志祺七七
2019.11.02

spaceX火箭明年要載人到太空旅行啦!成為星際民族前,要突破哪些困難?《 七七科學探索 》EP 006| 志祺七七

各節重點:
01:06 載運旅客到太空,需要哪些關鍵技術?
03:08 沒有「火箭」就沒有太空產業?
04:30 臺灣其實也有發展火箭?
06:34 臺灣鄰居們的太空野望
07:08 我們的觀點
07:56 提問
08:10 掰比~別忘了訂閱!


---【 影片口白逐字稿 】---


hiho~大家好,我是志祺!那今天,就讓圖文不符跟大家一起來聊聊「太空旅行」吧!

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前陣子SpaceX執行長馬斯克,宣布開發的「星艦火箭」,明年將正式載旅客往返月球和火星,最後回到地球。

哇!這聽起來很酷炫啊!而新聞也指出,「星艦火箭」的第一位旅客,是日本億萬大亨「前澤友作」,至於機票錢,馬斯克只表示是「很大一筆」,還沒鬆口透露到底是多少。是說,其實在1961年,蘇聯東方1號就已經成功讓太空人「尤里・加加林」,繞行地球軌道一週後,安全返回地球。而這幾年,「美國」「俄羅斯」「中國」,也持續創下成功「載人」往返外太空和地球的紀錄。

講到這我們就好奇啦,載人到外太空,到底需要哪些關鍵技術呢?


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【載運旅客到太空,需要哪些關鍵技術?】

這邊我們先用很「簡單」的方式,先解釋一下「星艦火箭」這個「交通工具」到底是什麼。它大致分為兩個部分,一個是作為「升空動力」的火箭,一個是「載人」的太空梭。「簡單」來說,火箭可以視為一個「引擎」,它主要是透過燃燒產生「高壓氣體」並向外排出,再透過「反作用力」,讓火箭能夠往前衝。而最早的火箭,可回溯至中國的宋代,但那時候是「煙火、沖天炮」的用途。再來太空梭的部分,它有點像是機翼比較短的飛機,主要用來載運太空人往返地球和太空。同時外殼也具備耐熱防護措施,在重返大氣層後能夠像飛機一樣降落。

那想要讓旅客順利抵達太空、再返回地球,有「兩個」技術就特別重要。

第一,是「隔熱技術」。由於太空旅行返回地球時,太空梭行經大氣層的時候會跟大氣摩擦,產生攝氏一千度以上的高溫;因此,太空梭外殼大多會包覆「含矽陶片」來「隔熱」,否則太空梭可能會變成「太空棺材」,讓太空人直接在大氣層被「燒死」。

當然,只是把人送上去是不夠的,「回收火箭和太空梭的技術」也非常重要。這邊的「回收」,除了讓載人火箭能順利歸來之外,也包含未來可以被「二次利用」。由於火箭和太空梭的造價相當昂貴,同時升空的過程也非常危險,光是外殼螺絲鬆脫,就可能造成發射失敗而爆炸損毀。因此保險起見,如果沒有經過精密測試的話,不太能直接使用「回收」的火箭和太空梭。對此,馬斯克就表示,光是「火箭回收技術」常態化,估計就可以節省「99%」的發射成本。而這也代表火箭的安全性已經大大提升,更是讓太空旅行「開始普及」的關鍵。

聊到這,剛剛我們提到載人火箭的各種技術,其實都屬於太空產業鏈的一環。其中,光是「火箭」的發展,就決定了一個國家發展太空科技的「速度」和「廣度」。

【沒有「火箭」就沒有太空產業?】

這邊先來看一下,太空產業依照上中下游,大致可分為以下:
上游:衛星、火箭以及地面設施的材料元件供應商、次系統供應商、系統整合商
中游:衛星發射服務商
下游:衛星操作商以及衛星應用供應商

