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他們的故事

【航太科學家】敢夢的「火箭人」吳宗信:就是想讓台灣火箭上太空

提起火箭發射,大家的腦海中不免浮現美國或中國等國家,民眾仰頭望向天空,屏息以待火箭衝向天空的畫面。其實台灣也有一群科學家,他們努力實現台灣的火箭計畫,即使這些計畫難如「登天」,他們卻能將這股熱情,化為點燃火箭的勇氣,而且愈挫愈勇。

(文/李雪莉陳麗婷;攝影/林彥廷;設計/黃禹禛、殷子矜;核稿/楊惠君;責任編輯/陳韻如


曾在TEDxTaipei上以台語演講「中年阿伯的太空夢」的火箭人、國家太空中心主任吳宗信,是台灣火箭計畫的靈魂人物,也參與陽明交通大學前瞻火箭研究中心(Advanced Rocket Research Center,縮寫ARRC)科研火箭飛行測試。

2015年吳宗信在TEDxTaipei以「中年阿伯的太空夢」為題,全程以台語演講。

今年(2022)7月10日台灣自製的全球第一枚可導控的混合式火箭劃開屏東旭海天際,這次計畫或許未達目標高度,但對於致力火箭製造多年的吳宗信來說,最大的感動與成就是替台灣製造屬於自己的火箭,也是替台灣完成一件地球上少數國家可以完成的困難挑戰。

(延伸閱讀:〈飛向宇宙──3D圖解首支國產混合式導控火箭〉,了解更多台灣火箭故事。)

這位「火箭阿伯」,在成長過程中經歷了哪些困惑與摸索,才讓他堅持科技自主、強調Made in Taiwan(MIT)的重要,並一直努力著將台灣火箭送上天?又是如何在一次又一次的失敗中,尋求突破?

以下是吳宗信主任的專訪。

啟動「登天計畫」,組織火箭團隊

台灣多數人對太空陌生而無感,甚至認為太空技術是國防機密的範疇,但吳宗信卻在2005年開啟了這個想像,他召集一批台灣好手,包括他在美國認識、現今在台灣各大學教書的教授和碩博士生,組織了一支火箭團隊。

他們陸續在屏東旭海附近發射混合式火箭,將兩層樓高、直徑40公分、重達330公斤、推力達1,000公斤的火箭,從地面發射至十多公里的天空。而且從火箭結構、航電系統、火箭構造、通訊系統等,95%是由台灣設計、台灣製造。

吳宗信團隊的火箭不夠巨大,因此,當時有人嘲笑他們是「在玩沖天炮嗎」?也有人好奇「為何做火箭」、「火箭發射很危險」,甚至「根本沒資料能玩」,但這些嘲笑與提問卻從未打消他的念頭。

火箭是相當複雜的系統,ARRC副主任魏世昕表示,製造火箭有點像自駕車的概念,隨時會碰到環境變化的突發狀況,尤其升空後的風向等氣候條件僅能靠推測,無法像車子可以不斷在地面測試及蒐集數據。因此,必須設計成即使碰到突發情況,也能維持其飛行,所以是在不斷失敗中修正。

台灣意識的帶領,投入MIT火箭製造

「但我就是要做出Made in Taiwan的台灣火箭。」在吳宗信的太空夢背後,是一股強烈的台灣意識在驅動。

1964年出生的吳宗信,上小學時,當時的台灣省政府已推動《加強推行國語計畫》,各級學校裡說方言會被懲處,從小只聽得懂台語的吳宗信說,他總是「鴨子聽雷」,直到小二才聽懂國語。日後他意識到那個政策讓他的受教權被影響,「我的ㄔ、ㄕ、ㄖ的捲舌音,都發的不標準。」

考上台大機械系後,開啟他的政治啟蒙。在台灣解嚴前一年,1986年11月30日,因黑名單滯留海外的許信良謝聰敏等人,搭機闖關回台,他跟著將學長到桃園機場(當時稱中正機場),好奇地想一探究竟。

