太空

• 太陽系資料  (Feb 2004)
• 太陽噴發》美麗極光 怎樣產生的？
• 月球》人造彗星 撞掀月娘蓋頭
• 登陸月球》探月再起 到底為何事？
• 流星》流星雨 彗星遺落的淚珠
• 星系黑勢力》太空暴力 黑洞噴流大欺小

• 天文望遠鏡》尋找宇宙鄰居 地球內外齊布局
• 天文望遠鏡》哈伯望遠鏡 親睹彗星撞木星
• 太空一擊》太空爭霸戰 先練打衛星
• 太空一擊》你Q我A
• 太空夢》離子推進 征空更有效率

• 太陽系資料  (http://solarsystem.nasa.gov/planets/)    A.U. (Astronomical Unit)天文單位

月球》人造彗星 撞掀月娘蓋頭                               【記者郭錦萍】2006/09/13

歐洲衛星史邁特一號（Smart-1）在9月3日以相當於協和機飛行速度三倍的高速（每秒2公里）撞擊月球，結束它在太空中近3年的旅行。歐洲太空總署專家稱，這是次「溫柔」的接觸，但它將為人類了解月球成分、起源、演化，甚至是撞擊對探測器的影響，都提供了珍貴的資料。

人為撞月 蘇聯「意外」第一

用人為方式撞擊月球，這可不是人類第一次。早在1959年，蘇聯的「月球2號」在飛行33小時後，但準備登陸月球時墜毀，那是第一個撞擊月球的人造探測器。之後，陸續有多個地球人發出的探測器以各種方式撞擊月球。

史邁特No.1 撞出1公尺深坑

歐洲太空總署形容，與此前各類太空探測器撞擊月球的力道相比，此次史邁特一號的撞擊，溫柔多了。根據學者估算，通常自然天體撞擊速度能達到每秒70公里，而且動能會隨速度的增大而增大，所以動能小的史邁特一號撞擊月球的速度，遠不如自然天體。

據觀測資料顯示，史邁特一號撞擊月表後形成一個3至10公尺、深1公尺的坑。在這之前，月球表面已有超過10萬個、直徑超過4公里的坑。基本上，每天都有幾個小天體撞擊月球，它們撞擊月表形成的坑與這次撞出來的坑，大小差不多。

組裝史邁特一號及其搭載的各類探測儀器的材料，所用元素都是月球上原先就天然存在的。如鋁和鐵，它們在月球上的存在就很普遍，其他氫、碳和氮等，雖然在月球上含量稀少，但是日常伴隨著太陽風和彗星冰塵等，它們也都是以自然的方式存在於月球上的。所以這次撞擊應該不會汙染月球。

歐洲太空總署表示，從物質構成的角度來看，史邁特一號就如同一顆「人造彗星」。

攝影斜視 觀測月壤下物質

在探測器接近月球過程中，其中攜帶的攝影機將能夠以「斜視」的角度拍攝某些月球表面。以前其他太空船或衛星都只能獲得這些區域的垂直角度照片。此外，探測器攜帶的紅外線及X射線分光計也是第一次近距離對月球表面進行觀測。

主要任務 測試「離子引擎」

按計畫，探測器最終將以大約1度的極小角度撞向月球，並在月球表面滑行一小段，從而濺起月球表面的岩石塵埃等，形成塵埃帶，宛如「蝴蝶的翅膀」。科學家希望能藉由對「蝴蝶的翅膀」的光譜分析，檢測到月球表面月壤下的物質。

這次歐洲太空總署用史邁特一號探月衛星撞擊月球表面並進行觀測，其實只是附屬任務，主要任務是測試新開發出來的「離子引擎」。

中央大學教授孫維新指出，離子引擎是用太陽能將惰性氣體氙氣電離，用電場加速後，向後方噴出，當作動力；這樣產生的推進力非常小，大約只能讓保特瓶的水從手中自然落下所產生力量的百分之一，但太空沒有空氣阻力，史邁特一號速度雖緩慢但不斷增快，當它到達月球時，速度已非常快，足以讓史邁特一號繞著月球飛行不會落下。

【2006/09/13 聯合報】       [回標題]

