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火星專家劉登凱博士談太空探索

製作節目要將科技知識普及大眾

文:朱麗芝

美國航太總署太空探索計畫將重啟登月計畫並探索火星

美國航空暨太空總署(NASA)今年(2019) 5月21日在發給全美國民衆的公開信中表示,火星探索計畫預定於2020年7月從佛羅里達州的卡納維爾角空軍基地發射,2021年2月降落火星。目前該計畫已進入宇宙飛船發射最後測試階段,NASA給全美民眾提供一個千載難逢機會:民眾可將自己的名字隨宇宙飛船送上火星,作為人類探索火星之旅的紀念。短短一周已有超過580萬民衆報名,預計到2019年9月30日報名截止日期之前,還有更多名字入列。有興趣民眾可上網申請www.jpl.nasa.gov

按航太總署計畫,此次2020火星探索任務是向火星發射探測器,進一步探索火星上是否可能有水的痕跡,火星車配備各種工具和儀器,負責在火星上蒐集各種樣本。火星車是一位體重超過2300磅 (1000公斤) 的機器人科學家,除將尋找過去水的痕跡跡象外,還將負責描繪火星的氣候和地質特徵,收集樣本,於下一次">

NASA曾於2019年5月13日公布的一份

自從1969年7月21日太空人阿姆斯壯在月球踩下人類第一個腳印後,月球探索計畫就沒有更多的進展。NASA此次重啟月球探索計畫的決定相當令人振奮,NASA預計在2024年再次登月,然後在月球建造繞月太空站,以利載人在2030後登上火星。

雖然 NASA 提到火星登陸計畫,但短期內還不會實現。早在2013年NASA就向火星發射「好奇號」(Curiosity)火星探測車,至今「好奇號」仍在服役,不過這些火星探測車基本上都是有去無回,人類目前還未曾從火星帶回任何土壤樣本。

火星專家劉登凱博士談太空探索現況

最近南加州玉山科技協會理事劉登凱博士返台探親。劉博士正是服務於NASA多年的火星專家,曾參與美國太空總署多項火星登陸計畫及地球太空探測計畫。生長於台灣的劉登凱於七十年代出國,獲得美國德州理工大學電機工程博士學位,現任美國航空暨太空總署加州工學院所屬的噴射動力實驗室系統工程部門飛行助理經理。

劉登凱表示,在太空的發展方面,美國一直是全球領先的。在六十年代,美國同時往外太空去探測的星球有金星(Venus)、土星(Saturn)、火星(">

劉登凱說,其實目前太空探測,只有月球和火星降落成功,其他星球都只是在空中探測。美國對火星(">

火星與地球比較近,雖然如此,平均距離也有二億二千萬哩,要七個月或八個月才能到火星。地球是太陽系第三個行星,火星是第四個行星,火星的環境與地球接近,譬如火星的自轉每一天是24小時37分鐘,地球是24小時。火星上面有岩石和泥土,沒有發現水,但發現曾有大量水的遺跡,所以目前的火星任務是要找水的痕跡。火星為何當初發現有水移動的痕跡,現在卻沒有水呢?劉登凱表示,當初有水應當是代表當初有大氣,那未來是否地球也會有一天沒有大氣層了?最近JPL送了一個洞察號(InSight)去了解火星內部,這是一個定點下降的太空船,要從火星表面來瞭解火星內部,要知道火星是否有地震?火星的岩漿是否已硬化?火星與地球不同的地方是,火星上沒有磁場,地球有磁場。有磁場就可以保護大氣,不會被太陽風吹走。

目前全球在火星的發展方面,最成功的美國就是由JPL公司發展的。JPL全名是Jet Propulsion Laboratory (噴氣推進實驗室),位在美國洛杉磯,是美國著名的美國國家航空暨太空總署的十一個中心之一,屬於加州理工學院,曾於1958年發射第一個人造衛星,並曾參與許多登陸月球前的準備工作。

全球太空競賽現況

劉登凱說他曾訪問第一位上太空的旅遊客Dr. Dennis Dito。Dito曾於2001年坐蘇俄太空船上去置於太空軌道中的太空站,從太空看地球,Dito談起這段經歷超興奮。全球現在只有一個「國際太空站」,由美國、蘇俄、日本和歐洲合作製造,目前在四百公里的太空軌道上,太空人輪流上去維修、做實驗,一個人平均上去六個月到一年時間,上面有Internet,太空站平均可住四到六個人。特斯拉的創辦人馬斯克曾發豪語,想把人送上火星旅遊,但目前仍在積極計畫中。

太空探險花費鉅資與人力,目的是什麼?劉登凱說,太空探險是要解決幾個問題:1. 生命是如何形成?2. 我們是宇宙中唯一有生命的星球嗎?其他地方還有生物嗎?3. 宇宙如何來的?4. 將來地球何去何從?目前根據人類對太空的研究,以上這些問題當然還是個謎,但劉登凱說,「比起四百年前,人類對太空研究已有很大的進展,以前以為所有東西圍著地球轉,今天知道不是了,這就是很大的進步。」他笑說,「也確知月球上沒有嫦娥。」目前人類很大的進步是知道太陽系如何組成的,知道太陽系外面還有許多星系(Galaxy),知道宇宙是怎麼回事,地球只是其中銀河系(Milky Way Galaxy)的一個小球而已。人很渺小,宇宙很大,宇宙有些什麼?「這可是經過幾百年才知道的,未來發展無可猜測,只能繼續努力」,他說,希望有一天能知道宇宙的大爆炸是如何來的?

