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吴大猷科普奖》直击ARRC「前瞻火箭研究中心」,梦想与热血当

2020-06-25 | 浏览: 8064
吴大猷科普奖》直击ARRC「前瞻火箭研究中心」,梦想与热血当

华文世界最重要的科普奖项「吴大猷科学普及着作奖」,今年举行第9届。评选结果揭晓之际,阅读誌特与吴大猷基金会合作推出科普专题。专题中除向读者介绍近年不可错过的得奖好书,我们还访问了两位青少年科普特别推荐奖的得主,从热血的火箭发射到深邃的人体课,展现科学奇幻的抱负与人文思考。此外更有两位重量级学者撰文,从数学普及的出版到美国社会学的开端,省思国内外科普的发展,精彩可期,将陆续推出,请勿错过。

 

「5、4、3、2、1,发射!」

众人紧张仰望,倒数声中点燃引擎,夹着火光的浓烟四起,火箭离开发射架,自团团白烟中射出,往天际飞去……

这是许多太空电影中常见的画面,火箭彷彿是大家再熟悉不过的东西,但因为製作的难度太高,又显得遥不可及,更别说发展火箭技术,根本是欧美强国的专利。

你可能不知道,在台湾就有一个研发火箭製造的团队,他们不仅成功试射了小火箭,同时正积极投入更远大的计划——发射混合式火箭至超过100公里的高空。

《科学筑梦大现场1:一起离开地球上太空!ARRC自製火箭》记录了这个太空梦背后的故事,于今(2018)年荣获第九届吴大猷青少年科普着作特别推荐奖。邀请到本书作者之一,「前瞻火箭研究中心」研究生魏世昕,带领读者直击台湾自製火箭的重要基地。


吴大猷青少年科普着作特别推荐奖作品《科学筑梦大现场1:一起离开地球上太空!ARRC自製火箭》以漫画、插图与照片的方式,介绍天文的科学知识,并带读者认识台湾自製火箭团队ARRC(亲子天下提供)

ARRC:集结6所学校的火箭研发团队

2012年6月,前瞻火箭研究中心ARRC(Advanced Rocket Research Center)由交大教授吴宗信创立,成员包括交通大学、屏东科技大学、成功大学、台北科技大学、海洋大学及铭传大学的教授及他们带领的学生。

这个由台湾6所大学、不同科系师生组成的团队,是台湾第一个自製火箭的学术单位。他们各司其职,从无到有,从研发、设计、系统整合,亲自做出一枚枚made in Taiwan的火箭,历年来已成功试射十余次。

可称得上是团队元老的魏世昕,大学时期选修了吴宗信开设的火箭实作课程。他坦言,当初师生对火箭都还不甚了解,只是藉由课程互相学习,怎幺也没想到,这条航太路一踏上就走了10年。

募资计画无期限 太空梦永不止息

自成立以来,ARRC藉由火箭飞行测试活动、航太展、脸书粉丝专页等管道进行推广,如今透过群众募资计画,一方面筹措经费,一方面也是为了让更多人知道:台湾,拥有自製火箭的专业能力,太空梦不会只是一场梦。

ARRC的前进宇宙募资计画影片,目前集资进度已达到79%

ARRC的终极目标是研发卫星载具,募资计划是一个重要的里程碑:发射超过100公里的混合式火箭。

以燃料种类区分,可将火箭分为三类:固态燃料火箭、液态燃料火箭、混合式火箭。目前固态及液态式火箭发展已相当成熟,混合式火箭则是近期热门的研发方向,虽有相当潜力可降低火箭发射成本,但仍有许多技术上的困难有待克服,现阶段国际尚无团队能够发射超过100公里的火箭。

ARRC主要发展两种火箭,分别是APPL火箭及HTTP火箭。APPL火箭是小型的固态燃料火箭;HTTP火箭则是混合式燃料火箭,也是团队主力发展的火箭类型。

这是一个无限期的募资计画,如果ARRC成功发射超过100公里的火箭,也代表这将是台湾追上世界的重要一步,才有机会让过去台湾以代工为主的产业形态转变,用自製火箭证明,我们够格拥有自己的品牌与未来。

直击!ARRC前瞻火箭研究中心

这样一个拥有高端技术的团队,孕育他们梦想的基地会是什幺样子?


