社會觀察

【投書】太空那座山──台灣團隊的火箭夢

吳宗信的團隊計劃在今年夏末,挑戰100公里的天空。 吳宗信的團隊計劃在今年夏末,挑戰100公里的天空。 圖片來源:ARRC提供。

「一陣冰冷的寒風掠過我的臉,我已經站在聖母峰峰頂。忍不住雙腳跪下,胸中湧起一股激動的喜悅,難以克制地淚如泉湧,我竟嚎啕大哭起來。」──《8848的征服與敬畏》

1993年5月5日,自前進基地營出發,歷經5天攀越,吳錦雄隨著「兩岸聯合攀登隊」,與另外4名登頂隊員一同成功登上聖母峰峰頂,也成為台灣史上第一人。「許多人後來總愛問我,站上世界峰頂是什麼感覺?在那一瞬間,腦袋一片空白,激動地說不出話,只是想哭。」[註1]

一年前,吳錦雄還只能在北面7,541公尺高的章子峰上遙望聖母峰,如今他卑微的闖入眾神殿堂,已然站上8,848公尺的世界極點,但無論吳錦雄的成就如何輝煌,他仍舊不能稱自己是「太空人」。[註2]

那個讓人類仰望的地方

從珠穆朗瑪峰頂向上探,穿越對流層與平流層之外,有一座更高、更遠的山。那是一個物體看似漂浮其中,其實不斷墜落的空間;它距離地表350公里,約莫690座101大樓那樣高的地方,人類得以每小時1.1萬公里的速度旅行,相當於承載3.4萬焦耳的能量才能夠掙脫引力,成功抵達。

自1957年蘇聯人造衛星「史普尼克」被送上軌道以來,太空成了少數強權才能一窺究竟的俱樂部,也成為一把量尺──不只呼喚人類對天空的慾望,更挑戰國家民族的極限。就算在科幻電影和小說氾濫的21世紀,它仍是多數人僅能仰視、但遙不可及的目標。

對於那似近實遠的「新大陸」,台灣這樣的豆丁小國到底離它有多遠?

「Taiwan is very close to space! (台灣離太空非常近!)」交通大學前瞻火箭研究中心主任吳宗信這樣回答。

試著自己上太空吧!

走入吳宗信的辦公室,裡頭擺設多是空白,百廢待舉。在民間研究火箭技術長達7年多,今年52歲的吳宗信平時不大修邊幅,耳聞攝影機沒來,索性連頭髮也不整理;受訪時,他頭上幾根翹起來的頭毛與口中的火箭推進器同樣吸引人。

吳宗信說他2005年參與國家策劃的「哈比特計劃」[註3] 作為「獨立驗證」計劃中的一員,等於扮演國家太空中心的顧問團,專門針對中科院所作的火箭設計與測試進行模擬分析,沒想到原本應該一躍沖天的飛鼠卻在2008年胎死腹中。

國家太空中心探空火箭計劃主持人陳彥升說,哈比特計劃初衷就是要製造台灣第一枚四節式的固態衛星載運火箭,建立我國自主發射衛星能力,但終因預算不足──中科院要求13億元,但太空中心僅有10億元預算──只好前功盡棄。

「既然中斷了,就自己來玩玩看,」吳宗信笑著說,大概沒預料到自己會玩這麼久。他首先在交通大學開sugar rocket(類蔗糖燃料火箭)的實習課,接著越玩越大,玩到難以收手。他表示,這些年來團隊規模擴大,學生也不斷成長,他只好硬著頭皮繼續幹下去。

「我才不是從小就有什麼上太空的夢想,」吳宗信直言。「在鄉下的時候窮得要死,哪有這種願望,這種話我說不出來。」吳宗信打小在台南農村長大,成天只想著玩,根本沒想過要上太空;他之所以沒有放棄,是因為他的團隊沒有放棄。

研究火箭,吳宗信之所以沒有放棄是因為他的團隊沒有放棄。ARRC提供。

走進募資,挑戰卡門線

2012年6月,在朋友義務贊助下,吳宗信與交大機械工程系教授陳宗麟、成大工程學系教授何明字、屏科大車輛工程學系教授胡惠文和北科大電子系教授林信標等人成立「ARRC前瞻火箭研究中心」,致力於研發混合式火箭,前後大大小小火箭發射超過30次。