關於太空氣候的研究方面,目前JPL就有十幾顆衛星在上面,主要監測大氣的成分、海洋的鹽分、二氧化碳的分布等。台灣有衛福5號在上面,並有正要發射的7號,這兩個衛星主要做氣候探測與天文的了解,也做得相當不錯。他說,今日全世界在太空的競賽中,日本也去探測過星球,歐盟也有衛星在火星上面,蘇聯也繼續在做。印度也做得很好,藉著衛星做地球的探測,也準備要去外太空包括金星、火星去探測。還有其他國家如阿根廷也在做地球的探測。「所以現在的太空很熱鬧的!」劉博士說,「未來的十年將是又競爭又合作的」。

探索太空的主要方式包括:

  1. 在地球上透過望遠鏡的觀察。
  2. 用太空船去Fly-by,就是越過該星球照相。
  3. Orbiting,就是用太空船去圍繞,也就是衛星。
  4. Landing,太空船定點下降至某星球。
  5. Rover,下降至某定點,並能用小車子越野。
  6. Lander,定點探測。
  7. Human,送人上去。

以上這些方式可以說是越來越貴,越來越困難。其中以送人上去能安全到達及安全返回最困難。太空探測的每一步驟可以說都很艱難,均是許多人日夜工作的智慧及辛勤的結晶。

戮力推廣科技教育

劉登凱博士得獎無數,包括多項太空總署的特殊成就獎和傑出校友獎,於2012年和籃球名將林書豪、花式溜冰冠軍關穎珊等二十多人共同列名在美國在台協會對美貢獻傑出移民。劉登凱工作之餘對於推廣科技教育不遺餘力。

他說,美國航空暨太空總署(NASA)因為經費來自於納稅人,所以特別針對美國公民大方開放,包括每年對外開放兩天,讓大家參觀;每年還有一天開放,讓員工帶眷屬參觀;還有很多時間是開放給學生與各界的申請,均有安排專人講解介紹美國太空的發展及相關知識,每年參觀的人很多。

劉登凱因為公司的鼓勵向大眾推廣太空知識,所以他把握機會向公司申請允許他於業餘時間來主持節目向大眾傳播科技知識。在經過允許後,他與夥伴們共組一個非營利組織「科技與生活」(網站www.technologyandlife.com),專門推廣科技節目。

第一件事就是他於2015年1月開始在洛杉磯的「金華之聲」華語廣播電台,每星期主持一次「科技與生活」談話節目,以口語化的方式介紹太空發展、航太科技,另外他也邀請各領域專家來介紹水、空氣、人工智慧、醫療、生物等科技知識,或訪問科技管理專家。目前他的「科技與生活」節目在美國已製作200多期節目。這節目從廣播、從網路上傳送出去,迄今有三十萬人次收聽。從今年七月開始,劉登凱博士將「科技與生活」的談話節目轉到AM690鳳凰台,歡迎各界人士上網聆聽,http://www.technologyandlife.com

其次,他於今年 (2019) 元月7日開始在YouTube上開闢新節目「好奇學生大哉問」,由學生來提問題,並有全球資深學者來回答,用直播影像方式傳出去。劉博士在海外多年,對教育一向有興趣,他認為學生必須加強發問,特別是台灣的學生。問題問對了,問好了,效力無窮。譬如牛頓問為何蘋果落在地上?為何月亮不落下來?就發現了地心引力及星球的軌道運行。譬如愛因斯坦問時間是否一個常數?所以想到統一場論,把全世界整合了起來。他希望藉著節目能推廣科技,教育下一代,所以開始了「好奇學生大哉問」的節目。學生們來自全球各學校,透過這個節目互相學習如何問問題,不斷學習。今年 (2019) 年底12月1日「好奇學生大哉問」節目將邀請宏硈郈鴗H施振榮先生和同學們見面,並分享他的創業經驗。這個節目有興趣者可上網http://www.technologyandlife.com/csqw/查詢.

劉登凱博士從事太空研究多年,他覺得非常幸運能參與最前沿的太空探測,不斷的學習到新的太空知識,並將新知識分享給年青的一代,他也鼓勵有興趣的年輕人來學習太空,一起加入太空探索的行列,更多了解浩瀚的宇宙。¡


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