【科學講古列車】太空探索的故事

■2017年二月二十二號，美國太空總署（NASA）宣布天文界重大發現，在離地球不到40光年處，找到7顆類地球行星環繞1顆名為「TRAPPIST-1」矮恆星運行，這是迄今在太陽系外找到生命的最大契機。從古人的宇宙幻想神話故事到現今高科技望遠鏡、火箭，人類探索宇宙的歷史是從何開始？又是如何從渺小的好奇心萌芽為現今遠大的科學移民計畫？

撰文｜陳晞

太空探索的發展從火箭開始。人造衛星、太空望遠鏡、太空人等都是靠火箭穿過大氣層運送到太空。火箭，顧名思義，火藥綁在箭上。最早出現於中國宋代用於戰爭，是現代的火箭的雛形，可惜中國火箭的發展止於煙火娛樂與軍事用途上。在1926年，美國物理學家高達德成功地發射世界上第一枚液態燃料火箭，但在當時並未受到重視。

野心勃勃的德國是真正對火箭有深入研究的國家。一戰時期，德國被迫簽訂凡爾賽條約，被限制其軍火的發展，當時武器的主力是大砲，被限制生產大砲的德國轉而發展火箭，兩者的推進原理幾乎相同，最大的不同在於燃燒時間的長短，火箭比大砲更強調持續的推進力，當時的火箭射程有40公里。

二戰結束後，德國分別被美蘇佔領為東德西德。進入冷戰時期的美蘇開始航太科技的競爭，美國接納了西德的科學家，蘇聯占領的東德擁有許多技工，顯然而知，當時蘇聯的航太科技程度遠超過美國。當時的大事件分別有：1957年成功發射擎天神飛彈，這是第一種洲際彈道飛彈（最常射程的飛彈）；1958年的紅石飛彈是第一種以德國v2火箭技術為核心發展的液態火箭，其他尚有發射美國第一顆人造衛星、1961年蘇聯的東方號第一次將太空人加加林送入太空等。1969年，伴隨美國阿波羅11號完成人類第一次登月任務，太空競賽達到頂峰，美國也在此年正式超越蘇聯，短短幾年就可看出當時快速發展的航太科技。

現今太空探索的權威仍是美國太空總署（NASA），太空發展的趨向不再是送人上太空，而是利用太空望遠鏡探索未知的太空，哈伯望遠鏡、伽瑪射線望遠鏡、X射線望遠鏡，韋柏紅外線望遠鏡成為探索的主力。而找到7顆類地球行星就是由X射線及紅外線望遠鏡發現的，這次的重大發現使今後的太空探索發展指日可待。

至於臺灣有沒有發展太空探索？答案是有的。就在2016年12月20日，台灣和日本合作一枚監測太空天氣的衛星在日本鹿兒島順利升空，這個ERG計畫將會探測輻射帶如何保護地球。透過這次合作，也將展現台灣的科學實力。ERG衛星搭載八個科學儀器，而其中一個重要儀器LEP-e「低能量電子測量儀」會捕捉通過范艾倫輻射帶而增強能量的電子。這個斥資2000萬台幣的30公分高的儀器留著台灣血液，出自中研院與成大之手。目標是探索地球的高能輻射帶，了解粒子的加速機制，並對其中複雜的波動與粒子之間的關係找出關鍵性證據。

太空科技發展至今僅僅60年已有豐碩的成果，誰會想到當時人們從心中萌芽的一個小小念頭興起21世紀太空探索的波瀾。短短60年讓人類從對宇宙的無知到現今偉大的科學成就，渺小的人類透過一個遠大的夢想而存在於無垠的宇宙，這大概就是科學最令人激動的地方吧！