭飛行計畫進行前完成。
在社會氛圍上，美國民眾陷入悲傷情緒中，連帶引起民眾的憤怒。太空梭因爆炸解體時，有媒體將鏡頭轉向站在附近觀禮的太空人家屬，家屬震驚、悲傷、難以接受的表情，全都播放在電視上……。事後許多民眾認為這樣的畫面太過殘忍，因此NASA在這次事件後，也對家屬觀禮台位置做了調整。
慘痛的代價提醒著NASA，人命關天，不管怎麼著急，還是要把每一件事以最謹慎的態度面對。這個事件當然不是單一個人該負責，而是整個組織中處理事情的方式出了問題。在改善了許多缺失後，太空梭順利的帶回了民眾的信心，完成了許多任務。
只可惜，2003年再次發生哥倫比亞號的太空梭事故，一些像海綿般的泡沫塑料在太空梭發射時掉落，擊中左翼。太空梭順利發射了，但哥倫比亞號在返回地球時，解體、破碎、燒毀。
其實，發現泡沫塑料擊中太空梭時，一位工程師就已向主管單位提出這個問題，但他的積極反應卻沒有在有限的時間內被接受、處理。事後有科學家提出，如果早點發現，哥倫比亞號不要回來，想辦法用別的太空梭把人接走，也許就能避免人員傷亡。雖然挑戰者號事故後，人員緊繃了一段時間，但隨著時間久遠，大多數人早已習慣這種不重要的垃圾在發射過程中掉落，使得災難再度發生。哥倫比亞號事故再次讓太空梭停飛兩年，致使許多太空計畫延宕。這段時間，除了國際太空站的建設暫停，太空所需的補給完全只能依靠俄羅斯聯邦太空局。
有許多太空計畫依賴著太空梭與太空人，但太空梭頻繁穿越大氣層，是有使用年限的。美國當年的太空梭是以20年、100次發射為設計基準，這樣計算起來，許多太空梭已經到「使用期限」了，NASA必須要面對這個問題。此外，過去美國的國力強大時，可以同時支撐五架太空梭的經費，現在光是大型任務（例如哈伯望遠鏡，或是還在繼續燒錢的詹姆斯．韋伯望遠鏡）都必須與其他國家合資才有辦法進行，要養太空梭可能沒有那麼輕鬆了。在一片惋惜聲中，NASA在2011年讓所有太空梭除役，太空梭任務成為過去。
藏在鎂光燈後的研究員 為「看」更遠努力除役的奮進號太空梭，在受到英雄式的歡迎後，放置在洛杉磯供民眾參觀。從它斑駁的外觀，不難看出太空梭在進行多次任務後的滄桑。攝於加州科學中心。 （圖／邱惠玲）
也許太空梭與太空人，代替無數的研究人員接受了鎂光燈，但在燈光沒有照到的地方，許多計畫或者依循國家發展方向，或者追求科學真相，其成果同樣令人驚豔！
從前段所述我們可以發現，早期太空科技發展倚靠著軍事基礎而茁壯，早期的太空任務，也有很多是由軍官擔任太空人。可是，太空任務無法一蹴可幾，這些任務背後有許多科學研究必須同時進行。發射飛行器需要火箭，那麼火箭要不要研發？這些飛行器要不要通過高速的風力測試？要不要進行風洞實驗？太空競賽開始以後，美國將數學與物理列為中等學校重點科目，因為這類型人才在當時非常不足啊！
登月只花11年就成功了，但人類對地球及太陽系，甚至太陽系外，所知仍有限。太空科技發展再怎麼快，理論和儀器還沒出來，就是得等。那時候即使是地面觀測，也同樣遇到科技跟不上的瓶頸（註2）。NASA團隊意識到這件事情，進行了一系列無人探測計畫。除了飛向宇宙，也有許多計畫是為了更了解地球，包含地表、生物圈、大氣層、海洋，還有固態地球。例如雨雲衛星（Nimbus）和靜止環境觀測衛星（Geostationary Operational Environment Satellite，GOES）讓我們對地球的天氣系統、環境和大氣，有革命性的研究成果；ICESat與ICESat-2（註3）幫助我們判斷極區冰原的變化，與海平面是否上升。
在地球以外，NASA也默默地完成許多事情。過去，我們一直思考著是否有其他星球擁有生命，進而探索地球附近的行星。
一系列水手任務，看到金星、火星與地球如此的不同。其中，麥哲倫號（Magellan）利用合成孔徑雷達的技術，描繪金星的地表，讓我們看到金星上像是煎餅一般的盾狀火山。維京1號（Viking 1）拍攝到火星上看似人臉的圖像，引發民眾對火星的興趣，但隨著影像品質的提升，後來發現那只是塊高地。
