台灣的航太產業在政府缺乏決心的狀況下，發展遲滯，開發出的衛星遭國外拒載。然而民間卻有一群人，不放棄太空夢，打造100％台灣製造的火箭，大型混合式火箭HTTP-3於2016年升空，亟需你我的支持。
文／陳昊安
圖片、資料提供／ ARRC
望著廣袤的星空，是否曾想一探究竟？面對無垠的宇宙，是否曾想窺其堂奧？小學時候的作文題目總會有一次「我的夢想」，老師、工程師、醫生…各行各業紛紛出籠，還有總是很受歡迎的「太空人」，這番夢想固然不容易達成，更重要的是，願意懷抱並堅持這個夢想多久呢？
「太空經濟」是未來的市場
在台灣，有這麼一群人，以極拮据的資源和克難的方式，打造混合式探空火箭，多年來奮戰不輟，只為一圓太空夢。前瞻火箭研究中心（Advanced Rocket Research Center，簡稱ARRC）創辦人吳宗信強調，火箭製作過程完全「Made In Taiwan」，由師生合力研發，跨越機械、材料、電子、電機、化工、通訊…一般能想得到的各個領域合作而成，才能有今天22次試射，15次成功的紀錄。
吳宗信表示，「太空經濟」會是未來的市場，包括各種太空活動所創造的產品和服務，民生相關如通訊、影像和氣候預測，軍事及商業用途如防災、物流監測、農地監測等，應用廣泛，甚至如維京銀河（Virgin Galactic）提供的太空旅遊服務，每張票要價高達台幣750 萬元！
現在台灣最重要的遙測衛星──福爾摩沙衛星二號，位於近900公里的高空， 解析度2米，1天經過台灣2次， 夜間因缺乏光線未能獲得影像，已經對台灣有很大的貢獻，然而大型衛星開發耗資數十億，委託國外載運發射又是一大筆資金，還需遷就對方的期程。
依據現在電子業的技術，衛星能大幅縮小，比如邊長10公分的方塊衛星（CubeSat），甚至手機改造的手機衛星，加上微引擎校正方向，已證實能長時間在低軌道運行。繞行軌道低，對影像設備的要求就降低，角度偏移的影響相對較小，且繞行地球更頻繁，相當有前景。
但同樣的問題是， 衛星如何發射？目前平均載運1公斤升空的花費仍要數萬美元以上，且通常沒有國家願意特地載運一批微衛星上太空，多採「搭便車」形式，意味著要有空間、要視主要酬載的期程做事，也常因主要酬載怕遭干擾而被拒絕。台灣開發的「番薯號」衛星便是如此，至今仍收藏於太空中心，無發射計畫。
「火箭是進入太空的鑰匙，是敲門磚，沒有火箭的話，很多可以想像到的太空的好處都沒辦法獲得。」吳宗信說。
民間獨力研發 獲致多項技術突破
ARRC正式成立於2012年，團隊從更早就開始用固態糖燃料火箭APPL系列， 測試各項大型火箭需用的次系統，比如降落傘、脫節系統、飛行電腦及通訊系統…等，到2010年開始大型混合式燃料火箭HTTP 試射。
HTTP取自新竹（Hsinchu）、台北（Taipei）、台南（Tainan）、屏東（Pingtung）的英文字首，代表交大（吳宗信、陳宗麟）、北科大（林信標）、成大（何明字）、屏科大（胡惠文）這4所齊心協力的大學，也是網路通訊協定的簡稱，「表示夢是很大的，太空夢是No limit！」吳宗信說。
平常分頭工作各自努力，雖然一個月會聚集開會一次，但各系統整合時還是會出問題。每次試射，隊伍浩浩蕩蕩開拔到發射地點，戰戰兢兢地跑流程，因地面不平整，校正就需花上一天，試驗總是有成功也有失敗，失敗也只能摸摸鼻子檢討，回實驗室找問題。
從小型火箭到大型火箭並非倍率放大這麼簡單，依據火箭的重量，所需推力大小和燃料量也不同。HTTP火箭使用人工合成塑料HTPB作燃料，燃燒溫度達攝氏3,000度以上，要衝得夠高需要足夠的燃燒秒數，對耐熱材質是很大的考驗。