但研究火箭不只需要人力,更要金援;吳宗信指出,從頭到尾已經花費近7千萬元,其中除了申請而來的研究經費,當然還有來自親友和企業的「捐款」。吳宗信坦言著實借了不少錢,但這些「債主」清楚他們跑不掉。「他們知道我們是玩真的。」

去年3月,前瞻火箭中心展開群眾募資,希望能藉眾人之力籌得1,600萬元資金,並預計在今年夏末,用混合式雙節火箭挑戰100公里的卡門線 [註4],如果成功,將是國際民間團隊的一大創舉。為了能夠幫忙籌資,吳宗信去年11月也站上TedxTaipei的舞台,向各界推銷他們的太空夢。不過,吳宗信坦誠,其實募款並不理想,至今只籌得約900萬元。[註5]

雖然不比平台上其他熱門募資,但吳宗信看得很開,也堅信他們的火箭故事比任何人都還要精彩。

混合式火箭的折衷計畫

但為何是混合式火箭?吳宗信說「混合式」意味著融合液態氧化劑與固態燃料,安全性高,也比純固態燃料火箭來得好控制,不過說穿了就是價格低廉,是民間研究可以負擔的價格,僅約液態火箭的十分之一。

同樣在研究混合式火箭的成大航空太空工程學系特聘教授趙怡欽指出,固態火箭如同一般沖天炮,點火燃燒,直到燃料燃盡為止;液態火箭則似汽車油門,操控者可有效控制速度,但成本高、技術複雜,光是在高速中使用液態氫或液態氧的科技,台灣就望塵莫及。

他明言,混合式的好處在於從兩者之間折衷,在低成本情況下,取得接近液態火箭的性能;不過混合式的「中庸」也代表得犧牲兩邊好處,不但控制上沒有液態火箭精準,推力也有所限制。

火箭團隊的夢想

趙怡欽想了想,從他開始領導成大火箭團隊算起,至今也有十幾年了。比起吳宗信陰錯陽差投入火箭研究,對趙怡欽而言,火箭研究更像一種傳承。他表示自己過去在美國研究燃燒,1983年返台後便參與IDF經國號戰機的研究計劃。印象中,當年航太研究以台大應用力學所和成大航太所為首。趙怡欽雖然沒有立即投入火箭發展,但不忘心中所念。

他猶記國中時期在電視螢幕上目睹美國阿波羅11號首度登陸月球。那一刻,太空人阿姆斯壯在月面上踏出人類第一步的畫面深印在他心底,直覺台灣也必須做這樣的事情。1984年,從戰鬥機跨足到航太引擎,他吸取前輩邱輝煌、李聰盛等教授的經驗,接過發展成大火箭的接力棒。

2015年10月,趙怡欽所率領的火箭團隊發射「成大III型混合火箭」,儘管飛行高度未達20公里的設計,但也扎扎實實超過9公里,創下亞洲大學中的佳績。趙怡欽指出,混合式火箭有其極限,當前民間混合火箭的最高發射紀錄屬荷蘭團隊DARE在2015年所締造的21.46公里最高,未來如再要精進,不是搭配固態火箭,就得引進新作法。

自1990年起,美國NASA就開始使用飛機搭載飛馬火箭,自空中發射,將載物送入地球低軌;趙怡欽建議,混合式火箭推力不足,可參考其概念,但強調太空任務不該由民間獨攬,需要政府多一點決心。

趙怡欽認為,台灣如果要前進太空,政府必須更有決心。趙怡欽提供。

太空競賽中,台灣走了不同的路

2013年1月30日,南韓與俄羅斯技術合作的羅老號,雖在2009年和2010年前後發射失敗,終於在當地時間下午4:00成功自羅老宇航中心發射升空,成為南韓第一枚運載火箭,擠身航太國家;去年11月,日本首枚國產運載火箭H-2A,從鹿兒島宇宙中心發射,經4個半小時後成功將人造衛星導入預定軌道,在太空列強間攻佔一席之地。