「我坐在巴士上,看到兩旁都是軍隊,還有小吉普車上頭蓋著帆布,裡頭應該是機關槍,有警察上來盤查,我們幾個台大學生編了個謊說要去機場接學長,但巴士上其他人全被趕下車,不准進機場。」這是吳宗信第一次看見,政府派軍警鎮壓、封鎖道路、紅色強力水柱向數千名群眾噴去。他才發現,有群同胞回不了國,而政府會遮掩真相。

1990年他到密西根大學留學的4年,在美國參與台灣學生會、聽演講、大量閱讀禁書後,他的台灣意識開始萌芽。也是在那時,他認識了目前在成功大學工程科學系的副教授何明字、台北科技大學電子工程系教授林信標等人,而且多年後,這群朋友在台灣土地重聚,想為台灣做些事,而他們的所學,正好能製造出一支火箭。

戒嚴時期管制什麼?解嚴後有什麼不一樣?

1949年5月19日,當時的台灣省政府主席兼警備總司令陳誠頒布戒嚴令,宣告5月20日零時起實施戒嚴,人民自由與基本人權,包括集會、結社、言論、出版、旅遊等權利都被限制。為了消除異議者的聲音,當時的新聞局警總可以在未經正常司法審判下,以「禁書」名義查扣書籍,逮捕出版或販賣禁書的人。所謂的「黑名單」,就是指被懷疑參與台灣獨立運動與部分黨外(非國民黨)的人士,即使是中華民國國民也不許入境台灣,因此,有許多海外留學生長達20、30年有家歸不得。

這項戒嚴令,直到1987年才由當時的中華民國總統兼中國國民黨主席蔣經國宣布7月15日解除,也就是「解嚴」,人民言論自由大為提升,是台灣民主化重要的推進。

​​​​​​​​​​​結合跨領域專業,要熱情、也要能熬過失敗

1991年,台灣成立國家太空中心,直到2004年政府決定做發射載具。之前有太空中心,卻一直沒有做火箭,專家認為:「以航太來講,若沒有做火箭,就是玩假的,發射火箭才是太空實力的重點。」國家太空中心研究員吳明仁解釋,火箭結合了十幾種專業領域,從推進、燃燒、導控、機械動力、電機電池、傳輸技術,「發展火箭最大的意義,是提升各領域的技術,是火車頭產業。」

「跨領域、跨學科等系統的整合,更能展現國家科技的實力,」吳宗信說,太空發展要整合很多困難的產業技術與學問,火箭實驗也許會失敗,但也能從失敗中,獲得重要的經驗。

火箭領域具有其特殊性,魏世昕說:「這不是可以單靠一、兩個人就能完成的系統。」因此,團隊默契相當重要。以台灣來說,專才的訓練相當充足,但跨領域的整合較為缺乏,導致每個人在熟悉自己的領域,卻無法很清楚了解另一領域如何進行,因此,溝通上會有困難,需更多討論與共識。

火箭十分複雜,不可能一個人懂所有領域,必須有幾位跨2~3項領域的人來協助溝通,吳宗信就是其中能夠整合與溝通的人。例如進行衛星入軌前,需考量火箭的大小尺寸、推力等問題,若尺寸太大,可能做不出來,而推力太小又會讓火箭飛不上去,因此,這時就需要吳宗信以其專長與經歷,快速掌握各領域的技術能力以及研發可行性,讓火箭規格達成共識。

當時的國家計畫是做火箭送衛星入軌的「哈比特計畫」(Hapith Project),吳宗信從2005年加入,沒想到計畫在2008年突然停止,讓這些科學家的火箭夢幾乎停擺。但他們並不服輸,甚至轉向教學,希望把過去鎖在國防工業裡的技術教給學生,同時弭平學與術的落差。

吳宗信在交通大學開設「類蔗糖火箭」(sugar rocket)的實作課程,也就是將糖磨成粉結合氧化劑,做成較安全的固態燃料,再利用大塑膠管等低成本材料,做成小型低空火箭,訓練學生與測試大型混合式火箭相關次系統的性能。他邀請北中南等學校的老師加入這門課程,學生自四面八方湧入。為了更深入發展火箭計畫,2012年他更於交大創立ARRC。

為什麼台灣需要自製火箭?