HTTP-3S已於2014年3月成功發射，資料蒐集是歷來試射最成功的一次。
而推力愈大，火箭發射時的震動就愈大，對裡面的精微電路及儀器是很嚴苛的環境；高速發射的火箭會帶有旋轉，也可能造成機器失靈，ARRC團隊研發出的yo-yo減滾系統已通過中科院「探空十號」的發射測試，可將每秒4轉的轉速降低到每秒1轉左右。
此外，太空空氣稀薄，燃料需氧化劑助燃，HTTP用笑氣（N2O） 作氧化劑， 捨棄厚重鋼瓶，與廠商共同開發碳纖維五軸纏繞機，製作輕便又堅固的壓力容器。混合式火箭以閥門控制氧化劑進入燃料槽的量，可調整推進力，相當安全，引擎搬移載運不需特殊防護，也是降低成本的一環。
發展航太產業 可望改變代工現況
近十年來， 混合式火箭因其安全性高，才又被重視，也可見於各國學術團隊。目前HTTP的推進系統已算是相當成熟，新的渦輪引擎一改以往細長的造型，變得短小精悍，地面測試時可見明顯的鑽石激波（Shock Diamond），是內外流場相互作用形成駐波所致，代表燃燒效率佳。
引擎效率可以「比衝值」來衡量，以HTPB與N2O而言，別人做到真空比衝值260秒，ARRC團隊目前測試最佳真空比衝值為289秒！吳宗信說：「等系統的推進力夠大，我就想跟Virgin Galactic 說：『你們不要做引擎了，跟我們買吧！』」
另外，Space X的目的之一，回收第一節火箭，HTTP火箭也有潛力可做到。
航電及通訊系統因缺乏資金，不能設置大型雷達及接收站，只好透過發射軌道模擬計算，在地面分散架設接收器，高速飛行狀態下的資訊蒐集、下載、編譯都相當成功。其實許多尖端技術最初都是為了克服太空中嚴峻的環境和特殊需求才出現，比如燃料電池於1960年代應阿波羅計畫而生，現在Toyota燃料電池車仍使用類似的技術。尖端科技轉為民生應用，是科技發展的趨勢。
這也說明了航太產業的重要性，不僅代表國家的科研能力，也表示能團隊整合達成任務，吳宗信說：「做事情要技術，要團隊，還要堅持。」在資金匱乏的狀況下，ARRC透過網路募資方式，期望募得1,600萬資金，使HTTP-3順利升空。
HTTP-3為雙節火箭，高9公尺，預計第一節燃燒12秒，推力3,500 ～ 4,000公斤重，脫節後，第二節燃燒40秒，推力1,000公斤重，將火箭送上100公里高空的「卡門線」，是公認大氣層與太空的界線，具有象徵性的意義。
未來5年內，ARRC希望打造能載運10〜20公斤重量的火箭，屆時火箭必須更大，直徑1公尺，高度12公尺，「以載運重量來看，目前最好的是阿波羅號， 載重達4％， 其次是SpaceX的3％，一開始如果能做到1％ 就很厲害了。」言下之意，火箭將達到1,000 斤以上，變成公噸等級。
吳宗信表示，技術領先者可定義市場規格，台灣有一些領先的技術，加上地理位置接近赤道，是很好的發射點，太空市場值得開發。台灣產業必須擺脫代工模式，提升技術、注重研發，航太產業產值高，能創造價值和利潤，有助於培養並留下各領域的人才，增進系統研發的能力。
「有些學生已具有解決問題的能力， 還去代工廠按botton，很可惜！」吳宗信曾表示，他希望學生畢業後能成立火箭公司，改變產業現狀。而就在上個月，一家私人公司看懂了太空的商機，成立火箭部門，吳宗信借調為火箭部門研發主管，看來一群人克勤克儉克服萬難的太空夢，正逐步踏上軌道。
「一群人一起做夢，夢想就有可能成真」吳宗信感性地說道。
看下一篇文章
看上一篇文章
