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天燈該不該被管制?文化遇上經濟、環保的難題

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2016/10/10 ・4474字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

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文/張蓉安|自由寫手,目前是名埋首書堆的英國博物館學碩士,主修哲學、數位內容科技為血肉填補。關心領域龐雜,短期目標是成為具生產力的世界份子。想養貓,可必須先遇到一隻。

編按:在介紹過天燈的歷史與飛行方式之後,泛科學訪問了平溪當地居民與清潔隊、當地商家、「平溪商圈發展協會」的理事長王肇經、《看見台灣》紀錄片導演齊柏林、台灣蠻野心足生態協會主任楊士慧、環境品質文教基金會董事長謝英士,以及新北市觀光局,希望能呈現各方對天燈議題的想法。

2013 年,世界最大英文旅遊出版公司 Fodor’s 將臺灣的「平溪天燈節」選為「死前必去的 14 個節慶」之一。隨時代變化,天燈從過去擔任平溪居民傳遞「平安訊息」的信物,逐漸轉變為當地特有文化與共同記憶。

90 年代,地方青年與政府一同推廣天燈作為平溪的文化象徵,結合地域發展,企圖讓天燈作為平溪產業的重要一環;消防法條例增修後,也從社會安全角度重新規劃,確認平溪為全臺唯一能施放天燈之區域,天燈從文化衍伸至觀光與經濟,為平溪帶來新的產業能量。

然而,近幾年民眾對於環境檢視的意識漸高,加上國內與國際多方旅客湧入腹地狹小的平溪,「過度施放天燈」與「環境破壞」開始成為不少人熱切討論的議題。

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平溪天燈節曾被 Fodor’s Travel 選為死前必去的節慶之一。圖/Jirka Matousek @ Flickr

當「不要再去平溪放天燈了!」成為一種呼籲

一般假日遊客如織,到了元宵節、春節等連續假期更是水瀉不通,受到國際注意的「平溪燈節」更結合了火車一日券、台灣好行觀光巴士等方案,也將天燈施放活動拉到更高的舉辦層級與規模。

如此發展觀光的同時,不少人提出其對環境的破壞,但實際情況究竟如何?真的如前些年網路上流傳漫山遍野的天燈殘骸照片一樣駭人嗎?在這個議題上又有哪些還沒被釐清的部分呢?

《天燈的飛行》一文中,我們討論過在符合現行規範下之天燈的飛行能力,可初步排除天燈「長途跋涉」到關渡甚至花蓮的問題,接下來將從回收、垃圾與管制幾個方面,討論對天燈施放的疑慮。

被回收的天燈:材質可腐爛,人力待徵召

「天燈為什麼有那麼多人喜歡?它是鼓舞人心的,看了祈福燈,會對人心寄予希望,天燈對人心的撫慰強而有力,文化傳承很重要,我並不覺得要把這項活動完全消滅。」紀錄片《看見台灣》導演齊柏林受訪時表示。

「好比煙火,世界各地都在放煙火,這個快樂並不能用金錢衡量,該思考的是怎樣在放煙火時,把它對環境的影響降到最小?」他並提到從材質改良出發,或許是一個解法。

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天燈的原料,包含紙與竹框都能回收。有些人認為天燈的材質是塑膠、或在紙外層塗塑料,但實際上這並不符合成本(在一個天燈售價 150 元的前提下);目前的處理方式是以高壓壓製,使其較不易透水,材質仍為可腐爛的棉紙。

目前的回收機制則主要分為兩部分:民眾撿拾定期淨山

制度方面,環保局平日會定期辦理回收天燈紙活動,民眾能以天燈紙兌換新北市專用垃圾袋或衛生紙,另外也與當地商家配合,以「1 張天燈殘紙 1 元」在特約商店換購店內商品或折抵店內消費。當然,若天燈卡在樹梢或野徑中,難以徒步徒手撿拾、需要專業器械,這時便需透過由消防單位與地方協會共同組織的「淨山活動」補足,目前的頻率是一年兩次。

「當地的阿公阿嬤上山工作時會順手撿,經過去框整理後,商圈會回購天燈框、轉賣給當地商家;天燈紙則是每個禮拜三下午由清潔隊回收。」平溪商圈發展協會的理事長王肇經先生表示,「不過淨山是非常大規模而耗費體力的事情,需要號召更多年輕人加入。」

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成為垃圾的天燈:

網路散播的速度與範圍,比天燈更快而遠

你可能看過網路流傳大批天燈掉落在山野與樹林間的畫面,這些照片和其他怵目驚心的消息一樣容易受矚目、流傳,平溪天燈的形象也的確遭到影響。

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民眾淨山撿拾天燈。圖/Ting Cheng @ Flickr

