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可導航火箭首發,能讓台灣「太空夢」成真?

十年磨一「箭」!台灣自製「HTTP-3A」兩個第一獨步全球?

白育綸
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白育綸

2022-07-11

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科技部支持、陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)自製的火箭「HTTP-3A」,歷經兩次嘗試,終於成功發射。圖/國家太空中心提供
科技部支持、陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)自製的火箭「HTTP-3A」,歷經兩次嘗試,終於成功發射。圖/國家太空中心提供

科技部支持、陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)自製的火箭「HTTP-3A」,歷經兩次嘗試,終於成功發射。儘管達到的高度、時間不如預期,卻用兩個第一,喚醒台灣人的「太空夢」,這次火箭飛行,到底厲害在哪?

「五、四、三、二、一,點火,發射!」上週六(7/10)6時12分,天空才剛亮的透早時分,屏東縣牡丹鄉的海岸線,已經被曬的炙熱。火箭發射那一刻,連綿的歡呼、嘶吼、騷動,劃破這個太平洋西側、平時只有400多位居民的安靜小漁村。

從距離發射場地2.7公里的天線站,用望遠鏡直擊,火箭在依山傍海的發射場,直直升空,沒有如電影般充斥滿滿的戲劇性白煙,只有一條細長、亮橘色箭體垂直躍升,5秒後往東,飛行兩分鐘,上升至3公里高之後,打開降落傘落海。

儘管此次發射計畫,不如原先預期飛行490秒、達到空中12公里高,但在發射後的媒體聯訪中,陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)創始人、人稱「火箭阿伯」的國家太空中心主任吳宗信,依然大讚這次發射的成功。

陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)創始人、人稱「火箭阿伯」的國家太空中心主任吳宗信。白育綸攝

陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)創始人、人稱「火箭阿伯」的國家太空中心主任吳宗信。白育綸攝

「最重要的是,這隻火箭發展了3年,這些『小孩們』站在發射中心,感受緊張氣氛,發射程序中,任何不小心都要避免、排解,複雜的系統工程,讓他們『轉大人』,而ARRC成立十年,我也跟著『轉老人』」吳宗信笑說。

ARRC是研發、製造、主導這次火箭試飛的單位,ARRC副主任魏世昕在發射前兩天向媒體介紹,這次發射的「HTTP-3A」火箭,長4.8公尺、起飛重量365公斤、最寬處直徑約70公分,為了輕量化,外部結構由玻璃纖維與碳纖維製成。

複雜又困難,發射排程一波三折

HTTP-3A火箭發射具有獨特意義,受到外界矚目,但系統複雜、困難重重,排程一波三折。原訂今年5月,測試飛行的日期,卻因風雨太大,導致火箭航電系統故障,而未能如期發射。這一次原訂於前一日(7/9)一早發射的計畫,也因為填充氮氣的接頭與火箭未能順利分離,而延後一日。

所幸,團隊利用上一次「壓力測試」的機會,補強了火箭對抗海污、防塵防水的能力,在五月的梅雨季節,更將整架火箭搬到大雨中淋雨。而在天氣的監測上,這一次氣象局也力挺,在發射基地旁設立臨時觀測設備,提供更客製化的資訊。這回7月捲土重來,為了預防變數攪局,ARRC也向科技部申請了更長的發射時間段,在7月9號到12號都的早上6點到8點都能發射。

儘管這次發射,無論在飛行高度、飛行時間、火箭尺寸上,大多比台灣「太空史」上的10次正式探空火箭計畫,規模都小。但成功試飛後,不僅受到航天迷、科技人的關注,從總統蔡英文、屏東縣長潘孟安、到地方立委,都第一時間在社群媒體上,發文祝賀,引發不少共鳴。

世界第一可導控混合式火箭

首要的原因就在於,這次HTTP-3A計畫帶來獨步全球的技術,它是世界上第一枚「可導控的混合式火箭」,意味著是台灣邁向自行發射、籌載衛星上軌道,又更進了一步。

HTTP-3A計畫帶來獨步全球的技術,也是世界上第一枚「可導控的混合式火箭」。白育綸攝

HTTP-3A計畫帶來獨步全球的技術,也是世界上第一枚「可導控的混合式火箭」。白育綸攝

吳宗信解釋,過去台灣的探空火箭採用「固態燃料」,雖然構造簡單、爆發力強,但卻因為點火後無法中止,相對危險,且不能精確的控制方向,像一枚點著了的沖天炮,卻難以將衛星送上特定軌道。