登陸月球》探月再起 到底為何事？         【聯合報／記者郭錦萍、李名揚／報導】 2007/01/31

繞探踏勘 真人再登陸

今年打算對月球採取行動的，先是前幾天發射測試火箭的印度，接著中國第一顆繞月探測衛星「嫦娥一號」可能在2月出廠、4月升空。日本「月神號」原本計畫在夏天發射（前幾天傳出可能生變）。連韓國也都擬定了太空計劃，2008年將發射第一枚太空火箭。至於已經派人登月多次的美國「繞月偵測軌道機」也會在2008年上路。

這幾個國家這一波的登月目標，都是先繞探，繼以機器人踏勘、真人登陸，最後是建立人類可居住生存的基地。

為什麼登陸月球突然又成了重要的事呢？

根據太空科技網站（space.com）之前的報導分析，半世紀前，能發射人造衛星就是國力強盛的象徵，但現在，想展現國力，非得深入外太空才足以傲視世界，但到外太空之前，第一步是在月球建立外太空探測基地。

蒐罕氣體 當核能燃料

另一個原因是，愈來愈多科學家認為月球有無盡寶藏，尤其是數量驚人的氦三(helium－3），這種在地球上罕見的氣體，非常適合用來當作核能燃料。可提供在月球、甚至遠探太空深處的動力源。

日月神號 探地理特徵

日本部署太空計畫多年，「月神號」是日本的重要里程碑，所以日本也號稱，這將是自阿波羅系列以來最大規模的探月任務。月神號計劃繞月一年、攜帶兩枚子衛星，目標放在月表元素和礦物、月表與深層結構、磁場、月球兩側的地理特徵，最終是要在月球建立「太空港」。

最特別是，「月神號」還準備了電視攝影機，將從月球向地球轉播「地球升起」的影像。讓只看過日升和月升的地球人，開開眼界。

印度在月初是先測試太空船在地球軌道運行及回收的能力，2008下半年則要發射衛星繞月兩年，先建立一套太空天線系統，為2010年的無人登月鋪路。

後起的韓國則找了俄國技術合作，目前已完成液體燃料助推火箭的測試，2008年試射第一具太空火箭，2010年要完成九枚衛星發射，第一名韓國太空人將在今年4月跟著俄國太空船升空。

連馬來西亞也開始訓練太空人，預計在2020年把人送上太空。

美保龍頭 建永久基地

眼見一堆人搶著上月球，美國太空總署在上個月就宣布，2024年美國要建立月球的永久基地，而且為確保太空世界龍頭地位，還找歐盟、中、日、印、俄等國訂出一套遊戲規則，包括制定協調制度、標準探月規模、電訊頻率管理，免得未來太空交通大亂。甚至也規畫了國際太空站上，各國太空艙要如何接在一起。

延伸閱讀

1.阿波羅登月／Alan Bean、Andrew Chaik／麥田
2.美麗的月球／Lan Graham／百年文化
3.追尋藍色星球─李傑信的太空夢／李傑信／新新聞
4.太空探索／費利西蒂／智能教育
5.太空探險／David Shayler／正傳

【2007/01/31/聯合報】                            [回標題]

流星》流星雨 彗星遺落的淚珠            【聯合報／記者李名揚】2006/11/29

突然看到流星劃過天際，有人會想到趕快許願，但也有不少人會問，為什麼流星有時只有一顆，有時卻會像緊接著要來的雙子座流星雨一樣，成群結隊？

流星：大氣摩擦→燃燒發光

會變成流星的「流星體」，原本是太空中的塵埃或較大固體顆粒，這些顆粒若離地球太近，會被地球的地心引力吸引，朝地球撞來；當它們經過地球大氣層時，會與大氣摩擦、燃燒發光，就成為流星。

流星和彗星看起來有點像，都拖著長長的尾巴，但尾巴來源完全不同。彗星是以長橢圓軌道繞行太陽的大型「髒雪球」，接近太陽時，夾雜著灰塵的冰雪受熱揮發，被太陽風推到遠離太陽的一端，就形成彗尾；流星尾巴則是流星體燒毀過程的光跡。

