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邁向太空的精彩創意─科技如何協助人類跨出地球
過去五十年間,人類努力要跨出地球,邁向太空,但太空環境無比嚴苛,也因此各項精彩的科技創意應運而生,逐漸鋪平了人類邁向太空的道路!
 
 
過去五十年間,人類努力要跨出地球,邁向太空,但太空環境無比嚴苛,也因此各項精彩的科技創意應運而生。有省錢的科技,像是「火箭用後回收」,有顛覆的思考,像是「太空電梯」,有方便的應用,像是「火星冰屋」,有賺錢的打算,像是「小行星採礦」,有保護地球的測試,像是「飛鏢行動」,有加速外行星地面探索速度的幫手,像是「火星無人機」,還有第一個上太空的人工智慧「漂浮機器人」,飄在身旁,幫助我們解決太空中層出不窮的問題。在過去二十年間,像這樣的精彩創意不斷湧現,使得探索各行星和衛星的成果突飛猛進,也逐漸鋪平了人類邁向太空的道路!
 
講演綱要(撰文|張顏暉)
 
11月9日晚間的第一場秋季展望演講,由本演講的主持人之一,國立自然科學博物館館長,同時任教於國立臺灣大學天文物理所的孫維新教授擔綱,孫教授以「邁向太空的精彩創意─科技如何協助人類跨出地球」為題,以諸多前沿的創新高科技,拉進宇宙與人類的距離。當跨出地球時,有賴革命性的輔助科技,讓人類成為跨行星物種。近年就在天文知識及技術的蓬勃發展,及邁入太空前仆後繼的任務挑戰下,彷彿又更進一步的,將人類帶向充滿未知及機會,萬般無疆的太空世代!
 
剛從西藏零下高原,回到地面零上二十幾度的台灣,孫教授在講座開始即笑著說,有很多東西不能多說,因為實在有太多內容想和大家分享。1990年升上太空的哈伯太空望遠鏡,初期因主鏡有球面像差,嚴重的降低了望遠鏡的觀測能力。幸好在維修後恢復正常,運作至今仍為重要的天文研究工具,而在後接棒的是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,預計發射時間是2012年,不過因為各種原因而推遲,至今仍未升空。1997年的第一代火星探測車拓荒者號,以前所未有的方式直接「砸」上火星,接著2004年第二代的火星探測車也是如此,2012年則為第三代我們熟知的好奇號─可以闢徑細講的實在太多了!
 
當我們走在星空下仰望著同一片天空,往往也因知識背景的差異而產生不同的體會和感動。「一般看到北極星以為很亮、永恆不變,殊不知北極星並不是最亮的星,它甚至是一顆變星。」孫教授將此事實改為趣聞說到:「把人比做北極星的潛台詞往往是─你其實沒有那麼亮,你只是剛好佔到位置而已。」他強調知識是一層一層的,精彩和創意是來自高深的知識,而科普知識的重點在於看到未來非常重要,展望未來、你才能夠調整現在。
 
你是否曾經走在靜謐耀眼的銀河之下?孫教授展示出一張南半球拍攝的星空,可以看見銀河高掛於天,而除了太陽之外離地球最近的恆星半人馬座α星C,距離4.24光年─換算約40兆公里,那麼過去大概要多久呢,孫教授說他高中時計算過,用的是當年速度最快的農神5號火箭,需要的時間也還好:三萬年,最大原因在於推進火箭用完後,火箭將只能維持等速前進。一片星空究竟富含多少知識,從孫教授的言談之間也讓我們一飽「眼福」與「耳福」。
 
近20年來天文學家對太陽系各個天體的積極探索,讓太陽系起了天翻地覆的大變化,這讓孫教授決心在科博館舉辦「漫步太陽系」(Wondering in the Solar System),從展覽相關的影片中,我們可以看見整個展場充滿藝術感,他強調希望展覽不要像是教科書,不用科學去教科學,反而是用藝術、自然,亦或是人文、歷史來包裝教育。
 
而今天要講的主題是精彩的科技創意,在今年2月SpaceX創始人馬斯克選擇將20萬美元的猩紅色特斯拉敞篷跑車,搭載在獵鷹重型火箭上發射到太空中。計畫中的獵鷹重型火箭作為目前地表運載能力最強的火箭,它的成功發射意味著人類探索太空的一個新開端。馬斯克精彩的科技創意大幅節省了進出太空的費用,減少費用的舉措,主要來自成功回收第一節火箭的貢獻:獵鷹九號在影片中,第一節火箭居然噴出熾熱的火焰,並且穩穩地降落在大西洋上的離岸平台,順利在海上回收,實在讓人驚嘆不已,而成本將從100%節省至10%!馬斯克甚至發下豪語說,未來的目標是24小時內重新用回收的火箭起飛。
 
孫教授也介紹長期駐留太空的生理風險。凱利家族的一對同卵雙胞胎兄弟,兩人皆為NASA成員,一同參與研究人類長期在太空生活是否會引起基因變化項目。科學家把他們兄弟倆的情況作比較,以便了解長期在無重力狀態對人體的影響,包括是否改變視力、肌肉萎縮、骨質疏鬆等。在近次研究中發現上太空因為少了重力,人可以長高約兩英吋,基因則在一年後會出現7%的差別!太空中的低重力或零重力環境,往往是太空人的一大考驗。NASA為了幫助太空人適應這樣的重力環境,他們在飛機上模擬太空的失重環境:飛機像過山車一樣爬上天空,在上方瞬間漂浮,然後滑向另一側,直到它到達與開始時相同的高度。飛機的機鼻開始下壓後,其乘員立即開始「漂浮」。
 
接著講座內容來到關於火星探測的部分,1997年的拓荒者號和旅居者號計畫中,保護太空船和太空車登陸的大型氣囊一度成為後來火星探測的標準配備之一,氣囊的充氣是一大學問,需要考慮大氣壓力,並且不能完全充滿,否則升空後會因為膨脹而爆掉。2004年,發射的精神號和機會號比之前要大得多,背負著所有儀器對火星進行詳細考察!雖然精神號後來右前輪失靈,然而也因此改為倒向行駛,一路拖行對地質造成痕跡,進而創造研究地質的好機會。
 
孫教授強調科學研究是非常有趣的,這些創意和解決問題都非常有意思,2012年好奇號登陸,不同於之前的氣囊,改為逆向火箭帶領好奇號著陸。下一個呢?Mars 2020探測器,已經做好了2020年登陸火星的準備,特點在於將搭配人工智能、先進的科學儀器、新車輪、採集岩芯的新鑽機,甚至帶上自己的無人機。科學家預測該火星探測車可完成20~40個岩心鑽探任務,採集岩石樣本,將它們用密封罐儲存起來置於火星表面,以方便未來的太空船帶回地球。由此可見,探索火星的概念正在不斷修正演進。
 
整場講座中孫教授介紹了各式各樣的太空任務與相關的科技發展,包含最後提到的人工智慧首度飛向太空─太空助理CIMON,我們也看到太空站歡迎CIMON,以CIMON視野看待國際太空站的感人影片。這些年來關於宇宙的發展突飛猛進,孫教授很高興能和大眾分享其中的一點,也期待Less is More,啟發大家對太空有更多的興趣,與實際探索!
 
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