即使如此。民眾對火星仍興致勃勃，許多民間團體甚至認為NASA對火星的觀測還不夠深入，火星具有外星生命的傳言也從未停止過。這些促使更多的火星任務被規劃，NASA更訂下2030年人類登陸火星的期程。
NASA還想「看」更遠。例如近年發射的新視野號（New Horizons），讓我們終於可以看清冥王星，更有可能看到太陽圈（heliosphere）。可是延伸到太陽系外，可見光或許能觀測的有限，NASA的科學家也讓觀測波段延伸，例如錢卓拉Ｘ射線天文台（Chandra X-ray Observatory），它具有極高的空間解析度和光譜解析度，讓Ｘ射線的觀測延伸到光譜觀測，更觀測到銀河系中心超大質量黑洞人馬座A的X射線輻射。而且，不只空間，科學家還要追求宇宙的結構和演化資訊，於是有了宇宙微波背景探測者（Cosmic Background Explorer，COBE）、威爾金森微波各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，WMAP）以及近年與歐洲天文總署合作的普朗克衛星（Planck），而其觀測結果成為大霹靂理論的重要證據。維京1號拍攝的猿面山照片（上），在提高解析度以後（下）顯示是座小山。 （圖／NASA）
發展無用？日常生活與太空科技的緊密應用
NASA發展太空科技，到底造福了誰？如果民眾並不想找外星生命，也不想知道宇宙有多大，更不覺得外星移民有多重要，那麼這些太空科技到底與民眾有什麼關係？
90年代，美國進行一項民意調查，有55%的美國民眾認為NASA不斷的燒錢，沒有貢獻，因為一系列的大型計畫經費根本燒到民眾想無感都不可能。民眾不知道的是，太空科技的發展，連帶的讓我們生活更便利！它與民眾的關係比你想的還緊密！例如現代人每天使用的手機衛星導航、家裡使用的空氣清淨機、衛星電視、記憶枕、打電動用的搖桿，甚至到醫療用的義肢，都是應用自太空科技。如果你不是高科技族群，也同樣受惠於太空科技，例如食物真空包裝的保存，就是太空科技的概念。當然，民眾生活物品應用於太空科技的就更多了。舉例來說，雖然太陽能發電來自太空科技，但衛星使用的新型太陽能面板，被設計成飛到太空才打開，這靈感可是取自民眾使用的折疊傘喔！
一甲子歲月，NASA因為國家的需要而誕生，汲汲營營於太空科學。它在許多人的期待中誕生，背負著不同人的願望。也因此，NASA從來不是關起門來、令民眾遙不可及的單位。60年來，它的計畫仰賴不同的人進行，而它，也默默地影響全世界。我們偶爾因科學的進步、宇宙的新發現而發出讚嘆，正表示我們對這些研究的欽佩之意。現在，花甲之年的NASA不再覺得孤獨，因為許多國家都加入探索太空的行列。也許你會想問，臺灣是不是也經營著太空夢呢？
是的。我們沒有NASA，但我們有NSPO（註4）。
註1：第一個進入外太空的人，是蘇聯的尤里．加加林（Юрий Алексеевич Гагарин，或譯為Yuri Gagarin）。在加加林的宇宙飛行幾個月後，美國也送艾倫少將（Alan Bartlett Shepard Jr.）進入太空。但兩人都在地球附近軌道活動，沒有繞行地球軌道。
註２：天文學家長期以底片或將顯影劑塗在玻璃上的方式來進行地面觀測，對當時的天文學家來說，這種觀測方式已達極限。直到CCD出現，地面天文觀測才有了非常明顯的進展。有科學家誇張地說，當時根本是一個天文界在等CCD出現的年代。想了解更多，可參閱中研院王祥宇副所長的「影像科技大躍進——談CCD的發明」一文。
註4：國家太空中心（NSPO）的研究計畫和研究成果，可以參閱太空中心網站，或至科技大觀園網站搜尋「太空中心」喔！
由ICESat資料分析而得的北極海海冰出水高度變化。 （圖／NOAA）
當時美國營造出「太空科技必定能勝利」的氛圍，參與任務的人與動物都被視為國家英雄。攝於NASA特展。 （圖／邱惠玲）