流星雨：地球通過流星體帶

雖然兩者完全不同，卻有密切關係；流星雨的材料，其實是彗星遺留在太空中的灰塵，數量多到一個程度就會形成「流星體帶」；當地球通過流星體帶，吸引大量流星體在短時間內落入大氣層燃燒，就形成流星雨。

某個彗星遺留的流星體帶，位置通常是固定的，只要地球每年公轉到這個位置，就會引來流星雨，所以每一群流星雨，一定在每年固定時間出現。若這顆彗星剛回歸不久，拋出的流星體比較多，流星雨規模就會較大；再過幾年，因已有很多流星體落到地球上，或是漂離地球公轉軌道，不再被地球吸引，流星雨規模就變小。

流星暴：每小時數千顆以上

流星雨未必永遠存在，有的彗星軌道因受大行星擾動，不再經過地球軌道附近，這個流星雨當然從此消失；但也有些原本離地球軌道很遠的彗星軌道，會被改變成和地球軌道接近，就產生新的流星雨。

已知流星雨約有200個，數量較多的「主要流星雨」約10來個；流星雨是以「每小時多少顆」來判別規模大小，以「每小時幾十顆到一百多顆」的最常見，這種流星每分鐘平均才兩、三顆，且分布範圍廣達整個天球，可能要出現好幾顆，才能看到一顆。

不過也有每小時數千顆甚至上萬顆的流星雨，這時「雨」已不足以形容，要改稱「流星暴」，2001年獅子座流星暴就達每小時數千顆，非常壯觀。

延伸閱讀

1.彗星與流星／莊天山、蔡章獻審定／銀禾文化

2.天文學／里賓卡／貓頭鷹

3.星空大搜密／東方編輯小組／台灣東方

4.星際遊俠—彗星的故事／David H. Levy／先覺

【2006/11/29 聯合報】                [回標題]

太陽噴發》美麗極光 怎樣產生的？                    【聯合報／記者李名揚／報導】2007/03/21

南北極都能看到極光，且各種顏色都可能出現。（聯合報系資料中心／提供）

美國太空總署（NASA）為解開極光之謎，前一陣子發射一枚載有五顆太陽觀測衛星火箭，NASA太空總署表示，這項計畫重點在研究太陽噴發對地球的影響，也有助協助保護商業衛星與太空中的人類，免受粒子輻射的不良影響。因太陽噴發形成的美麗極光，人類看它幾千年了，但是，科學家對它了解愈多，愈是擔心。

中央大學太空科學研究所教授郝玲妮指出，太陽已經活了50億年，未來還可以再活50億年，感覺上好像永恆，其實太陽中心並不平靜，而是不斷進行核融合反應，並不斷把反應產物往外推；估計大約是每秒有7000億公斤的氫，融合為6950億公斤的氦，這過程反應相當於50億顆氫彈爆炸，向外發出的能量，可提供美國人用9萬年。這些噴發物質和能量，是造成太陽系太空氣象變化的主因。

中大太空所教授劉正彥表示，太陽本身是電漿態。固態加能量變液態，再加能量變成氣態，再加就變電漿態，就是分子或原子中的電子解離出來。

太陽平常只會放出太陽光（電磁波）和太陽風（質子、電子等帶電粒子），但當兩顆太陽黑子碰撞爆炸時，就會放出「太陽閃焰（Ｘ射線、γ射線、紫外線）」及「日冕拋射物質（大型帶電電漿團）」。

黑子碰撞→閃焰襲衛星

太陽閃焰是太陽系最猛烈的爆發事件，威力相當於1000萬倍的火山爆發；太陽閃焰以光速前進，8分鐘就可到達地球，其中Ｘ射線和γ射線會被地球的電離層擋住，紫外線則被臭氧層擋住，所以對地表人類活動沒有影響，但會攻擊太空中的衛星、太空船、太空站，且可穿透太空人穿的太空衣。

日冕就是太陽大氣，因日食時看起來像皇冠而得名。日冕拋射物質可說是太陽的颱風所造成，這種颱風威力超強，能量相當於10萬個地球上的颱風，範圍則相當於30到40個地球，可拋射出100億噸幾百萬度的大型帶電電漿團，速度每秒4000公里，約數小時會到地球。