當地商圈推手王肇經對此表示,「並非這幾年才出現『天燈不環保』的聲音,但天燈節實施這麼多年,也沒造成什麼大問題。」

平溪當地清潔隊員高大哥也認為,「要百分之百撿回來的確不太可能,不過天燈殘骸撿一個算一個、(擠兌生活用品政策)多少補貼一點家用,就這點來說大家回收天燈的意願蠻高。不過天燈本身設計飛不遠,材質也容易腐爛,對環境的影響可能沒那麼嚴重。」

觀光局旅遊科科長李力行則以跨年做比喻,「跨年晚會倒數的那一刻也有很多垃圾,但我們不會因此覺得要停辦。節慶活動的確會帶來人潮與垃圾,當然在天燈節結束時是會有滿坑滿谷的天燈殘骸,但後面配套措施有日常回收與年度淨山。只能說照片是畫面,卻不一定能解釋後面的故事。」

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天燈到底該不該「管制」?

觀光局:公權力介入私領域,需符合比例原則

我們先回過頭來看看法規。

民國 95 年,疑似因天燈飛落中正機場滑行道旁的草皮引起火警,為維護公共安全,內政部消防署與中央部會、各縣市共同研擬,修正消防法第 14 條,將施放天燈增列為易生災害之行為,須經主管機關許可,始得為之,同時規定天燈規格不應超過「底座直徑 60 公分、高度 130 公分、外圍 360 公分」,並授權直轄市、縣(市)主管機關依據地區特性,制定管理天燈施放安全之自治法規

以此為基礎,新北市府訂定《新北市天燈施放管理辦法,將地理環境特殊(四面環山且平均濕度達 75-80%)且承載文化及觀光產業的平溪設為天燈施放專區,可施放區域為地勢較平緩的「師功橋到十分遊客中心、106 號縣道基隆河流域沿岸周界範圍二百公尺內」,全長約 17 公里範圍,且規定晚間十點至隔天早上六點為「禁止施放時段」。

以上可以看出,平溪成為全台第一(且目前唯一)的天燈施放專區,除了文化產業,也納入了環境條件的考量。而規範了天燈本身、施放地區與時間,剩下最受爭議的項目大概就是「數量」了。

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「紐西蘭的『海邊蛤蜊撿拾』活動,就有限制參與者一天能撿拾多少,天燈既然商業化了,材質之外,總量管制或許也是個辦法。」齊柏林導演表示。

「雖然現在的規範看起來嚴謹,但有些細節不夠精緻,例如販賣天燈是否開立發票?回收了多少?另外多少人在天燈這個產業裡?統計數據又是怎麼計算出來的?」台灣蠻野心足生態協會的楊士慧主任也說,「落實方法才是重點,方式包含從前端確認賣出多少、材質確定環保,應該研究這些數據並且概括性地去看政策環評,在安全環保無虞的情況下,做政策的 review,找到衝擊最低的執行方式。」

從前頭分析、後端追蹤、數據統計做出「數量」上的控管,是不少對天燈施放存有疑慮者的想法。對此,新北市觀光局局長陳國君表示,或許我們應該試著釐清,為什麼要管制?

「從平溪的環境來看,這 20 多年來平溪的森林並未因為施放天燈而有差異,例如樹木減少或被燒毀;土地也沒有因此受到汙染、影響到居民的健康。而網路上一些天燈過量、過度商業化這些說法,也沒有解釋到何謂『過量』以及『過度商業化』,政府要限制人民,要有明確的依據,不能只憑『感覺』。」

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而關於讓商家開立統一發票,方便政府或協會掌握天燈數量,觀光局也持保留態度,他們解釋:「目前平溪的商家規模大多很小,按目前規定是免開統一發票的,是否要為了天燈販售設立一個特殊規定,要求販賣天燈就要開統一發票?實際上是否有辦法執行?恐怕都還需要討論。」

新北市觀光旅遊局的鄭大成補充,政府要介入並限制、變更民眾權利,都得經過很嚴謹的程序,且需有明確的科學證據,例如對人體、環境已造成危害,或是很嚴重的事實,譬如嚴重森林大火,才有可能限制當地不能販賣或施放天燈。「再者,平溪天燈不像六輕工業區、焚化爐等屬於公共建設,而是因為歷史脈絡存在的地方產業,如果要限制一地區人民的生計方式,公權力必須要先思考的是比例原則、思考為什麼必須限制,並非任意『管制』天燈的施放數量。」

永續平溪:找尋文化、經濟、環保的平衡點

「當然,對天燈有疑慮,並不是要完全停止天燈產業,而是希望能有經過深思的天燈活動。應該要提供更多溝通機會,例如開公民論壇、了解各方意見,再思考怎麼樣制定可以落實的辦法。」── 楊士慧主任