火箭就是將衛星送上太空的交通工具,在沒有火箭的情況下,台灣的衛星要送上地球軌道,就得仰賴他國。時間、經費成本高之外,能不能發射,也受制於其他國家。另一方面,衛星元件設計製造完成,在太空環境能否如預期運作,都需要真正進入太空才見真章。

台灣若能有自己的火箭,就能提高元件飛試的頻率,自己驗證取得飛行履歷(Flight Heritage),成為元件的「證照」,有助於台灣元件打進國際通路。

一個衛星計畫在目前委託國外發射的情況下,運送與發射服務費用可占整體計畫超過三成之多,若能省下來做研發,也將更具效益。

吳宗信過去在ARRC,是一個探空火箭研究的學術機構,就是希望由台灣自主研發、打造出可以載送台灣衛星入軌的火箭,同時還希望製造低成本火箭,讓小型衛星也能順利發射。 

不先想困難,只想著「怎麼成功」

吳宗信從沒想過命運會安排他走入太空這條路。幾位科學家們到處找火箭的商援,發現從引擎、感測器、隔熱等,台灣產業都有相對應的技術。

「我們不能持續做代工,我們要創造系統,也許火箭產業有一天能讓台灣定義自己的東西,」吳宗信堅信。

尤其全世界的衛星大戰已經開打,衛星用途之廣,從影像到通訊、從農業到環境監控,甚至商業投資都開始運用衛星來管理。太空探索技術公司(SpaceX)創辦人馬斯克(Elon Musk)、跨國網路購物平台亞馬遜(Amazon)創辦人貝佐斯(Jeffrey Bezos)也都投注火箭計畫,而維珍銀河(Virgin Galactic)已展開太空飛行

太空這條路潛力無窮,只是台灣玩得起?有資源發展嗎?

「台灣人習慣先想困難,但我的想法是,怎麼成功,」吳宗信的太空策略是做出比國際市場便宜一些的火箭,「維珍用飛機載衛星上去要3億台幣,美國用火箭載要2億台幣,我們如果能壓在1億元以下,是很有機會的。」

2021年8月,吳宗信接下國家太空中心主任一職,以產官學界經驗,積極推動台灣太空產業供應鏈的成形。他認為,台灣在半導體工業上擁有豐富資源,只是欠缺整合,希望替台灣打造優質太空科技環境,他深信台灣一定能做出MIT火箭。

國家太空中心在做什麼?

國家太空中心(National Space Organization,縮寫NSPO),是台灣的航太發展專責機構,隸屬於國家實驗研究院,1991年成立、2005年改為現名。主要負責執行太空科技政策、發展太空科技研發、建造人造衛星及航太相關科技與硬體建設。配合《太空發展法》,國家太空中心將於明年(2023)1月脫離國家實驗研究院,成為國家科技與技術委員會轄下獨立的行政法人,中文名稱不變,英文名稱改為「Taiwan Space Agency(TASA)」。

今年是台灣「太空元年」,7月、11月在屏東旭海發射場順利發射火箭,成功完成關鍵技術測試,在火箭設計、技術與製造上有了重大突破。尤其7月時, ARRC的「HTTP-3A」火箭飛試成功,橘紅色火箭劃開屏東旭海天際,抵達約3公里高空,最終降落太平洋。作為全球第一枚可導控的混合式火箭,標誌著台灣距離用本土火箭送衛星上太空的目標,又更靠近一步。

屏東旭海短期科研火箭發射場。(攝影/林彥廷)

看到ARRC走過10個年頭,且花了3年時間的飛行測試計畫終於有成果,吳宗信感動的說:「如果你站在控制中心,你一定會感到緊張的氣氛,這種很複雜的發射程序,只要稍微不小心,一個小小的一個東西,你都會想就是要把它解除掉,我想這些小孩子(團隊)真的是轉大人,我自己也轉老人啦!」

下一步,吳宗信正推動明年國家太空中心轉型,正式成立火箭研發部門,朝自製運載火箭目標前進。不論是以數十億新台幣計算的研發經費,或是整合一群跨領域技術的頂尖人才,都不是件容易的任務。吳宗信立下一個難如「登天」的夢想,至今仍在這條路上努力不懈。

吳宗信主任給小朋友的話
要怎麼做,才能成為一名火箭人?