延伸閱讀

1.科學人2006年5月號／遠流
2.剖析太陽系／Stuart Ross／年輪文化
3.探索太陽，知多少？／學研管編輯部／學研館

【2007/03/21/聯合報】        [回標題]

天文望遠鏡》尋找宇宙鄰居 地球內外齊布局                      【聯合報／記者李承宇】 2008/03/19

Arecibo電波望遠鏡位於波多黎各，天線直徑305公尺，是世界上最大的電波望遠鏡，曾出現在許多電影場景中。圖／取自NAIC網站

這個望遠鏡主要在觀測0.3毫米到9毫米間的波段，解析度高達0.004角秒，比哈伯望遠鏡清晰10倍，而且成像的效率、速度將比現有的毫米、次毫米波望遠鏡快一萬倍。

電波望遠鏡常出現在電影場景。例如○○七電影「黃金眼」片尾出現的大型天線，就是波多黎各的Arecibo電波望遠鏡，天線直徑有305公尺，是世界上最大的電波望遠鏡；科幻片「接觸未來」（Contact）中，主角為了接收來自外太空的訊息，也曾利用位於美國的VLA（極大陣列望遠鏡）以及Arecibo。

光學望遠鏡 功能有限

中央大學天文所教授陳文屏指出，不論是「光學望遠鏡」或「電波望遠鏡」，都是「接收不同頻率的電磁波」。

電磁波依波長排列，包括：無線電、紅外線、可見光、紫外線、X射線，以及γ射線。

光學望遠鏡能夠觀測到的只有可見光、紅外線、紫外線等頻率。但太空電磁波在通過進入大氣層時，只有無線電波與可見光可以到達海平面，紫外線會被臭氧層吸收；X射線與γ射線則會被氧與氮等分子吸收，所以觀測紫外線、X射線與γ射線的天文望遠鏡需要發射到太空中。近紅外線雖然會被水分子及二氧化碳分子吸收，但在高山上還是能觀測到，所以世界上有許多天文台都建在高山地區。

觀測冷宇宙 要靠次毫米

中央研究院天文所助研究員呂聖元說，傳統的電波望遠鏡，觀察的波段約在數公分到數十公尺之間，七○年代後發展出毫米波望遠鏡；最新發展是次毫米波段的望遠鏡，台灣即將參與的AL-MA計畫主要就是觀測此波段。 呂聖元解釋，毫米、次毫米波望遠鏡，主要在觀測「比較冷的宇宙」，比如像是宇宙背景輻射，大約只有絕對溫度3度（攝氏零下270度）；此外，一些正在形成的恆星、行星系統也大約只有絕對溫度10度左右。

從宇宙訊號 找生命起源

呂聖元說，雖然電波望遠鏡呈現的影像沒有光學望遠鏡拍得那麼漂亮，但是它可以補足光學望遠鏡所看不到的東西。他舉例說，如果要研究正在形成的恆星及行星時，這些原恆星、原行星都會被宇宙中的雲氣、塵埃所包覆，所發出的可見光無法穿透。

但是其發出的毫米、次毫米波訊號，波長較可見光長，可以繞射，不會被塵埃所吸收，所以可以被毫米、次毫米波望遠鏡所觀測到，因此這些望遠鏡是研究原恆星、原行星的利器，對探究太陽系的起源、生命的起源都有很大的幫助。

【2008-03-19/聯合報/C4版/文教】     [回標題]

天文望遠鏡》哈伯望遠鏡 親睹彗星撞木星           【聯合報／記者李承宇】 2008/03/19

在天文望遠鏡中，最為一般人所熟知的莫過於哈伯望遠鏡（Hubble Space Telescope）。它是由歐洲太空總署（ESA）和美國航空暨太空總署（NASA）的合作計畫，在1990年將一具2.4公尺口徑的反射式光學望遠鏡發射到太空中，置於距地球約600公里的軌道上。

其實天文學家在1940年代就構思將望遠鏡置於地球大氣層之外的太空中。中央大學天文所教授陳文屏解釋，把天文望遠鏡放在太空中，主要是避免大氣層對觀測所造成的干擾。

陳文屏形容，「空氣就像是水一樣的流體」，當光線透過大氣層時，會受到大氣層擾動的干擾，就像人在游泳的時候，從水下看水面上的燈光會有晃動的感覺；而我們常常看到星星「一閃一閃亮」的，就是大氣擾動所造成的。