不只是平溪,許多致力發展觀光的區域都會面臨類似的難題,針對這樣的困境,環境品質文教基金會的謝英士律師認為,從「造成汙染就是不好」的環境立場、或單純以經濟角度「由公部門配合商家」都不夠全面。他說,「如果不以既定價值作為框架,而嘗試著以永續性來思考,就需要在經濟、社會與環境達到平衡狀態。比如價值和資產有沒有辦法分享給全部人?好的環境資產不能忽略在地,但也不是全部都是在地的,建議設定一些機制,讓平溪觀光促進的收益,能合理落實到地方。重點是,利益不會自己分配,需要法律基礎,才能為各方帶來效益。」

而「溝通」也是政府目前努力的方向。觀光局提到,其實平溪當地也會害怕面對來自外界、包含了主觀或資訊不足的批評與質疑。

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「我們也在一直努力促進對話,從內部討論做起,希望未來能舉辦如公共的說明會或論壇,讓在地與關心這個議題的外界可以更了解彼此的想法。」李力行科長認為平溪內部需要溝通、內部與外界的連結也同等重要,透過定期而穩定的交流,能夠更加凝聚平溪的團體意識。

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早年發展煤礦業的平溪,現在幾乎仰賴觀光收益。圖/Christophe Delaere @ Flickr

平溪的天燈馳名國際,世界各地的遊客湧入小小山城,然而北台灣海岸線與山城的產業發展與先天的地理限制息息相關,早年發展煤礦業的平溪,現在幾乎仰賴天燈帶來的觀光收益。

遊客前進平溪放天燈,除了「體驗」在地居民的共同記憶,更「創造」當地人的生計來源。

政府的角度希望平溪當地能形成更完整的意見與意識,在內外溝通的過程中,朝著兼顧天燈「商業行為」與天燈「文化維繫」的雙向發展,觀光局認為觀光與文化是一體兩面的,有文化底藴的地域才具有觀光價值。

腹地狹小加上產業受限,讓「天燈」的存廢直接牽動平溪命脈,「被認為」過度施放也是既存事實,這對平溪的天燈產業發展也肯定不具正面效果。在時代的演變下,天燈已不再只是平溪人兒時的記憶,施放天燈所引發的討論更是跨足了文化、經濟與環保三方的難題。就如同套上竹框的天燈,仍需要放天燈的人們齊力才能抓起燈頭四角和底部竹框,促使平溪居民與外界溝通與合力討論,僅是第一步,達成各方共識和找出行動方案,才有辦法點燃中心的金紙,讓天燈平穩起飛,順利降落。

——————

你放過天燈嗎?當天燈冉冉升空,隨之而上的是我們的心願,不過同時升起的還有大眾對於放天燈不環保、製造垃圾的質疑聲浪。本專題從科學、環保、歷史角度切入,嘗試探討天燈目前面臨的問題與解決的可能方向。本專題由泛創特工企劃執行,新北市觀光局委託。

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揭密突破製程極限的關鍵技術——原子層沉積
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/08/30 ・3409字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文由 ASM 委託,泛科學企劃執行。 

以人類現在的科技,我們能精準打造出每一面牆只有原子厚度的房子嗎?在半導體的世界,我們做到了!

如果將半導體製程比喻為蓋房子,「薄膜製程」就像是在晶片上堆砌層層疊疊的磚塊,透過「微影製程」映照出房間布局 — 也就是電路,再經過蝕刻步驟雕出一格格的房間 — 電晶體,最終形成我們熟悉的晶片。為了打造出效能更強大的晶片,我們必須在晶片這棟「房子」大小不變的情況下,塞進更多如同「房間」的電晶體。

因此,半導體產業內的各家大廠不斷拿出壓箱寶,一下發展環繞式閘極、3D封裝等新設計。一下引入極紫外曝光機,來刻出更微小的電路。但別忘記,要做出這些複雜的設計,你都要先有好的基底,也就是要先能在晶圓上沉積出一層層只有數層原子厚度的材料。

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現在,這道薄膜製程成了電晶體微縮的一大關鍵。原子是物質組成的基本單位,直徑約0.1奈米,等於一根頭髮一百萬分之一的寬度。我們該怎麼精準地做出最薄只有原子厚度,而且還要長得非常均勻的薄膜,例如說3奈米就必須是3奈米,不能多也不能少?