知識與美味同行,遠見請客西堤

而韓國在6月成功發射、推送實驗衛星入軌的「世界號」跟SpaceX等主流衛星載具採用的液態燃料,雖然可以精細地控制,卻因管路複雜、造價昂貴,台灣作為後進者,不易切入。吳宗信在十年前成立的ARRC,就是要發展兼容固態與液態燃料優點的「混合式火箭」。

在火箭通訊、回收、感測等各種子系統中,撐起混合式火箭最關鍵的發明,就是位於火箭底部,由吳宗信團隊開發的「戴菊引擎」。透過四個可以擺動方向的引擎,調節推力的方向、大小,進而控制火箭在空中的「姿態」,以符合送衛星入軌的需求,落下時也能筆直地回到地面。

在發射現場,魏世昕指著依附在火箭旁的白色塔架解釋,傳統火箭在地面時,需要發射導引架,為火箭「喬」出發射的角度,相反的,HTTP-3A在發射前,塔架上固定火箭的夾爪會釋放、傾倒,讓火箭得以自主、垂直地起飛。

有別於HTTP在先前幾年測試,著重在動力、通訊、回收等不同子系統,例如兩年前,HTTP-3AT完成懸浮飛行測試,這一次火箭發射,除了要真正地將火箭發射出去,重點更是整合所有實驗室裡的技術,達成火箭「導航控制」的功能。

HTTP-3A燃料的獨特、系統的複雜,ARRC團隊終究克服難關,完成飛行,取得難得的突破。

前瞻火箭研究中心(ARRC)副主任魏世昕8日下午在旭海的發射現場,說明發射的時程規劃與準備工作。白育綸攝

前瞻火箭研究中心(ARRC)副主任魏世昕8日下午在旭海的發射現場,說明發射的時程規劃與準備工作。白育綸攝

第一個《太空法》通過後在合法場址發射的火箭 

第二層意義則在於,對於台灣太空科學而言,這兩年是奠定基礎建設、制度的新時代。HTTP-3A是《太空發展法》通過之後,位在屏東牡丹鄉旭海村的短期科研探空火箭發射場域,自今年1月啟用以來,第一枚在合法場址成功發射的火箭。

過去ARRC的火箭,多半得商借中科院下轄下「九鵬基地」發射,跨單位的溝通成本增加了流程的時間,民間單位發射火箭,也得將技術透露給中科院。儘管這回科技部場址僅供短期使用,且場地滿是石礫,尚未有太多的消防、路面的基礎設施,卻能讓ARRC落腳屬於科技部的主場。

除了跨單位的協調,火箭發射場址對一些人而言,仍是一個「鄰避設施」,難免會擔心安全問題,這也是為什麼在這次火箭發射的軌跡,在5秒後需要朝向太平洋pitch down(向下傾斜)飛行。

雖然火箭發射帶來了觀光能量,但也讓漁業、海邊的遊憩活動,受到限制,加上進出部落的道路,在發射前後無法通行,若發射更頻繁,居民進出勢必得受到一些不便。

以這次短期科研發射場為例,因為設立在原住民部落附近,依照《原住民基本法》就得獲得部落投票同意,儘管後來以85票同意通過,但在溝通的過程,居民摻雜著不同的聲音,也為火箭發射,增添了技術以外的門檻。ARRC作為第一個使用發場址的單位,應變與溝通的能力,格外受到居民檢視。

而這也凸顯科技部選擇正式火箭發射場址時,將會面臨的難題,除了必須挑選腹地更大,為了避免政治敏感,也必須要選在台灣東岸,朝向太平洋發射,但同時意味著,場址的選定,很有可能會需要經過當地原住民部落的認可。

HTTP-3A成功發射,在科技跟制度上踏出的兩個第一,值得驕傲,也是ARRC發展多年的一大步,但在實踐台灣的太空夢上,只是一小步、一個開始。

吳宗信透露,趁著這次成功飛行,最快在今年底或明年初,只要資源到位,擁有更大燃料容量、推力的第一節火箭就可以進行測試,讓台灣有機會,憑一己之力,邁入離地百公里的「卡門線」,台灣躋身有能力籌載衛星的國家。

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