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用熱情推進火箭 吳宗信──少年阿伯的太空夢

2019-01-31 15:50台灣光華雜誌

回收發射失敗的火箭殘骸,要從中學到經驗,做為下一次發射的養分。 (林旻萱攝)
回收發射失敗的火箭殘骸,要從中學到經驗,做為下一次發射的養分。 (林旻萱攝)
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【文‧鄧慧純 圖‧前瞻火箭研究中心(ARRC)提供】

吳宗信,他是全台灣最出名的火箭阿伯,五月天以他的故事為本寫出《頑固》這首歌。2010年,他主持的團隊「前瞻火箭研究中心(Advanced Rocket Research Center, ARRC)」在屏東旭海試射台灣學術界第一顆混合式燃料大型探空火箭HTTP-1,火箭在5、4、3、2、1倒數後,噴向天際,也把台灣的太空夢發射出去。

去(2018)年12月初,ARRC在新竹香山濕地進行火箭試射訓練新進學生,研究團隊一星期前開始在臉書公布消息,醞釀發射的氣氛。沒想到,當天線上收看的人次超過三千人,直播影片在8個小時內有7~8萬人次觀看,衝到香山現場的民眾有四百多人,吳宗信笑稱這讓旁邊賣香腸的小販一天就達到一個月的業績。

看著橘紅的火箭點火後,尾端噴出白煙,筆直地衝向湛藍的天空,霎時間心中溢滿的感動也衝向眼眶,難怪吳宗信說:「只要看過台灣自己做的火箭發射,民族的自信心就會提高,你馬上就會變成百分百的台灣人。」在ARRC研發不是為了寫論文、拚升等,這「已經變成社會責任了」,吳宗信說。

2018年12月初,ARRC在新竹香山濕地進行火箭試射訓練新進學生。
2018年12月初,ARRC在新竹香山濕地進行火箭試射訓練新進學生。
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為台灣發射

吳宗信的生命歷程與許多科技人一般,從小成績優異,台大機械系學士與碩士畢業後,到美國攻讀航太工程博士。在美國結識一群朋友,大家對「台灣」有共同的意識,決心未來有機會,一定把自己所學貢獻給台灣。

這個心願在多年後有了契機。台灣官方啟動研製小型衛星載具計畫,他與中研院林明璋院士邀請在美國工作的陳彥升回國主持,吳宗信也同時加入該「哈比特」計畫。惟世事難料,計畫因故半途而止,然而卻也是吳宗信開始實體火箭研究、衝向太空的另一個起點。他和昔日的朋友再聚首,大家所學的專長兜一兜居然就成一支火箭,「按呢不做對不起自己」(台語)吳宗信幽默的說。從台灣頭到台灣尾,台北科技大學林信標教授、交通大學陳宗麟教授、成功大學何明字副教授、屏東科技大學胡惠文教授,帶著學生,在爆炸的火花中不洩氣地向前,2012年靠著民間資金挹注在交大成立「前瞻火箭研究中心」(ARRC),但當時他們還沒沒無聞。

2015年,群眾集資顧問公司「貝殼放大」的林大涵協助ARRC進行公益募資,吳宗信跑遍全台演講,講ARRC的成軍,解說火箭構造,講火箭的推力怎麼來,未來如何應用,一時間台灣掀起一股火箭熱,他彷彿為台灣搭起一座橋,通往我們從不曾夢想過的宇宙,讓台灣人也敢於做一個太空的夢。

而在ARRC的火箭、團隊的工作服,可見台語羅馬拼音及客語的「火箭」字樣(Hoe-Chin;Fo'-Chien),更標示火箭的原生土長,這是一顆為台灣而做的火箭。

他也受邀到TED×Taipei演講,他用聽來親切感十足的台語,夾雜著英文,解說著火箭的推力,太空經濟的未來。雖然知道用中文講述,YouTube點擊率更容易衝高,但他執意用他的母語闡述理念,也成為TED史上第一位用台語解說專業科技的講者。