所以良好的天文觀測地點應該是在氣流穩定的高海拔山上，將望遠鏡放到太空中更可以避免大氣層的干擾而觀測到更清晰的影像。

哈伯望遠鏡主要觀測的波段包括紅外線、可見光以及遠紫外線等，它在1994年成功觀測到休梅克—李維9號彗星撞擊木星；且許多觀測結果也支持了黑洞存在於星系中心的理論，這些觀測都是哈伯望遠鏡對天文學上的重要貢獻。

哈伯望遠鏡的命名是為了紀念美國天文學家哈伯（Edwin Powell Hubble）。他發現大多數星系都有紅移的現象，於是在1929年提出哈伯定律，是宇宙膨脹說的有力證據。

【2008-03-19/聯合報/C4版/文教】[回標題]

太空一擊》太空爭霸戰 先練打衛星       【聯合報／記者李志德】2008/03/05

（圖片／取自美國國防部網站）

看在國際政治觀察家的眼中，美國這次擊落報廢間諜衛星「US193 」的行動，無疑是針對去年1月11日，中國軍方從西昌衛星中心，發射一枚「開拓者」彈道飛彈，擊中在地表上空850公里的「風雲一號」氣象衛星。中美兩強，分別藉著擊落衛星展現「太空戰」的實力。

中國打衛星 命中不難

如何利用飛彈擊落衛星？一位曾參與台灣飛彈防禦實務工作的學者受訪時表示，美、中兩國的方法略有不同。

首先是「目標獲得」，也就是如何知道要射擊的目標衛星的位置和動態？他指出，中國射下的衛星是接近報廢，但仍有工作能力的衛星，由於它仍在軌道上穩定運動，因此解算彈道並不困難，只要算準時間打出飛彈，命中並不困難。

運動不穩 美軍難度高

相對的，美軍「射星」的行動難度就比中國要高，因為目標衛星是向下墜落中，過程仍會受到大氣流動、浮力的影響，因此雖然大略可以算出軌道，但運動方式並不穩定。這位學者說，美國是用另一顆高軌道的衛星監控「US193」，將訊息即時傳回位於美國本土的北美防空司令部，再比對海基長程雷達傳回的資訊，確定後把「US193」的位置和狀態傳給待命射擊的伊利湖號。

至於擊落衛星使用的飛彈，學者分析，中共的「開拓者」系列飛彈，是由航太載具改造，基本上屬於太空裝備；但美國使用的，是反彈道飛彈的標準三型飛彈，兩相比較，中共這次行動的成本較高。

通聯訊號 勝戰關鍵

這位學者說，不論是通訊、導航、數據傳輸或偵察，先進國家軍隊對衛星的依賴與日俱增，也就增加衛星遭到攻擊的風險。攻擊衛星的方法有兩種：「軟殺」是干擾或遮蔽衛星與地面的通聯訊號；「硬殺」則是利用飛彈、雷射直接破壞衛星。學者指出，未來先進國家間一旦開戰，偵察和導航衛星，勢必成為敵軍最優先獵殺的目標，「偵察是軍隊的眼睛，導航是軍隊的腦神經，一個人若眼睛瞎了、腦神經被打壞了，還有辦法跟人家打架嗎？」

上述學者認為，從這場中、美在太空中的較勁，可以看出未來兩國交鋒，第一波攻擊的目標，將由機場、港口、發電廠這類的重工業設施，轉向大氣層外，在軌道上運行的衛星。

太空，將成為未來戰爭的新珍珠港！

【2008-03-05/聯合報】[回標題]

太空一擊》你Q我A                【聯合報╱本報訊】2008/03/05

圖片／取自美國國防部網站

Ans：人類太空發展史上第一枚人造衛星是由前蘇聯製造、發射，它被命名為「史普尼克一號」（Sputnick 1），1957年10月4日成功從位於哈薩克的基地發射升空。蘇聯成功發射衛星後，舉世震驚，美國在隔年10月緊跟著成立「國家航空暨太空總署」，英文縮寫為NASA。