同學們如果對火箭或太空領域有興趣,建議可以多參加台灣幾間科博館,或有時國家太空中心、大學等也會舉辦相關實作課程活動及競賽。因為火箭並非單一專才,而參加活動或競賽除了可作為未來大學入學徵選作品外,也可了解自己的興趣是通訊、機械結構或燃燒、電機等領域,在大學時選擇有興趣的科系就讀。

而碩博士時,則可考慮進入像陽明交大ARRC這樣的研究型單位,專門進行火箭等尖端研究,例如如何讓火箭垂直降落等研究。有了這些專業領域的學習及知識,未來也能考慮進入國家太空中心、國家中山科學研究院(中科院)或太空產業企業等相關領域。 

除了專業知識之外,我更在乎同學是否具有熱情。以我指導的第一位博士生周子豪為例,他對火箭的認識從零開始,到目睹團隊組裝的火箭升空,一路解決推進器、結構體,以及火箭尾翼因風阻而扭曲變形等問題。

周子豪曾告訴我,學習到最寶貴的課程,是當失敗的經驗遠比成功多很多時,會在敗下陣後的下一刻問自己:「失敗了會不爽,但要想,我們學習到什麼?」

這就是科學家擁有的熱情,且不怕失敗。因此,我希望學生除了深入探索火箭技術,也能夠點燃熱情,我相信熱情會感染人。

即便困難重重,也要勇於挑戰,建議想加入「火箭人」行業的同學們,要具備理想與實際做事的雙重個性。因為設定美麗的理想是一件快樂與滿足的事情,但是實踐理想卻是一件相對痛苦的過程。這個過程可能無人走過,需要隨時面對不一定能解決的困難。僅能在碰上困難時,想辦法一件一件解決,從失敗中吸收成功的養分,才能一步一步完成理想。

「窮盡一切可能挖掘你的興趣,堅持與深化這項興趣,並善用主客觀環境創造條件,讓興趣變成你的工作。」

這是我最想送年輕人的一句話。 

想看更多關於吳宗信的故事,請見:〈吳宗信:仰望星空的火箭人〉

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李雪莉 等待轉折,摸索顛倒,努力避免心靈與思想的退化。待過蒙特婁、北京、香港,半輩子在學習用文字和影像把故事說好。期許自己成為一位更好的人、有人類學的細膩、社會學的宏觀、能回到本... 了解更多 陳麗婷 踏入媒體圈10多年,採訪帶著我看見不同人的人生百態。 了解更多 林彥廷 有志於影像書寫的紀錄者,相信說故事是開啟深度交流的關鍵鑰匙。日本早稻田大學政治經濟學部畢,享受在攝影過程中觀察人與人的互動,並試著將人文社會學和行為經濟學的知識運用在生活... 了解更多 黃禹禛 從新聞系半路出家的設計師,主要任務是把複雜的資訊變成好懂、好讀的圖像。轉化故事不太容易,但我會繼續努力! 了解更多 楊惠君 從沒有手機和電腦的時代開始當記者。記者是挖礦人、是點燈人、是魔術師──要挖掘世界的不堪,為喪志的人點燈,將悲傷的事幻化成美麗的彩虹⋯⋯常常會失敗,但不能放棄去做到。 了解更多 陳韻如 新聞系畢業後,就投入編輯這份工作,非常努力讓每一篇報導都美美的呈現在讀者面前,希望你也喜歡這篇文章。 了解更多

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