無論是南韓、日本,還是中國,亞洲各國深知火箭才是太空發展的硬實力,皆傾國力投入資源。一場新的國際太空競賽正悄悄開打,但台灣卻選擇了一條不同的道路:發展人造衛星。

國研院國家太空中心主任張桂祥指出,台灣自90年代啓動太空工程,前後規劃一、二期各15年的「國家太空科技發展長程計劃」,並於1991年成立「國家太空計劃室」,為國家太空中心的前身。「在此之前,台灣的太空發展可說是近趨於零,」張桂祥說。

他指出,首期太空計劃著重於建立基礎設施,發展太空工程所需的人才、設備和能量,但講白了就是藉由國際合作的方式惡補,繳了不少學費,也促成國內核定第二期計劃,分作遙測衛星「福衛5號」、氣象衛星群「福衛7號」,以及探空火箭 [註6] 三主軸,欲達成「建立自主太空科技」的目標。

張桂祥說,福衛5號的獨特性在於搭載百分之百台灣自製的CMOS光學感測器,而台美合作的福衛7號衛星群當中,更規劃了首枚完全國產的人造衛星;然而,原來預計去年下半年升空的福衛5號,發射日期卻一延再延 [註7],其中固然有研發誤差的因素,但問題還是涉及我國缺乏火箭載具,受制於美國的發射時程。

政策乏力,預算不足,太空科技如何自主?

回顧「哈比特計劃」,張桂祥解釋太空計劃包含衛星、控制和發射三部分,要三者加起來才夠完整,當年計劃本身就是希望補足發射這一塊,不要每一次發射衛星,就要去找別人。[註8]

張桂祥說自己2010年才接下太空中心主任一職,對於哈比特計劃何以半途而廢沒有深入了解,但他表示,台灣火箭發展受限於外交的敏感因素,受美方關切早已不是秘密。「這不是單純的技術問題,應該是一個國安層次問題。」他說。而現實因素更間接限縮太空工程的拓展空間。

張桂祥不願說得太明白,但局中人都清楚,台灣太空發展的行政層級太低了。目前,國家太空中心隸屬於科技部下的國研院,等於是一個附屬於中央二級行政機關的研究機構下的小小科技實驗室,缺少跨部會的統合力,雖每年平均編列約15億元的預算 [註9],但比起世界而言,只是小巫見大巫。

張桂祥說,對岸至少有20萬人致力於太空發展,我們只有不到200人,這些人要一手包辦系統設計、硬體組裝、發射操作,到末端的資料處理,但掌握的經費可能只有南韓等國的十分之一。

「講到韓國就有點悲哀,畢竟他們起步還比我們晚一點,」張桂祥有感而發,但他不長他人志氣,稱讚自己的團隊能在資源相對匱乏下發展出如此多自主元件,已是國際間的佼佼者。

受限於政治現實,台灣太空工程以發展人造衛星為主。國家太空中心提供。

高風險研究,更需要能容許失敗的環境

2006年,國科會擬定《財團法人國家太空研究院設置條例》草案 [註10],送國會審查,期待能為太空中心的位階困境解套,但法案不只在委員會卡關,隔年又逢前太空中心主任吳作樂陷採購弊案疑雲 [註11],令審查進度直接停擺,升格希望悄悄躺在國會至今。

張桂祥坦言,當年太空中心弊案纏身,再加上幾項預定計劃拿不出成績,等於跌至谷底,但太空本來就是高風險的研究,台灣缺少航太產業的支撐,做什麼都有困難,卻因此更需要一個能容許失敗的環境。他認為大家不能單熱衷於造橋鋪路,作輿論風險低的建設,或許幾百年後才會有人看見,但下水道的工程也得有人努力。

他直言,太空中心規模太小,只能盡量在有限資源下取得發展平衡。隨著第二期太空計劃即將於2018年到期,第三期15年太空計劃也如火如荼展開。張桂祥說,除了延續進行中的人造衛星發展,以及微衛星研究,他期待現在就開始訂定計劃,讓台灣有朝一日能執行外太空任務,朝銀河系的邊際出發,留予後代一個遠大夢想。

這是一場台灣人的太空夢,對吳宗信而言也是一個產業夢。

國內的人力、預算相較世界有落差,面對太空大國,台灣常是以寡敵眾。國家太空中心提供。

期待從「代工商」升級到「系統商」

吳宗信明言,未來趨勢是太空載具民間化與微衛星,台灣做不到火箭商業化,但對於微衛星,他的火箭正好能派上用場。吳宗信期待團隊的火箭能成為一個典範,帶動次系統升級。他說,假如一個地面上的閥門只要10塊錢,如果升作「太空規格」,價格可能就是千元、甚至萬元起跳。

