成功製造氧氣、讓直升機在火星上飛,NASA「毅力號」操控工程師來自台灣

成功製造氧氣、讓直升機在火星上飛,NASA「毅力號」操控工程師來自台灣
Photo Credit: 中央社(嚴正提供)

我們想讓你知道的是

來自台灣、旅居美國的工程師嚴正,目前在NASA服務超過20年。自2003年開始,嚴正參與了4次NASA火星探測計畫,他所領導的工作小組負責操控火星車。

來自台灣、旅居美國的工程師嚴正,目前在美國國家航空暨太空總署(NASA)噴射推進實驗室(JPL)服務超過20年。自2003年開始,嚴正參與了4次NASA火星探測計畫,他所領導的工作小組負責操控火星車。

嚴正談到近日「毅力號」上卸載,並在火星成功飛行的直升機,是「從零到一的突破」。也對萬一遇到外星生物如何處置、人類還要多久才能踏上火星等問題進行解答。

在地球上操控火星車「毅力號」的工程師,是來自台灣的嚴正

(中央社)來自台灣、旅居美國的工程師嚴正,日前出席僑胞社團活動,分享操縱「毅力號」火星車的原理,談到近日成功飛行的直升機是「從零到一的突破」。

61歲的嚴正在台灣成長,留學美國,在美國國家航空暨太空總署(NASA)噴射推進實驗室(JPL)服務超過20年。自2003年開始,參與4次NASA火星探測計畫,他所領導的工作小組負責操控火星車。

嚴正在近2小時的線上演講中,分享在地球上操控火星車「毅力號」(Perseverance)的原理,他說光是經過7個月、4.8億公里的太空飛行,抵達火星之後安全降落,就是高度艱難的任務。

最受注目的「搭便車旅客」:創新號直升機

太空船飛行達10倍音速,「比子彈還要快」,這樣的速度下,進入火星大氣層、開始減速,打開降落傘、啟動噴射器,最後放下火星車,全靠電腦自動完成,沒有人操控,被稱為「驚悚7分鐘」,堪稱人類工程技術的精華。

除了降落高難度,嚴正提到這次最受注目的「搭便車旅客」(hitchhiker),隨著毅力號火星車一同登陸火星的創新號(Ingenuity)直升機。因為創新號的登場,NASA網站超過2億次觀看,是過去幾次火星任務的好幾倍。

「火星上沒有維修廠,出了問題沒辦法打一通電話叫人來修」,嚴正形容,光把這台直升機從火星車的腹部放到地面上,就花了10天的時間。每一個步驟都在地球上反覆演練過,不能有一點差錯。

嚴正分享,這種高度嚴謹的態度就是噴射推進實驗室的工作準則。人類工程的進步是透過不斷嘗試錯誤而來,但是到火星出任務不一樣,沒有犯錯的空間,「花了那麼多時間金錢,在上面出了錯是沒有人可以救」。

在火星上飛直升機,猶如「從零到一的突破」

嚴正形容在火星上飛直升機,猶如「從零到一的突破」,火星大氣層只有地球1%、引力是地球1/3、溫度最低達攝氏零下100度的極端環境下,每次成功飛行都是在地球上無數次模擬的成果。

要把這位「搭便車旅客」放下車的過程一度緊張萬分。創新號直升機與毅力號火星車的聯繫,靠著螺旋槳軸心上的天線,這條天線如果卡住或折斷,整趟任務就宣告報銷。

嚴正說,放下直昇機的過程中,團隊發現毅力號上有一條電線看起來鬆掉,有可能會勾到直升機上的天線,這個事件成為重大危機。進度一度停擺2天,團隊重新把模型拿出來研究,毅力號更改原訂的行走方向,才化解了危機。

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圖片來源:NASA
毅力號與火星直昇機(Ingenuity Mars Helicopter)

嚴正:求學階段絕不是班上最喜歡唸書的學生

嚴正出身華興育幼院,畢業自建國中學、國立清華大學,他笑說自己求學階段絕對不是班上最喜歡唸書的學生,如今能站在第一線參與人類工程的里程碑,感到非常幸運。

幾十年來,人類從定點探測到使用遠距離操控的火星車,現在在火星上飛直升機,被比擬為「萊特兄弟發明飛機」一樣的壯舉。

嚴正回想20多年前,正是因為看到人類第一次把探測車送上火星的影片,專攻車輛模擬系統的自己決心投入航太領域的衝動。他說接下來火星探測的關鍵技術就是無人飛行器,「有了直升機,火星車移動的最大距離,從原本的70、80公尺,擴大到400公尺」。

嚴正25日受世界華人工商婦女企管協會大洛杉磯分會邀請,透過視訊軟體在線上向近百人演講。駐洛杉磯台北經濟文化辦事處長黃敏境、洛杉磯僑教中心主任張浩鈞、世界華人工商婦女企管協會名譽總會長黎淑瑛、大洛杉磯分會會長徐洸玲致詞。

萬一遇到外星生物如何處置?人類還要多久才能踏上火星?