(前瞻火箭研究中心提供)

前往前瞻火箭研究中心的路上,魏世昕聊起最感动他的电影《十月的天空》。故事讲述一群怀有太空梦的少年,在资源匮乏的环境下一次又一次地努力,最终成功製造出火箭。

我不断想像待会将进入一座气派大楼,需通过森严门禁才能进入核心研发处,由高科技仪器组装火箭各部零件,团队成员正埋首于整列电脑进行精密计算,气氛紧张且肃穆……

意外的是,眼前出现的是一栋相当平凡的建筑,入口墙上贴满ARRC历代火箭的照片,无需门禁卡或指纹辨识,我们便随着魏世昕进入火箭研究中心。


ARRC历代火箭发射前纪录照(前瞻火箭研究中心提供)

类似教室的空间里,一枚细长的火箭矗立眼前,我们非常幸运,碰巧遇上团队正在组装APPL火箭。过程并没有如电影那般浮夸,而是由几位同学徒手一步步组装,完成瞬间还发出一阵小小的欢呼。


团队成员正徒手组装APPL 10火箭

团队成员陈俊霖说,以往的火箭製造方式为一体成型,若内部零件出现问题便非常麻烦。如今的APPL 10经过改良设计,先製作好各部位再进行组装,模组化能够让置换部位零件更加方便。此外,这支预计9月发射的火箭,是由团队成员带领大学部同学共同完成,别具技术传承的意义。

从生活里孵出火箭!这就是maker!

前瞻火箭研究中心的一处,摆着烤盘、锅铲和几个碗,这可不是大伙挑灯夜战煮宵夜的器具,而是製作火箭燃料的好帮手。


火箭燃料就从这堆锅碗瓢盆中「炒」出来

固态火箭的燃料相当特别,是由蔗糖粉末、硝酸钾和氧化铁製成,经过加热融熔之后,再倒入容器中成为固态燃料。

魏世昕说,当初为了融化燃料,一开始使用隔油加热法,清理起来却相当麻烦。后来终于发现,直接用烤盘加热,方便又快速。他现场直接示範「炒糖」,锅铲烤炉并用,让人很难想像这竟然是製造火箭的一环。魏世昕笑说起初添购这些「厨房用具」时,还让研究助理十分困惑。

研究火箭需要耗费高额经费,ARRC是学术单位,比起官方单位,经验和资源都十分有限,更别说有许多东西都得自己「生」出来,例如火箭的回收系统所需的降落伞。

肩负火箭回收大任的降落伞,材料竟然不是由什幺高科技大厂製造,伞布是来自永乐市场,伞绳则是在钓具行挖到的宝。

「这就是maker啊~!」魏世昕说,「maker」的意义在于从生活中的常见材料组出可用的东西,因为对学生而言,能想得到的材料,都是十分生活化的物品,「我们都是手工,没办法太精美。」

一开始,团队到手工艺品店找寻适合製作伞布及伞绳的材料,但都不够强韧,最后辗转到永乐市场,才发现材质轻、强度好的尼龙布;在钓具行找到专钓大鱼的鱼线,才成功做出适合的降落伞。


《科学筑梦大现场1:一起离开地球上太空!ARRC自製火箭》作者之一的魏世昕展示自製的降落伞

事情还没完。魏世昕说,起初是交给外头的裁缝店缝製,但因后来改良设计,觉得与裁缝店一来一往沟通太耗时间,团队乾脆买台裁缝机自己缝,「这就是maker啊!」他再次强调。

大家家里急救箱可能都有一罐双氧水,受伤时有消毒之效。前瞻火箭研究中心门口也摆着好几桶双氧水,但这可是重要的燃料成分。

作为燃料的双氧水,浓度须达90%以上,但市售双氧水的浓度最高仅有70%,怎幺办呢?陈俊霖说,买回市售双氧水后,团队再自行提炼至90%以上。高浓度的双氧水在能量释放过程中会创造蒸汽和氧气,形成巨大的推力。

「火箭没那幺遥不可及,其中有很多东西都很生活化。」陈俊霖说。

有时候,一个梦想就足以划亮整片天空

从规划、设计,直到完成一枚火箭,準备时间至少耗费4到5个月。还没有3D列印机的年代,加工製作更是繁琐。更别说一旦发射失败,还得找出失败原因、重新测试、确认修改方案、重新组装火箭,再一次发射,过程中的劳心劳力,绝非外人能想像。

「有一颗不放弃的心很重要。」魏世昕说得简单,但除了对于火箭的热情之外,他们究竟希望藉由升空的火箭告诉大家什幺?