少年阿伯吳宗信,研發台灣自製的火箭,決心要離開地球。 (林旻萱攝)
少年阿伯吳宗信,研發台灣自製的火箭,決心要離開地球。 (林旻萱攝)
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離開地球的大業

「我們絕對不放棄,要離開地球就對了!!!」這是吳宗信在TED×Taipei的結語,聽來有點搞笑又任性,但這群已經步入中年的阿伯們,卻真的謹慎又大膽的籌畫如何離開地球,從剛開始像沖天炮一般,屢射屢炸,到現在能一飛沖天,他們是玩真的。

但為何台灣要自製火箭呢?在前瞻火箭募資網頁上寫著:「以代工為主的產業型態,長久以來把台灣科技研發人才綁向特定的產業鏈位置,無限的想像能力慢慢失去,如果所謂的研發只是優化別人的系統、只是無止盡的追求效率與降低成本,我們產業的未來在哪?」

一具火箭,結合整個工學院的知識,其「系統工程」之複雜更是難以言說。但是「一個國家強盛與否,就是看複雜系統的設計與製造能力。」吳宗信說。台灣要擺脫代工的宿命,衛星載具的研發是台灣極具優勢的利基點,但這絕不是一件容易的事,「一具大火箭裡面線路的長度可能超過一公里,連結點少說有一千五百多個,『飛行電腦』、『航電系統』講出來只有幾個字,但要做出來可真不簡單。還有即時飛行軟體的部分,當火箭飛在平流層時,陣風可能達到1秒鐘60~70公尺,比超級颱風還要大,要控制好,就是很大的挑戰。」

ARRC共研發兩款火箭,一是平日用來測試混合式火箭或其他火箭實驗任務的小型APPL火箭,主要燃料來自山梨醇、硝酸鉀和氧化鐵加熱後成為固態燃料。另一是由原成員四校的所在縣市新竹、台北、台南、屏東的英文縮寫而成「HTTP」火箭,採用混合式燃料火箭,優點是安全性高且成本低。

火箭的專業需要結合不同的專業人才,吳宗信發揮他在橄欖球隊學到的「團隊」精神。學生時期,他在15人制橄欖球隊中,扮演連結前鋒與後衛的傳鋒,到了火箭團隊,他也擔負居中協調的角色,他把一群人「圈」起來,共同為台灣做一些不一樣的事情,他說:「一個人𠢕(能幹)沒效,要一群人做伙𠢕。」(台語)

10年來的篳路藍縷,目標是要打造出可以載送衛星入軌的火箭,讓台灣有自主發射的能力。目前全世界有能力把衛星用火箭送進太空軌道的國家與地區只有9-10個。隨著科技的進步,人造衛星的尺寸越來越小,再加上超低與低軌道的小衛星星群發展,ARRC投入研發的混合式火箭極可能是未來的主流,深具市場潛力。而且火箭裡的技術每一項都很極致,挑戰很大,但做出來之後,衍生的應用面很廣,是能帶起台灣產業的領頭羊。

吳宗信在TED×Taipei用台語解說火箭的推力、太空經濟的未來。 (吳宗信提供...
吳宗信在TED×Taipei用台語解說火箭的推力、太空經濟的未來。 (吳宗信提供)
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到產業走一回

2015年,吳宗信的生涯有了變化。2014年,HTTP-3S成功發射,一群人多年來在無數次爆炸的歷練中,完成了這顆直徑40公分,長度6.3公尺,重量320公斤的火箭發射;但一路跟著他十年多的學生也屆臨畢業就職,吳宗信很緊張,因為台灣沒有火箭產業,學生畢業會跑到各行各業去,累積的技術無法傳承,十年的辛苦可能化為烏有,「不能產業化就沒有意義」,吳宗信決定到產業界找機會。

在跨出學界之前,他對台灣自製火箭的能力還心有存疑,是硬著頭皮去闖,但兩年多的經驗,反而讓他信心滿滿,「台灣很多技術都是『巷子裡』的,之前聽說的隱形冠軍,這是真的。現在我百分之一百確信台灣的工業基礎有辦法支援我們自主做衛星載具。」