Q2：火箭是誰發明的？

Ans：最早設想、論證火箭這種飛行器的，是美國物理學家高達（Robert Goddard），他在1926年3月16日，成功地發射世界上第一枚液態燃料火箭。

但是真正建造出實用火箭的，則是德國科學家維納馮布朗所領導的團隊，二次世界大戰時，他為納粹德國建造了V-2火箭，成為日後所有火箭的藍本。

[回標題]

星系黑勢力》太空暴力 黑洞噴流大欺小       【本報記者楊正敏】2008/01/09

黑洞噴發想像圖。（圖／取材自NASA）

這起太空事件發生在距離地球14億光年外，代號「3C321」的雙星系系統，這個系統有兩個星系，其中較大的星系稱為「死星星系」，由星系中心的黑洞噴出強大的粒子噴流。

噴流撞擊 滅絕或成巨星

根據美國太空總署的資料，粒子噴流衝撞到鄰近星系時，爆出明亮光點，部分能量消失。噴流的速度接近光速，寬度達1000光年，從源生點奔馳到一到兩百萬光年。

科學家認為，這樣的太空現象好壞目前沒有定論，可能導致鄰近行星上演化出的生命大批滅絕；但是也有可能注入巨大能量及輻射，可能形成不少新恆星及行星。

黑洞發射粒子噴流射中鄰近星系，就有如科幻小說中的情節。

黑洞噴發實際情形。（圖／取材自NASA）

黑洞質量 太陽3億倍

1997年，美國太空總署發現在距地球5000萬光年的M84星系中心處，有顆約太陽3億倍質量的黑洞正像煙火般噴出大量物質，接下來天文學家利用哈柏望遠鏡和歐洲的紅外線太空望遠鏡，陸續發現黑洞都有像煙火的噴流現象。

台灣大學物理系教授吳俊輝解釋，黑洞的粒子噴流是當粒子加速到高速時，在劇烈高速下產生的物理作用，黑洞的質量夠大時，就可能產生。

宇宙中的物質主要有五種：光子、微中子、暗物質、重子和暗能量。前二者組成光，暗物質和重子會受重力吸引，其中重子則會形成帶電粒子；暗物質不會。而暗能量是萬有斥力，也是讓宇宙加速膨脹的力量。

吳俊輝表示，黑洞不是洞，而是一個強大的引力場，它會把附近的物質吸引進去，就是暗物質和重子。一般相信，黑洞會吞噬物體，但其實是慢慢把周圍的東西吸到中心去，就像洗臉台的水往中心流。

當物質被黑洞吸引接近中心時，會產生非常高的加速，此時粒子帶電，產生電磁場，旋轉夠快，能量夠強時，電磁場會變得非常強，這個強力的電磁場強到足以抵抗黑洞本身的引力，帶電粒子就會沿著電磁場被往外拋，力量之大，粒子甚至可以被拋到星系之外。

黑洞哪裡找 放射線帶路

吳俊輝說，物質往中間流動時，當有一點點的不均勻，就會有渦流產生，黑洞慢慢把周圍的物質往裡吸時，會把物質暫存在旁邊，形成所謂的「吸積盤」，再慢慢吞噬進去。

在吸積盤裡的物質在快要被黑洞吸進去時，會因高速的碰撞摩擦產生熱，熱到一定程度就會產生Ｘ射線和伽瑪射線，吳俊輝形容，這是物質要被吞噬前的「曇花一現」。由於Ｘ射線非常靠近黑洞，研究Ｘ射線發射隨時間的變化方式，提供研究黑洞行為的一個好方法。

他說，粒子噴流是物質被拋出去；Ｘ射線則是物質被吸進去前的大量能量的釋放，兩者原理不同，有可能伴隨發生。

黑洞的「星系暴力」，跟科幻小說的情節有異曲同工之妙，現實狀況中是否可能拿來發展成武器。

吳俊輝說，利用同步加速器可以模擬黑洞射出粒子噴流時的能量，但離要當成武器來用，還差得遠呢！

【2008-01-09/聯合報】[回標題]