他直指台灣產業長年著重於代工,卻沒有整合起來去做一個系統,以至於受制於國外廠商的規格、報價,技術也容易被競爭者複製,最後反倒變成自己人之間削價競爭,你殺我、我殺你,淘汰者被迫尋找新的代工。台灣就是陷在這樣的無限輪迴裡,但如果一直靠代工,靠價格搶訂單,必定是死路一條。

他說,火箭研究的門檻高、時間長,還要配合天時、地利、人和,可是一旦成功發射一枚便不得了了,就能從「代工商」升級為「系統商」,但前提是你要能真的升空。他以SpaceX [註12] 為例,去年12月成功發射獵鷹9號,載運11顆人造衛星進入近地軌道,並回收火箭,其實在實務上未必經濟實惠;「你火箭上去又下來,經過那麼惡劣的環境,一定得幾百萬個零件一個一個拆開檢查,成本不會比較低啦,但是一種技術的展現。」

吳宗信不但計劃今年要挑戰100公里,更預定以5年為限發射火箭,載個人衛星上太空。他說自己原本是沒有信心的,但這一年來他發現發射所需的次系統都能在民間找到,有些企業根本就是幫美國航太公司在做代工!他笑說,「民間真的很厲害,你去找真的找得到,有些分明是世界級的,要是我是蔡英文,我就每個派10名保鏢去保護他們。」

不過太空這座山高聳且陡,要是失敗了怎麼辦?不知是天生樂觀,還是大學玩橄欖球的那份鬥志作祟,吳宗信問我有沒有看過日劇《下町火箭》[註13],他真的相信:「無論多麼難解的題,只要不懈挑戰,總會找到答案。」

(作者為記者。)

     

[註1] 引述自吳錦雄、周美里著《8848的征服與敬畏》附錄二:〈吳錦雄登山活動回顧〉。智庫出版,1997。

[註2] 美國認定到達海拔80公里的人為太空人。

[註3] 「哈比特」(hapis)在賽夏語中意指「飛鼠」。

[註4] 「卡門線」位於海拔100公里處,國際航空聯合會認定為外太空與地球大氣層的界限。

[註5] 截至截稿前,ARRC前瞻火箭網站顯示之金額。

[註6] 國家太空中心自1998年起共成功發射9枚探空火箭,為固態火箭,其中最高高度達286公里。

[註7] 延續福衛2號任務,遙測衛星福衛5號於2014年3月26日完成飛行驗證,於同年7月完成全功能測試,原定去年年底發射升空,現延至今年第二季發射。

[註8] 第一期國家太空科技發展長程計劃中三顆人造衛星,福衛1、2、3號皆是委外發射。

[註9] 根據歷年國研院年報,國家太空中心2010~2014年收入:12.91億元(2010);12.90億元(2011);17.41億元(2012);19.59億元(2013);12.27億元(2014)。

[註10] 行政院於2006年6月14日決議通過國科會所擬《財團法人國家太空研究院設置條例》草案,送交立法院審議。

[註11] 2007年,前太空中心主任吳作樂因推動台灣自主衛星ARGO計劃,疑似涉嫌浮編經費和採購弊端,2010年被最高法院判處無罪確定。

[註12] SpaceX太空探索科技公司由PayPal創始人Elon Musk創辦,是首家擁有發射並回收火箭能力的私人企業。

[註13] 改編自作家池井戶潤同名小說的日本電視連續劇,講述主角佃航平帶領具有優越技術的小公司對抗大企業,並成功參與日本國造火箭升空的故事。

分享圖文請註明出處,未經本站同意不得轉載

瀏覽次數:10330

獨立評論

每週四,精選觀點直送信箱!現在就訂閱獨立評論電子報

延伸閱讀

「獨立評論@天下」提醒您:
1.本欄位提供網路意見交流平台,專欄反映作者意見,不代表本社立場
2.發言時彼此尊重,若涉及個人隱私、人身攻擊、族群歧視等狀況,本站將移除留言。
3.本留言板所有言論不代表天下雜誌立場。

分享圖文請註明出處,未經本站同意不得轉載