產業走一趟,也讓他思索台灣工業教育的問題。台灣學術界花大部分精力訓練學生成為教授,但工學院的畢業生95%進到業界當工程師,吳宗信建議,台灣的工業教育應該強制要求工學院的學生在學期間至少要修習會計、經濟和工業管理三門課,如此才足以應付他們日後的職場需求。再者,希望鼓勵工學院的老師升等教授前,能借調到業界或是相關的研究機構至少一年,他相信這樣的磨練,讓老師回到學術界後,將使台灣的工程教育有不同的氣象。

2018年五月結束借調,吳宗信再回到交通大學。他回想這一路,「是對的開始,也是不對的開始。」他歷練了產業的現實,卻也培訓了一批成熟的工程師,知曉了業界的險惡,也學到如何領導管理,開始思考未來的商業模式。「我已經知道要怎麼做了,所以在學校把基礎一步一步札實打好,做出一個prototype(原型),等資源來了,兩三年就可以做起來。」

火箭的系統極其複雜,也考驗著一個國家對複雜系統的設計與製造能力。 (林旻萱攝)
火箭的系統極其複雜,也考驗著一個國家對複雜系統的設計與製造能力。 (林旻萱攝)
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離不開火箭了

場景轉移到測試基地。一早,實驗室的成員檢查好裝備,還幫高濃度的雙氧水繫上安全帶,開著車經過崎嶇的山路,來到新竹寶山水庫附近人煙稀少的測試基地。

以博士生魏士昕為首的測試團隊,先架好工作區的桌椅、電腦,有默契地協助各項組裝作業,把要測試的引擎上膛,點燃引信,第一顆測試的是固態引擎推進器,研究助理張育瑋解釋這在測試引擎內燃料擺放的幾何形狀,以求得最大的燃燒面積。

第二顆就位的是混合式燃料引擎,這顆就複雜多了,裝卸過程將近一小時,過程中遇到一個小零件故障,折騰了好些時間,總算順利。也只有親眼見識這一回,才真正體認一個步驟,一個螺絲,都至關緊要,馬虎不得,這就是實驗室的日常。也是在一次次的模擬、測試中,更進一步接近太空。

實驗室的成員都跟吳宗信很多年,吳宗信看著他們一步步成長。他看著個性很羅曼蒂克的魏士昕,如今成為可獨當一面的project manager。吳宗信當年要去業界,魏士昕放下快要完成的博士學業,也跟著去,三年後再回來繼續博士班課程,魏士昕說:「人生1/3的時間都在做火箭」,他也曾想到科學園區找工作,但是「還是玩火箭比較有趣」。吳宗信觀察已經跟他十年多的周子豪,從大四修了「類蔗糖火箭」課之後,他就迷上火箭。「初認識他時,個性有點高傲,人際應對進退不太熟悉,但經過團隊合作的訓練,整個人都不一樣了。」而且「他們都已經離不開火箭了。」吳宗信補充說。

問吳宗信脫離地球要花多少力氣,他給了我們一個很科學的數據,「如果送一公斤到那邊繞行,要兩千五百萬焦耳,如果要永遠脫離地球,一秒鐘要11公里,入軌的速度每秒7.8公里以上。」聽得身為文科生的我們霧煞煞的,但這十年來,ARRC這群人不厭其煩的浸淫在這些數字、計算,零零總總的測試與實驗中,初步的目標就是衝過設在太空與地球100公里的分界線。「我不敢說我是典範,其實我已經可以當阿公了,這個事情(離開地球)還繼續在進行,所以對一些人來說,你要放棄什麼碗糕,少年阿伯都還在拚,你說是不是!」

吳宗信在TED的演說中,引用約翰藍儂的話: “A dream you dream alone is only a dream. A dream you dream together is reality.”而筆者想說,謝謝ARRC把夢想分給台灣,讓每個台灣人有了夢想的勇氣,一起仰望天空,想像太空,不遠了。

一杯好茶,可以連結人與人,人與自然的關係。 (林格立攝)
一杯好茶,可以連結人與人,人與自然的關係。 (林格立攝)
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