那剛剛字卡中提到的火箭,它裡面的「引擎推進技術」,是「升空」的主要動力來源;如果沒辦法自己做出火箭,像是「發射衛星」這類的任務,就得委託別國幫忙,那「發射時間」和「開價」,就得受限於其他國家,可能就會影響到發展進程。也因此,「成功發射火箭」,也是各國發展太空產業的重要目標之一。

而各國之所以積極發展太空產業的原因,大致有三個。

首先是「建立外太空的國防安全」。比方說各國發射到外太空的衛星,就可以用定位功能協助地球上的「導彈」,發射到目的地,來反制敵國的攻擊。而第二呢,則是發展「太空外交」。各國在太空產業的強項不同,如果你具備一定的實力,可能就會吸引其他國家跟你建立合作關係。第三,則是跟民眾比較有關的,「發展太空能源」。地球上的各種天然資源,其實都有枯竭的一天,這幾年比如說中國,就試圖在火星上尋找「甲烷」,以及其他小行星的稀有金屬資源,來解決這個問題。

講到這,大家知道嗎?剛剛提到的火箭技術,臺灣其實已經發展超過「二十年」了!


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【臺灣其實也有發展火箭?】

臺灣在1991年成立國家太空中心後,2004年政府也啟動國家級的太空計畫「哈比特」,目標是要做出「火箭」,並且成功發射衛星進入地球軌道。去年年底,全臺灣第一個「自製火箭」,也在交大「前瞻火箭研究中心」團隊的努力下,在「新竹海岸」順利發射升空。值得注意的是,「前瞻火箭團隊」只靠「民間募資」,湊到「一千多萬」的經費,竟然就成功做出了「自製火箭」,成本還只要國際間的百分之一,這其實是相當艱鉅的任務。而這個過程,也被改編收錄在五月天的《頑固》MV中,大家等等也可以看一下,真的超感人。

好啦,這樣看下來,臺灣的太空產業算是持續有些進展,但這十幾年當中,其實也遭遇一些困境。

首先是「發展經費偏低」的問題。根據科技部2014年的統計,臺灣發展太空產業的預算,每年大約是0.5億美元,而附近的韓國則大約是4.6億美元。對此,科技部也表示,以臺灣全球排名第26的經濟體來說,預算確實是「偏低了點」。

而另一個問題,則是「缺乏明確定位」。在2005年左右,政府為了提升太空科技的「發射技術」,啟動了「小型發射載具」的研發計畫,裡面也包含了「火箭發射系統的研發」。但在政黨輪替後,計劃也就中止,之後的太空計畫,也比較沒有明確定位,不容易在特定領域有持續進展。

而關於上述困難,學界就建議,其實可以比照歐、美、日,訂立國家級的「太空法」,確保研發機構有更多的自主性、部會統合能力,而且發展方向也不會被任意更動。針對這點,科技部其實也有擬定「太空法」草案,明定臺灣必須成立自己的「國家太空總署」;並且規範了「發射載具」、「人造衛星」與「太空飛行器」,共三個主要發展方向。但從新聞資料來看,目前似乎還沒有下一步~

好,聊到這,也順便補充一下,其實臺灣的鄰居們,也有人成功自己做出火箭,並且成功發射了。


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【臺灣鄰居們的太空野望】

就在去年,韓國研發的「Nuri」火箭已經試射成功,未來就可以帶著衛星一起升空;而日本民間的「星際科技公司」,也作出了迷你火箭「MOMO 三號」,成功在北海道發射、進入太空。而離我們遠一點的印度,也在2017年成功發射了「怪物」火箭,重量相當於「一百頭大象」升空,創下了國內紀錄。

而在各國都迫不及待想離開地球表面的時候,其實太空也不斷有新的「問題」產生。
趁這個機會,也就這個面向跟大家聊聊我們的看法。

【我們的觀點】

首先最明顯的問題,大概就是「太空垃圾」了。有報導指出,目前大約有50萬個物體漂浮在「地球軌道上」,包含「衛星碎片」以及其他「太空垃圾」,這也代表我們看到的「星星」,有一部分其實是「太空垃圾」。

