回首人類太空夢--登月50週年 活動紀實

50年前人類首次踏上月球,50年後NASA計劃重新登月、前往火星。科技部於108年7月16日舉辦登月50週年紀念,結合自然科學與人文關懷,希望讓聽者鑑往知來、對這段太空史有更深入的理解,燃起心中的求知慾,探索外太空的世界。

彙整撰文/葉珊瑀

回首人類太空夢

「臺」空人登月三部曲:中央研究院葉永烜院士

登月競賽不只是國家間的競逐,還有私人企業的角力。葉院士認為臺灣私人企業很有活力,應該效法參加,以建立太空工業。目前備受媒體矚目的準太空人前澤友作預計將搭乘SpaceX火箭完成私人月球之旅。葉院士認為未來的工業發展是在太空。人們總說AI時代會引發失業潮,在葉院士看來,新的機會就在月球。

從各國發展來看,美國NASA月球軌道平台太空站已有十年規劃,廣邀不同國家參與。韓國正大張旗鼓建立國際月球研究站,首次月球衛星計畫在2020發射,現正爭取和NASA合作。

臺灣的太空人登月可分為三部曲:國家太空中心的登月計劃、NASA SSERVI 太陽系虛擬研究所、NASA月球軌道平台太空站。在葉院士看來,目前相關領域專業人才還不多,他希望臺灣可加入跨國合作計畫培育人才,重視太空科技發展。

NASA探索月球計畫:Mr. Peter C. Falcon, NASA JPL

Peter C. Falcon是NASA的衛星專家、衛星科普教育家,參加許多衛星任務,特別是CloudSat、SMAP,與全球氣候、水循環密切相關,在中學實作帶領學生測量。

Peter依序談論登月的過去與未來,首先介紹阿波羅計畫史,而後談其貢獻。計畫帶來新的地球影像,隕石資料影響新的月球理論誕生。當時的硬體日後被用來創造第一個地球軌道太空站Skylab,這又延伸到Apollo-Soyuz測試計畫,是人類太空旅行國際合作的基礎。往後蘇聯設立太空站Mir,使大型太空國際合作計畫誕生。

近期NASA的登月、火星計畫Artemis細節可分為:一,2020年完成Space Launch System的首航測試、Orion太空梭整合;二,在月球附近著陸;三,登陸月球南極,2024年第一批女性科學家登月。重返月球是為了日後登陸火星做準備。

太空科技中的性別不平等現象值得深思,截至2013年6月,全世界534個送至太空的人類中,僅有57名為女性,前往國際太空站的129位太空人,僅有26位女性。NASA女性太空員平均比男性年輕兩歲、有兩倍的博士等級學位。NASA男性太空員有更多的軍旅經驗。目前已有研究指出性/性別的差異主要在六大生理領域。綜合各項分析,太空任務應選擇更多女性太空員執行,並在太空飛行設計納入性/性別因素。

NASA 阿波羅計畫教我們的事:Ms. Dorian Wood Janney, NASA GSFC

從事科普教育的Dorian統整十大登月計劃科學發現:

一、月球如同地球一樣,內裡有很多分層

二、月球很古老,仍舊保存了早期的歷史,且這個歷史必定和其他類地行星有共同之處

三、最年輕的月球隕石和最古老的地球隕石一樣老

四、地和月在組成上相關,由同種材料以不同比例組成

五、月球無生命

六、所有月球隕石都起源自幾乎無水的高溫過程,大致可分為三類型:basalts、anorthosites、breccias

七、在早年歷史中,月亮曾經融化成具有深度的岩漿海

八、月球岩漿海伴隨著一系列的大型行星撞擊,創造盆地,後被岩漿填滿

九、月球內的物質並非均勻分布,其地殼在遠端較厚,而大多數的火山盆地以及不常見的物質集中發生在近端

十、月球表面由岩石碎片、粉塵的碎石堆組成,又稱月球風化層(lunar regolith)

 

那些有關月亮的二三事

論壇由人嶼藝術總監劉辰岫主持,分別和中研院天文及天文物理所副所長王祥宇、臺大外文教授張小虹、成大航太工程研究所教授景鴻鑫、中正兼任助理教授暨屋頂上的天文學家李昫岱輪流分享。

「如果沒有月球,我們怎麼辦?」王祥宇所長說道。對地球最大影響是潮汐變小。潮汐主要是月亮、太陽共同作用。沒了月亮,只剩下太陽潮汐力,其力量僅有月的1/46,滿潮、低潮會小很多。

月亮讓地球傾角維持23.5度,如果沒月亮,地球傾角會有巨大變化。若傾角變成0度,地球就在公轉平面上沒有四季,南迴北回歸線都在赤道;若傾角90度,地球躺在公轉平面運轉,地球四季溫差很大,對現有物種不適生存。

