火箭──衝向新太空時代
火箭-衝向新太空時代撰文/張容瑱 企編/陳怡軻
還記得幾個月前眾所矚目的福衛七號嗎?只見美國SpaceX獵鷹重型火箭轟轟的噴出烈焰,把我們的衛星送上天。但隨著火箭飛入天際,全世界還關注另一件事,就是獵鷹重型火箭能否成功回收。這在50年前,當人類剛進入太空時代,可是一件無法想像的壯舉。
50年前,人類首次登月成功,到了今天,人類不只登上月球,更讓探測車在火星上馳騁,還載運許多探測器進入太空,探索太陽、行星、衛星,甚至離開了太陽系;地球周圍布滿各式各樣的人造衛星,時時刻刻偵測地球的動靜並發射訊號,還有太空人在國際太空站裡生活。這一切到底是怎麼成真的?
第一位踏上月球表面的太空人─阿姆斯壯曾說過一句名言:「這是我的一小步,卻是人類的一大步。」人類在登月的一步之後大步邁向了太空,但在這一小步或一大步之前,還存在著決定性的一步,那就是火箭!無論是太空人、太空站、探測器,或是太空望遠鏡、人造衛星……全都是由火箭送到太空去的。隨著科技進步,火箭技術也日新月異,將把我們帶到更遠的地方,甚至能進行太空旅遊。
太空,也許將成為我們的日常,在出發探索之前,讓我們先好好認識火箭,了解它怎麼來,怎麼運作,又有什麼新發展!
從戰場到太空
火箭是我們很熟悉的字眼,但它究竟是什麼呢?現在一般都認為,火箭是利用噴射推進技術,把人造衛星、探測器或太空人等送到太空的運輸工具,也就是「進入太空的載具」。但你知道嗎?火箭最早其實是武器,一直到20世紀,才從武器轉為載具,把人類載進太空時代。
火箭最早出現在中國
火箭的出現與火藥密不可分,中國古代的道士在煉丹過程中,把木炭、硫磺和硝石混合在一起燒煉,結果迅速燃燒並產生爆炸,火藥因而問世。10~13世紀,宋朝時期,火藥被用來製作爆竹、煙火,也用來製作武器,像是火砲、火槍和火箭等。
原始的火箭是把火藥包綁在箭桿上,點燃後用弓弩射出,是名副其實「著火的箭」。之後更進一步,把一端封閉的火藥筒綁在箭桿上,利用引線點燃火藥,讓火藥燃燒產生的熱氣從火藥筒開口噴出,推動火箭前進。
戰「火」隆隆
19世紀初,英國的康格里夫對火箭進行改良,採用金屬外殼,並在末端裝設長木桿,維持飛行穩定,成為一款成功武器,不僅能在陸地上使用,還能從船上發射。當時英美之間發生戰爭,英國就是用康格里夫火箭攻擊美國。
武器怎麼會上太空呢?
這不得不提起法國大名鼎鼎的作家凡爾納。他在1865年出版了科幻小說《從地球到月球》,故事中利用大砲把太空船發射到月球。凡爾納的故事啟發了很多人,包括「太空航行之父」齊奧爾科夫斯基和「美國火箭之父」哥達德。
航向太空
哥達德的成果沒有受到美國重視,倒是德國積極研發火箭,運用在軍事上。德國人馮布朗打造的V2火箭採用液態燃料,可裝載炸藥,射程達300多公里,在第二次世界大戰後期,曾飛越海峽攻擊英國倫敦,造成大恐慌。俄國和美國領略到火箭的威力,戰後爭相發展火箭。1957年,俄國使用R-7火箭,發射史上第一顆人造衛星,揭開太空競賽的序幕。馮布朗投奔美國,建造了農神五號火箭,並在1969年成功載人登月,實現人類探索太空的夢想。
怎麼飛上天?
重返地球再出發
發射,然後降落
火箭世界
臺灣火箭隊
看著福衛七號隨著美國火箭升空,不禁要想,如果臺灣的衛星能夠自己來運送,那該有多棒!
咻!火箭升空!這麼令人熱血沸騰的場面,是在美國還是歐洲?都不是,是在臺灣!
沒錯!臺灣也有火箭研究。新竹交通大學的「前瞻火箭研究中心」已經在新竹濕地、屏東海邊,試射過幾十次。從一開始課堂上用蔗糖做燃料的小型實驗火箭,到幾十公斤的小型火箭系統,再到幾百公斤的混合式火箭推進器,他們的火箭愈做愈大、愈飛愈高,目標是讓臺灣能在興起的太空經濟中占有一席之地。
想想看,今年福衛七號登上太空,是由美國SpaceX的火箭來運送,如果有一天,臺灣的衛星能夠用臺灣自己的火箭來運送,那該有多棒!
這個目標看似遙遠,但前瞻火箭研究中心正一步一腳印逐漸接近中。臺灣的火箭究竟長什麼樣子?目前研究進展到什麼程度?許多的問題,就請「臺灣火箭隊」的隊長─交通大學機械系的吳宗信老師來幫我們解惑。
科學少年:「前瞻火箭研究中心」在哪裡?是誰在做火箭呢?
吳宗信:前瞻火箭研究中心的簡稱是ARRC,2012年在新竹的國立交通大學正式成立,是一個跨校的研究中心,現在主要由交通大學機械系的我與陳宗麟老師、成功大學工程科學系的何明字老師、臺北科技大學電子系的林信標老師,帶著學生一起做火箭,還有十幾個全職的工程師,總共大概有三四十個人。
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