太空夢》離子推進 征空更有效率       【聯合報╱本報記者楊正敏】2007/10/31

長征三號火箭，載著中國第一顆探月衛星「嫦娥」奔向月球。

太空科技的日新月異，使得愈來愈多的國家有能力加入探索太空的行列，人類對浩翰宇宙的探索也有愈來愈多的可能性，無論是太空旅行或對其他太陽系行星進行研究，都不再是夢想。

成功大學航太中心主任趙怡欽說，要上太空，第一就是要脫離地心引力，飛出大氣層，需要強大的爆發力，將火箭打到空中，飛到外太空。

太空飛行夢 續航要夠力

中國首枚探月衛星嫦娥一號在這個月發射成功，其運用液體燃料火箭，讓衛星發射成功。（路透檔案照）

火箭能升空飛行，是利用牛頓運動定律中的「作用力與反作用力」原理──就是將引擎內的燃料燃燒後產生的高壓氣體，經由噴嘴快速噴出，使火箭向前推進。換言之，作用力把氣體向外噴出，反作用力推進火箭。

趙怡欽說，早年用氣體壓縮產生反作用力，但效率低，推很多質量，物體才前進一點點。但加一點燃料產生化學反應，分解出熱，就能比壓縮氣體產生更大單位推力，這類就是化學推進器。

化學推進器只用一種燃料的，稱為單基推進；使用複合燃料，則稱為雙基推進。而燃料可分固態與液態，固態燃料混合氧化劑後稱固態推進劑，以此推進的火箭就是「固態推進劑火箭」，太空梭是以此為推進器。

固態燃料 大火箭才夠裝

趙怡欽說，火箭、太空船要應付長程的旅程，要飛到火星再回來地球，若是用傳統的固態燃料引擎，一定要把火箭造得很大才夠裝，但火箭大引力就強，又要推力更大的推進器才能把火箭打上天空，因此研究更有效率的推進器，就成了現在科學家的挑戰之一，也因此，推進器從化學時代，邁向了電子時代。

電子推進器持久有效率，只要有很少的燃料，就可以產生很大的單位質量推力。趙怡欽說，像到火星，一飛好幾個月，是用電子推進，大概50公斤的燃料就已經足夠。

離子引擎 讓太陽轉電力

目前已經相當普遍的離子引擎，也是屬於電子推進。一九九八年美國太空總署發射的「深空一號」太空船，就是用離子引擎，它是以太陽能電池將太陽轉成電力，使用兩個中空的陰極管聚集電子，引擎周圍覆有磁極，在引擎內部形成磁場。

電子經由陰極管進入磁場，接著燃料器輸入氙，引擎前部的陰極管射出電子，以電子撞擊氙原子，使得氙原子的電子脫離原有的分子軌道而離子化，在引擎內部產生「電漿」。

引擎後面有成對的金屬柵極，電位差達1280伏特，就會對氙離子產生作用力，使氙離子加速，以每秒十萬公里的速度通過這個電場，產生離子束，經由引擎後方的推進器排出，就會產生反作用力，使載體前進。

趙怡欽說，電子推進之所以效率高是因為電子比一般的分子小很多，電子運動的速度快，跟光的速度差不多，因此利用電磁加速後，能產生很大的推力。

除了離子引擎，太陽帆也是目前科學界研究的重點，只是現在還沒有成功。

趙怡欽說，太陽帆是用光。他說，光的粒子會移動，就像風一樣，打到帆上就有壓力，雖然力量不大，但在太空中沒有地表的阻力，就可以帶動太空船，這是最節省的一個太空旅行的方式。

但他說，在地表上都有阻力，很難模擬太空的環境，2005年發射的第一艘太陽能風帆太空船「宇宙一號」，最後宣告失敗。

光電技術 盼省更多燃料

趙怡欽說，推進技術的進步，將使遨遊太空不再是夢想。未來可能會結合化學、光、電等技術，打造出最有效率的太空載具，理想的狀態下是只帶足夠燃料，再到火星取能源，再返回地球。

過去掌握在美俄手上的技術，也已逐漸釋出，趙怡欽說，離子引擎的造價並不高，現在許多第三世界國家也可以取得，甚至負擔得起，因此將再掀起一陣探空的熱潮。

【2007-10-31/聯合報/C4版/文教】[回標題]

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