【人物專訪】從書本構築的太空夢-專訪張起維特聘教授

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6/3 (六) 張起維特聘教授主講:「對天說話:衛星通訊的演變與人造衛星微型化

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中央大學太空科學與科技研究中心 張起維 副主任,於研究所時期組裝衛星酬載工程體之照片|來源:講師提供

 

受訪者|中央大學太空科學與科技研究中心 張起維 副主任

採訪、撰文|許世穎

 

中央大學張起維教授是臺灣立方衛星「飛鼠」的計劃主持人。現在更要領導團隊,製作出臺灣第一個成功登月的衛星酬載。雖然張教授從小就對宇宙、太空有興趣,但最後竟然是因為物理考太爛了,才讓教授真正走上航太的領域。作為臺灣年輕一輩(40歲)的太空科研學者,張教授要將在美國科羅拉多學到的訓練框架帶回臺灣,帶學生實際參與衛星計畫。

 

從書本中構築太空夢

中央大學張起維教授是臺灣立方衛星「飛鼠」的計劃主持人,現在更領導團隊,要製作出臺灣第一個成功登月的衛星酬載。現今才40歲的張教授,幼年時從閱讀中,築起了他的太空夢。

張教授幼年時住在美國,當時父母經常從圖書館借兒童科普書籍回家。曾經翻閱過的《國家地理雜誌》中,介紹阿波羅計劃登月計畫的許多照片,至今仍歷歷在目。「成為太空人」的夢想在張教授的心中悄然萌芽。

十歲那年教授舉家搬來台灣,跟著一起來台的,還有半個貨櫃的二手書。由於整體生活環境乍變,想念美國環境的張教授翻遍了父親帶來的書,其中就包含了史蒂芬.霍金的《時間簡史(A Brief History of Time)》。雖然幼年的張教授對這本被稱為「史上最艱澀的暢銷書」幾乎完全無法理解,但卻讓教授對宇宙產生了更濃厚的興趣。後來讀到天文學家卡爾·薩根的著作《預約新宇宙(Pale Blue Dot)》以後,張教授才真正了解到地球在整個宇宙中的渺小與神秘:「感覺好像有很多新奇的事還在探索當中!」

 

為了加分去的博覽會,改變了整個人生

高中時張教授回到了美國,大學申請了航太系、生醫系與資工系。放榜後,張教授接受了加州大學爾灣分校(UC Irvine)資工系提供的獎學金,準備前往就讀。本來一切都塵埃落定了,但在畢業前,南加州有場太空博覽會,高中物理老師願意給去過博覽會的人加分。想不到這場博覽會,竟改變了張教授的人生。

這個太空博覽會相當精彩,一些如火箭噴射實驗室(JPL)等太空研究機構的展覽自然不在話下。但說到南加州,有另一個更全球知名的地方:好萊塢!一些如詹姆士.卡麥隆等知名科幻片的大導演,以及幾位《星艦迷航記(Star Trek)》的演員也參與了展覽!這次活動重新燃起了教授童年時的太空夢。教授於是直接寫信給大學註冊組,希望轉到校內與宇宙最相關的物理系,而學校竟然真的答應了!

 

將書本中的知識,化為實際有用的成果

對於四年的物理系訓練,張教授感到相當充實。物理學很大的一部分訓練,是觀察自然現象,建立數學模型,並預測接下來會發生的事情。而有些理論(如量子力學、相對論)更能夠預測出難以想像,卻又真實發生的現象。張教授表示:「真的很酷!它預測到一種真的存在、我們可以驗證、但是要我們自己去想像的話,想像不到的一些現象!」

求學期間發生了一件插曲,當時在加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)公開發起了一個科學活動「SETI@Home」,讓志願者只要下載某個程式,就能讓個人電腦在進入螢幕保護程式的時候,線上協助運算龐大的天文數據,加入尋找外星人的行列!「我大一的時候也去下載,身邊有什麼可以灌的電腦我都去灌......」張教授笑著回憶:「甚至學校的server(伺服器)我也灌過,然後我還被寄警告信。」張教授當時沒有想到的是,這個活動的後來竟然間接幫助到他四年後的畢業專題。

張教授選擇的大學論文領域為光學,必須寫程式模擬實際的現象。有些程式工具並不好寫,雖然想盡辦法還是寫出來了,不過運算效率不彰。這時張教授突然想起過去參與的「SETI@Home」中,不也用到了需要的功能嗎?上網搜尋之後才發現,原來早就有人寫出了更快、開源的工具!張教授將工具引入自己的程式以後,果然讓運算速度大幅提升。

後來在指導教授的鼓勵下,張教授將這篇研究投稿到大學部的研究期刊並成功獲得刊登。這一系列的經驗,讓張教授第一次真正體會到,原來書本上的理論知識是相當有用的工具,真的做出實際的、有用的成果。

 

人生轉捩點:考爛的物理GRE

大學即將畢業之際,由於張教授尚未決定自己人生未來的方向,因此打算先與其他同學一樣,繼續攻讀物理學研究所。雖然張教授在校成績並不差,但卻慘遭滑鐵盧......。張教授回憶:「我覺得我人生很多轉捩點,都是遇到很大的問題,或是很大的絆腳石,才迫使我想是不是要改道。」

當時大多數學校的物理系研究所都對物理GRE(美國的研究生入學考試)的成績有所要求。張起維教授笑著回憶:「我當時就直接跑去考物理GRE,完全沒有準備,然後就考得很爛、超級爛的!」但也就是這次考試,讓張教授有了重新思考自己未來志向的時間:「我真的要重考嗎?我研究所之後想要幹嘛?」南加州同時也是許多航太、國防產業的重鎮,是許多畢業生的就業選擇。想到此處,張教授決定重拾幼時的夢,選擇航太研究所,作為下一個人生的方向。「然後另外一點的話就是,它們(航太研究所)不太看物理GRE的成績。」張教授笑著補充。

張教授後來進入美國科羅拉多大學波德分校(CU Boulder)就讀航太工程研究所。與傳統上將不同學科分開培育的架構不同,CU Boulder的航太系特別注重「系統整合」,而且也把一些與航太比較沒有直接關聯的科系(如:衛星導航、大氣、海洋、遙測、生物維生系統......等),也包含在教學項目中。這樣的特色讓學生一方面能學習到更多元的知識,另一方面有了許多承接真實衛星任務的機會。學生們不再只是單純製作一顆衛星、或一個衛星上的子系統專題,而是更進一步必須理解整個任務的目的、規劃。張教授表示:「也是那時候才深刻認知到說,原來每一個太空任務最珍貴的不是衛星本身,而是衛星所產生的資料。」

後來,張教授在某次相關的研討會中,遇到了中央大學劉正彥教授的學生。這是張教授第一次認識中央大學這所學校,後來也更近一步結識了劉正彥教授。張教授畢業後,在劉正彥教授的邀請下,決定在服兵役前先到中央大學進行為期數個月的博士後研究。兵役結束以後,張教授申請並進入了中央大學任教。

由於認同過去CU Boulder重視系統整合的理念,張教授決定要在中央大學建立起類似的環境,讓學生能夠接觸實際會發射的衛星計畫。臺灣的立方衛星「飛鼠」,以及現在正進行中的探月任務,都是最好的範例。(未完待續)

 

📖 延伸閱讀:《立方衛星「飛鼠」的驚奇冒險》、《月球,我們來了!2024年臺灣探月》、《【人物專訪】台灣太空人才出路?甭擔心!—專訪張起維教授

 

 


 

探索講座第29期:太空時代再起—— THE NEW OCEAN
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