月亮是我們的衛星,衛是保衛的意思,代地球受撞擊。6600萬年前有個十公里大的隕石撞地球,讓恐龍滅絕、哺乳類興起。如果沒月亮擋著,隕石撞地球的結果將大大影響生物演化。

 

張小虹教授的分享以顏色為主題,月亮讓人聯想白色,白色又帶來三個意涵:科學的白色神話、白種人膚色——種族的想像、各色光譜匯集——彩虹旗意象。她從性別、種族、性取向解構白色神話,以一則新聞、兩個電影、一個可預見的未來作為分享主題。

今年3月29日,「All-Female Space Walk」宣告失敗。計畫原希望由全女性團隊執行太空任務,但因太空衣服尺寸不對而終。失敗背後代表的性別意涵——太空研究長期以男性為中心主導——值得深思。

回顧美蘇冷戰下的太空競賽,蘇俄在送出男性太空人的兩年後,於1963年將女性太空人送上太空。至於美國,卻在第一個男性登上太空的22年後,至1983年才有女性Sally Ride進入太空。當時各大媒體用小報聳動的報導這位32歲的太空女性的配備:要帶多少衛生棉條、棉條、避孕丸?男性的身體在太空探險有各種問題,但女性是特別累贅的身體,白色科學神話出現的月經,讓科學家無法思考。Sally逝世之時公佈女同志的身份,成為同志運動中的指標性人物,象徵彩虹意象。

1973年NASA舉辦選美大賽引發強烈反彈。女性說:先來辦個男性選美吧,如果我們這樣對待你們,你們會覺得怎樣?我們進NASA是因為努力,還是身為女人?NASA採納不同性別、種族,是性別與族裔少數爭取來的,直到1978年才有6名女性3名非裔男性1名亞裔男性進入太空培訓。

張教授推薦兩部電影:《地心引力》、《關鍵少數》,前者影像美學驚人,後者可以看到NASA的種族歧視、性別歧視,以及如何與之抗衡。

川普要競選連任,宣告2024年美國要重返月球,很大原因是今年中國嫦娥四號登陸月球背面,預計是在2029人要踏在月球上,其他還有日本2030年,俄羅斯2031年。如果川普連任,2024是他任期最後一年,是Keep America Great最具體實踐。過去美國6次登陸12人踏上月球表面,都是白男人,這次希望登陸一定要有女人的腳踏上月球。但若女人只是爭取個位子,似乎沒辦法改變白色神話邏輯,僅加入女人還無法反省登月競賽背後牽涉的國族主義、插旗的殖民帝國主義、高科技與資本主義。

 

「我們不研究太空、月球,而是進出太空、登陸所需的交通工具」景鴻鑫教授這麼說。他從事航太工程,讓太空之旅能具體成形。

當時最頂尖的火箭科學家馮布朗(Wernher von Braun)設計的火箭有翅膀,準備在發射後回收,靠翅膀飛回地球,和今日設計非常不同。1950年代,登月還是個很瘋狂的想法,當時設計只是為了飛到地球軌道上,設立太空站,組裝登月太空船。馮布朗最初設計是為了探測月球、開發,美國後來大多是為了政治目的,爭取首先登陸,所以計畫有重大修改。

太空科技是高風險科技,操作大量能量、進入極端環境。美國太空梭第一次爆炸,是因為發射前一天佛羅里達州氣溫太低,固態燃料箱其中一橡膠環凍裂一縫,隔天高溫高壓的氣體燒穿縫隙,燒盡燃料箱;另一次是在起飛時,一個隔熱磚脫落,撞到翅膀,迸出裂縫。在太空中完成任務回地球時,速度是音速的25倍,高溫氣體穿過裂縫,整個焚毀炸碎。面對太空可以自由幻想,但落實必須謹慎。

 

李昫岱教授指出,太空發展很快,成本降低。SpaceX老闆Elon Musk曾言要前往火星、死在火星,讓自己的電動車在火星上跑。今日我們紀念五十年前的登月,也許五十年後我們在慶祝三十年前的登陸火星計劃,甚至在火星慶祝。

太空科技衍生很多新發明被應用在生活中,internet隨天文研究普及到全世界;手機拍照晶片的起源是因為NASA要發展哈伯天文望遠鏡才提升技術;5G最初是為了使用頻率增加,如今將帶給各位大量資料流量。天文上有很多極端的儀器開發最初只為科學、軍事所用,但都會漸漸普及,改善大眾物質生活。

宇宙中有宇宙射線可擊穿晶片,地球上能使用的3C產品,直接暴露於太空中大多毀損不可用。為保護太空中的科技產品,會有不同設計,讓產品本身可以承受更多輻射劑量,或配有清除宇宙射線傷害的機制,例如加溫。

SpaceX設計目標是讓火箭飛回地球,並非認為這是現階段最可行,而是考量航太成本太高,才以此為發展目標。

雖然1953年馮布朗的規劃至今尚未實現,但他的啟發引人追尋遐想、開闊心胸,做最大範圍搜尋,增加找到答案機會。

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