談到太空科技,很多人的印象似乎是遙不可及,卻又在人類科技發展中擔當最前沿的角色。世人耳熟能詳的美國太空總署(NASA)、阿波羅登月計畫、火星探測、Space X、星鏈(Starlink)等等,一再將人類視野拉到更遠的地方,也對人類生活產生許多革命性的影響。
在生活中,電腦、手機這些我們寸步不離的工具,其實都與太空科技息息相關。譬如智慧型手機與google map所利用的全球衛星定位系統,就是透過太空中4顆以上衛星解讀出使用者所在位置;每天的氣象預報來源,大部分也是由衛星觀測影像,或量測接近海面和地面的氣溫數據來獲取氣象資料。
聯合國揭示的永續發展目標(SDGs)同樣與太空科技相關。例如第10項「減少不平等」,全球原本超過一半地區的人無法直接使用網路,若利用衛星收訊,則可降低數位落差;第13項「氣候行動」,也可藉由衛星各項功能長期監控大面積地表、偵測二氧化碳濃度變化,提供數據和資料,讓環境科學家和政治決策單位得以擬訂環保節能的方法與政策。

帶台灣奔向太空!火箭阿伯的太空夢
太空科技主要由兩大專業領域組成,一是衛星,另一是送衛星上太空的火箭。國家太空中心吳宗信主任,人稱「火箭阿伯」,出身學界,在陽明交通大學機械工程系任職教授期間,創立前瞻火箭研究中心(ARRC),也曾創辦太空科技公司,具有豐富的產學經驗。他回溯自己投身這項結合群體能力與知識的火箭研發工作,根源於生性樂觀,打死不退的精神,也是當年台大就學時在橄欖球隊培養的DNA,讓他很喜歡一群人共同努力完成目標,自己來當協調者,挑戰不可能的事。
特別是在ARRC期間,屢屢失敗挫折,卻由於學生們的熱情,激勵他繼續不斷挑戰,使得看起來不可能完成的工作「關關難過關關過」,同時了解到最困難的事情,卻能帶來最大的機會,可以做出與別人不一樣的成就。終於,更大的機會來了:這次,國家需要吳宗信教授這位身經百戰的勇者來帶領台灣奔向太空。
任何一個現代化國家,太空科技的發展都是從國家力量開始,台灣政府也不缺席,1991年在新竹科學園區成立國家太空計畫室籌備處,如今改為行政法人的國家太空中心,經過《太空發展法》的確立,明訂四個主要目標:1.精進台灣的太空科技;2.促進國家的太空活動;3.執行國家的太空政策和計畫;4.促進台灣太空產業的形成,進入國際產業鏈。
國家太空中心的10樓是設備功能齊全的衛星操控室,其中於2019年發射的福衛七號,是歷來與美國合作最大型的太空科技計畫,由一組6顆衛星組成,可提供更密集的氣象觀測資料,已被全世界廣泛利用,是目前全球唯二具有太空天氣預測能力的國家。每當太陽電漿噴射的高能輻射衝擊地球磁層,還能提前偵測並預告來襲時間,也同時監控全球GNSS(全球衛星導航系統)的訊號干擾。
此外,還有國家三期計畫,包含福衛八號光學遙測衛星星系、福衛九號合成孔徑雷達衛星星系,透過頻繁對地表取像,對於國土安全、國土規畫、土地災防、精緻農業等,都具有極大助益。例如合成孔徑雷達的衛星,以微波觀測地表,不同於光學遙測衛星,除了能穿透雲層,還能在夜晚拍攝,形成24小時不間斷遙測取像。以農業為例,就可以透過不同的影像色差,得知發生哪些病蟲害。
太空中心也啟動低軌道通訊實驗衛星計畫,如同星鏈所布建的數千顆低軌道通訊衛星,構成幾百公里高的太空通訊網絡。台灣的低軌通訊實驗衛星計畫,將為台灣打下通訊衛星基礎,是極為重要的發展計畫。


對太空產業有興趣?吳宗信這樣建議年輕人
多年來,台灣的衛星猶如太空上的天眼,守護著這片珍貴土地。2021年連日大雨造成的「新八七水災」,導致高雄發生山崩,就是透過福衛五號的偵照前後比對,了解災害面積。台灣也靠這項技術協助國際,例如2023年2月土耳其大地震,太空中心便即時提供衛星影像,幫助土耳其政府知道地震區域哪裡發生移動變化。
台灣首顆自製衛星──獵風者衛星(TRITON)於2023年10月成功升空入軌,是全球少數能夠觀測海面獲取量測資料的氣象衛星。但由於現今台灣尚不具備火箭自主發射能力,需搭載歐美國家航太公司的火箭,太空中心也在2023年正式啟動入軌火箭計畫,未來即可自由進入太空,高頻率進行飛試,並能提升衛星相關元件和次系統的技術,以及取得飛行履歷,將加速太空產業的發展。
吳宗信教授認為,火箭不同於衛星,發射當下具有非常強大的聲音和影像刺激,會引起熱血青年的心理震撼,是最富浪漫夢想的複雜科技。從機械工程的學術走向發射火箭的實務,再邁入一段更有挑戰的創業之路,雖然結果失敗,卻因接觸許多合作對象,不但學習到如何經營企業,還深深了解台灣相關產業的廣度與深度,尤其是半導體、IC設計、精密加工等。
在累積產學研的大量經驗與知識之後,吳宗信教授深感從火箭到衛星,系統工程的建構對追求太空夢想的重要性。尤其對一具擁有超過10萬個零件的火箭來說,如果沒有系統工程這樣的方法論來協助引導,逐步推演計畫,進行到最後發射,就絕對不可能成功。他同時也體認到在相對狹隘領域的學術研究,多半追求最佳化與專精化,若能以系統工程來思考方法與規劃進程,就可以讓學術研究達到最大應用,而不是將論文束諸高閣。
對於要從事這種複雜科技的年輕朋友,吳宗信建議在態度和能力的養成要有規劃。首先就是從事自己非常感興趣的工作,不過也須認知人生理想並非盡如人意,往往多數時候要做一些很無趣的事情,然而這都會打下實現理想的堅實基礎。
綜覽人類現代科技發展的脈絡,太空科技往往領銜主演,是自然科學與工程科技的橋梁。電影《關鍵少數》敘述3位黑人女性科學家,為了計算導航軌跡,由美國太空總署出巨資請IBM開發電腦,執行數千次模擬飛行。雖然看似對當時一般的民生沒什麼用處,但可以肯定的是,若無太空任務,就沒有如今的個人電腦,也沒有後來的IC產業和網路。
從組建過一支火箭團隊,僅利用大學有限資源,而且是技術極為複雜的混和式火箭,卻能成功發射火箭,還做到高難度的懸浮飛行控制技術。堪稱火箭狂人,集失敗與成功經驗於一身的吳宗信教授,更在國家太空中心繼續人生志業,引領臺灣前進下一世代的高科技產業。
吳宗信懷抱熱情的初衷,「我想飛向無限的太空,更是夢想的極限表現」,而在致力於太空志業的漫長歲月後,也不禁感喟,「了解真理是快樂的事,但實踐真理的過程是痛苦的」,彷彿辛勤的汗水與成功的淚水,所留下的痕跡,都成為這個世代實現太空夢想的見證。
更多演講論述,請看大愛電視《人文講堂》節目:〈飛向太空的夢想〉
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