《中央社》報導,毅力號本次任務,在於蒐集生物曾經存在火星的證據。記者提問萬一火星車遇到了外星生物,NASA操作準則有規定嗎?對於這個假設性問題,嚴正笑說:「趕快拍照。」NASA守則沒有這項規定,但要是發生了,可是改變人類世界觀、宗教觀的天大事件。

不過嚴正表示,操作守則裡明訂,太空船與火星探測車必須確保,不能將地球上任何有機體帶上火星,避免發生「在火星上發現地球生命體」的烏龍事件,影響探測結果。

至於人類還要多久才能踏上火星呢?嚴正回答,現在出生的嬰兒有生之年應該可以看到人類登陸火星。他推論,現今科技已經有能力將人送上火星,但需花費龐大金錢,一趟約為毅力號27億美元的幾百倍,才能讓人類在火星的極端環境下存活。

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責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航


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Photo Credit: Shutterstock / TPG Images

我們想讓你知道的是

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氣候快速變遷、全球暖化劇烈,聯合國氣候變化綱要公約《巴黎氣候協議》主張各國政府應減少碳排、調整能源配比,以逐步朝向100%再生能源發電的綠色未來。天然氣被國際視為最佳橋接能源,台灣也計畫將燃氣發電佔比調升至50%、燃煤降至30%、綠能提高至20%,以完成2025年非核家園之能源轉型目標;然而台灣天然氣幾乎全仰賴進口,若要提高燃氣發電配比,勢必要增加氣源購置,並確保原料能穩定輸入。

經濟部統計台灣天然氣進口比例,分別是澳洲約32%、卡達約25%、俄羅斯約10%。適逢今(2022)年3月中油與俄簽約供氣合約期滿,也因俄國總統普丁宣布「不友善國家」須以盧布購買天然氣,中油表示將不會與俄羅斯續約,現貨氣將採機動性購買,由不特定國家作為供應替代方案;然而,不指定氣源又想隨時找到符合的供貨量、熱值與船期安排來購買,供氣真能唾手可得、穩定無虞?外界都在熱切關注。

綜觀國際天然氣進出口趨勢,澳洲東部新興煤層天然氣(Coal Seam Gas,簡稱CSG)出口量持續成長,70%輸出至日本、韓國、中國等亞洲多國市場,使澳洲仍坐擁世界最大液化天然氣供應國寶座。傳統天然氣是由不透水岩石覆蓋的多孔砂岩地層中取得,氣體透過浮力經氣井移動至地面,無需抽取,但隨蘊藏量下降,需要由非傳統天然氣來補足。過去CSG熱值低,且技術未臻純熟、用水量高、恐有污染風險而無法量產;如今技術革新,能夠利用壓力變化來取得吸附於煤質基中的天然氣,同時用水量少,不致消耗澳洲珍貴的水資源,且鑽井成本比傳統多孔砂岩層天然氣低廉許多。

為供應出口所需,澳洲東岸的傳統天然氣儲量面臨枯竭窘境,未來5-7年須倚靠昆士蘭州內超過85%的大型CSG庫存,來支持生產量能,轉換為液化天然氣(Liquefied Natural Gas,簡稱LNG)滿足外銷需與其國內市場需求。澳洲政府也正擴大天然氣運輸管道佈建與效能,將北部與東部市場連接,並開發更多氣田,強化天然氣現貨供應力。我國雖然與澳洲簽約購置天然氣,但大多與西澳地區供應商交易,未與東澳產業締結合作關係,少了對新興氣源的探索,十分可惜。

對於俄羅斯「斷氣」解方,亦有增加卡達進口之呼聲,但中東區域局勢不定,恐對氣源供應造成嚴重影響。美國於1984年將伊朗列為恐怖主義國家,而沙烏地阿拉伯等中東鄰近國家也因伊斯蘭教派立場分歧,與伊朗對立,其友好國卡達也遭受波及,與多國失去外交關係,被施以經濟與交通封鎖,天然氣出口風險極高。已有烏俄戰爭作為前車之鑑,中東長久以來政局動盪,只怕危機一觸即發,造成台灣氣源將出現更大的缺口。

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