ARRC的努力不懈,已逐渐证实自己拥有製造火箭的能力,陈俊霖说,大力推广团队故事,无非是希望大众对于台湾的科技有信心,并且吸引更多人投入研究,进而改变社会氛围。

「多数人对于没做过的东西,连想都不敢想,就像火箭。」团队成员之一赖冠融说,「希望让自己有信心的存在,更多人敢去想、敢去玩。」


团队自製的祈福牌

最后我问,火箭发射之前会拜拜吗?在场所有人瞬间愣住,彷彿从没想过这问题,接着才说,会自製「发射御守」挂在火箭上,祈求顺利升空。

他们拿出一大串「重量级」御守,这下换我们愣住了,厚铁片上头用签字笔写着「发射御守」,maker精神贯彻始终。突然很能明白,火箭电影不计其数,为何魏世昕特别锺爱《十月的天空》,那好像也是ARRC的故事,不被看好、资源不丰,但他们仍用自己的专业与热血划亮整片天空,让更多人敢作更大的梦。

同场加映:科学家的实验室实况

难得有与科学家聊天的机会,我们一一细数看过的太空相关电影,请教魏世昕其中真实成分有多少。他说,电影都经过美化,「《关键少数》里有个常常被叫去计算轨道的研究员,其实我们比较像那样。」

电影的壮观场面虽能震撼许多人,但对科学家来说,创造历史背后的辛苦,才是更真实的日常。


凯萨琳.强森(左,取自wiki),电影《关键少数》中由Taraji P. Henson饰演(撷自YouTube)

参观前瞻火箭研究中心之前,我们与魏世昕约在交大工程五馆的309实验室,openbook也没有放过这个机会,同场加映科学家的实验室,就像一场热血电影后的彩蛋。

打开309实验室的门,几位同学正埋首于电脑前,入口虽放了些物品,最引人注目的仍是一枚红白相间的火箭。


置于实验室入口的火箭

火箭筒身上用LED排列出型号「APPL 8」,这也是ARRC成功发射的一次纪念。

魏世昕说,火箭发射日的前一周,是成员挑灯夜战的高峰期。实验室一角放着衣物及泡麵,或许就是能安心熬夜(?)的备品之一,也在艰深的专业书籍中,营造出强烈的生活感。

309实验室与一般研究室并无太大不同,但仔细一看,火箭无所不在。

无论是桌前或柜子上,几乎随时可见各色小型火箭模型,还有自製的火箭存钱筒,这都是用实验室窗边的3D列印机製作的成品,十分可爱,如果能作为纪念品贩售,想来也会大受欢迎。


实验室中无所不在的小火箭(到脸书分享本文,可以抽这个火箭模型喔!)

由于火箭的外殻是玻璃纤维,加工、製作都相当困难,有了3D列印机后,便简化了许多程序。

在电脑与许多材料(如铜线)之间,我们意外发现有位同学的座位摆着卡娜赫拉的兔兔(Usagi)及P助(Pisuke)布偶,成为最少女心的一角。或许这也不奇怪,倘若没有一点点幻想的浪漫,又怎幺扛得起远大的航太梦?

▇3D列印小火箭模型抽奖活动

即日起(8/10)至下週三(8/15)中午12:00前,于脸书本篇报导贴文上按讚及分享文章(前往该贴文:按我),可抽3D列印的小火箭模型哦!我们会抽出三名幸运的读者,并于週四下午17:00前公布得奖名单。


科学筑梦大现场1:一起离开地球上太空!ARRC自製火箭
作者:刘珈均、魏世昕、ARRC前瞻火箭研究中心  
绘者: 好面(漫画)、RE-Lab(资讯图表)、陈宛昀(绘图)
出版:亲子天下
定价:420元【内容简介➤】

作者简介:刘珈均
毕业于政治大学传播学程,嚮往上山下海跑新闻。因缘际会跟访ARRC团队后,就不想离开科学新闻了。生活总是在熬夜,不是赶稿就是在屋顶看星星,一边想像是否有外星人也朝着地球方向看过来。

魏世昕
没日没夜小疯狂,前瞻火箭研究中心研究生—魏世昕。从小喜欢动手做,可惜没环境,对飞机、火箭从小就有很大的兴趣。因为没考上成大航太,阴错阳差来到了交大土木,后来转系,运气又很好地搭上了吴宗信教授想製作火箭的顺风车,从此踏上了不归路。至今研发火箭已将近9 年,人生的1/3 都在做火箭,看过无数次的失败和少数的成功。虽然很累,但是他仍认为,「能够做自己有兴趣的事真的很幸运」。

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