針對這點,我們也查了一下,發現聯合國其實有訂「太空法」,但比較是「概略」的規範「大家要共同維護外太空環境哦」,但各國到底該「怎麼」負起維護責任,一直是個問號。

而缺乏完整「太空法」這點,可能也會衍伸日後諸多爭議。比方說發生國際衝突的時候,敵國直接攻擊對方部署在太空的衛星系統,就可能直接影響他們撥打電話的「衛星訊號」傳遞,這或許也是在發展太空科技的同時,需要思考的問題。

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那最後也來問問大家,對於外太空可能產生的各種爭議,你覺得該怎麼辦呢?
A:在原有的「太空法」中,持續修訂各項規範。
B:時間和資源有限,先管好地球上的事再說。
C:其他,留言跟我們分享。

那如果你喜歡今天的影片,歡迎分享出去,讓更多人知道「想移民外太空,不能沒有火箭」!
此外也可以點這邊,看看「福衛七號發射」;
那麼,今天的志祺七七就到這邊告一段落,我們明晚再見囉~掰比!



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【 本集參考資料 】
→ 可載人往返月球火星 SpaceX星艦火箭亮相:http://bit.ly/36ndMUT
→ 億萬富豪的太空旅遊之夢與現實脫節了嗎?:http://bit.ly/36tdonZ
→ SpaceX首位太空觀光客揭曉!日本富商前澤友作最快5年內繞行月球:我將帶藝術家同遊!:http://bit.ly/2PBiMPN
→ 火箭|維基百科:http://bit.ly/2oGufTa
→ 飛向宇宙,浩瀚無垠!剖開火箭、太空梭,裡面是什麼?—《太空的故事》:http://bit.ly/333uQNG
→ 「哥倫比亞」號太空梭–永遠的懷念:http://bit.ly/2WxvXm9
→ 太空梭:http://bit.ly/2C5m1GY
→ 美國 NASA 次世代載人太空船 Crew Dragon、Starliner 的瑜亮之爭:http://bit.ly/2oFmZXE
→ 一步登天?劍橋、哥大研究生精算「月亮電梯」造價,只比SpaceX火箭貴一倍:http://bit.ly/337XBsr
→ 馬斯克那枚送特斯拉超跑上太空的「重型獵鷹」,做到了史上最強火箭也沒做到的事:http://bit.ly/2Nz9Zeo
→ 【時力專欄】台灣火箭為何還不能「征服宇宙」?前工程師告白:研發人才被綁住:http://bit.ly/33gcglD
→ 酬載比:http://bit.ly/2JElXT2
→ 立法院議案關係文書|案由:科技部函送「國際太空產業趨勢與我國因應策略」書面報告:http://bit.ly/36nlrT9
→ 台灣火箭與太空的故事:http://bit.ly/2r31RLM
→ 福衛七號整裝待發,未來台灣還會「一年一顆」繼續射衛星:http://bit.ly/2PBK0G0
→ 太空時代2.0—當登上太空不再高不可攀:http://bit.ly/34lqSAc
→ 嫦娥這次不奔月:從挖太空礦到發展「宇宙外交」,中國為何想飛上火星?:http://bit.ly/2WxxoRz
→ 科學人:探空火箭:http://bit.ly/2JFMLCb
→ 吳宗信:仰望星空的火箭人:http://bit.ly/3366oen
→ 探空火箭與發射載具有何不同?:http://bit.ly/2N3pTPh
→ 前瞻火箭研究中心APPL-10雙節小火箭順利升空:http://bit.ly/337YHV5
→ 航太MIT 台灣兆元產業:http://bit.ly/34lrkyo
→ 「令和」創新猷 日本民間火箭MOMO3成功上太空:http://bit.ly/2PIsVKF
→ 【2019一百強】90歲做小蘇打火箭 科思創祖孫科學營讓祖孫感情起「化學作用」:http://bit.ly/2N7MbQ2
→ 你知道太空也有「法律」嗎?世界上第一個外太空條約誕生於 1967 年!:http://bit.ly/34lonO6
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