這唯一的方法就是原子層沉積技術(ALD,Atomic Layer Deposition)。

蓋房子的第一步是什麼?沒錯,就是畫設計圖。只不過,在半導體的世界裡,我們不需要大興土木,就能將複雜的電路設計圖直接印到晶圓沉積的材料上,形成錯綜複雜的電路 — 這就是晶片製造的最重要的一環「微影製程」。

首先,工程師會在晶圓上製造二氧化矽或氮化矽絕緣層,進行第一次沉積,放上我們想要的材料。接著,為了在這層材料上雕出我們想要的電路圖案,會再塗上光阻劑,並且透過「曝光」,讓光阻劑只留下我們要的圖案。一次的循環完成後,就會換個材料,重複沉積、曝光、蝕刻的流程,這就像蓋房子一樣,由下而上,蓋出每個樓層,最後建成摩天大樓。

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薄膜沉積是關鍵第一步,基底的品質決定晶片的穩定性。但你知道嗎?不只是堆砌磚塊有很多種方式,薄膜沉積也有多樣化的選擇!在「薄膜製程」中,材料學家開發了許多種選擇來處理這項任務。薄膜製程大致可分為物理和化學兩類,物理的薄膜製程包括蒸鍍、濺鍍、離子鍍、物理氣相沉積、脈衝雷射沉積、分子束磊晶等方式。化學的薄膜製程包括化學氣相沉積、化學液相沉積等方式。不同材料和溫度條件會選擇不同的方法。

二氧化矽、碳化矽、氮化矽這些半導體材料,特別適合使用化學氣相沉積法(CVD, Chemical Vapor Deposition)。CVD 的過程也不難,氫氣、氬氣這些用來攜帶原料的「載氣」,會帶著要參與反應的氣體或原料蒸氣進入反應室。當兩種以上的原料在此混和,便會在已被加熱的目標基材上產生化學反應,逐漸在晶圓表面上長出我們的目標材料。

如果我們想增強半導體晶片的工作效能呢?那麼你會需要 CVD 衍生的磊晶(Epitaxy)技術!磊晶的過程就像是在為房子打「地基」,只不過這個地基的每一個「磚塊」只有原子或分子大小。透過磊晶,我們能在矽晶圓上長出一層完美的矽晶體基底層,並確保這兩層矽的晶格大小一致且工整對齊,這樣我們建造出來的摩天大樓就有最穩固、扎實的基礎。磊晶技術的精度也是各公司技術的重點。

雖然 CVD 是我們最常見的薄膜沉積技術,但隨著摩爾定律的推進,發展 3D、複雜結構的電晶體構造,薄膜也開始需要順著結構彎曲,並且追求精度更高、更一致的品質。這時 CVD 就顯得力有未逮。

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並不是說 CVD 不能用,實際上,不管是 CVD 還是其他薄膜製程技術,在半導體製程中仍占有重要地位。但重點是,隨著更小的半導體節點競爭愈發激烈,電晶體的設計也開始如下圖演變。

圖/Shutterstock

看出來差別了嗎?沒錯,就是構造越變越複雜!這根本是對薄膜沉積技術的一大考驗。

舉例來說,如果要用 CVD 技術在如此複雜的結構上沉積材料,就會出現像是清洗杯子底部時,有些地方沾不太到洗碗精的狀況。如果一口氣加大洗碗精的用量,雖然對杯子來說沒事,但對半導體來說,那些最靠近表層的地方,就會長出明顯比其他地方厚的材料。

該怎麼解決這個問題呢?

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CVD 容易在複雜結構出現薄膜厚度不均的問題。圖/ASM

材料學家的思路是,要找到一種方法,讓這層薄膜長到特定厚度時就停止繼續生長,這樣就能確保各處的薄膜厚度均勻。這種方法稱為 ALD,原子層沉積,顧名思義,以原子層為單位進行沉積。其實,ALD 就是 CVD 的改良版,最大的差異在所選用的化學氣體前驅物有著顯著的「自我侷限現象」,讓我們可以精準控制每次都只鋪上一層原子的厚度,並且將一步驟的反應拆為兩步驟。

在 ALD 的第一階段,我們先注入含有 A 成分的前驅物與基板表面反應。在這一步,要確保前驅物只會與基板產生反應,而不會不斷疊加,這樣,形成的薄膜,就絕對只有一層原子的厚度。反應會隨著表面空間的飽和而逐漸停止,這就稱為自我侷限現象。此時,我們可以通入惰性氣體將多餘的前驅物和副產物去除。在第二階段,我們再注入含有 B 成分的化學氣體,與早已附著在基材上的 A 成分反應,合成為我們的目標材料。

透過交替特殊氣體分子注入與多餘氣體分子去除的化學循環反應,將材料一層一層均勻包覆在關鍵零組件表面,每次沉積一個原子層的薄膜,我們就能實現極為精準的表面控制。

你知道 ALD 領域的龍頭廠商是誰嗎?這個隱形冠軍就是 ASM!ASM 是一家擁有 50 年歷史的全球領先半導體設備製造廠商,自 1968 年,Arthur del Prado 於荷蘭創立 ASM 以來,ASM 一直都致力於推進半導體製程先進技術。2007 年,ASM 的產品 Pulsar ALD 更是成為首個運用在量產高介電常數金屬閘極邏輯裝置的沉積設備。至今 ASM 不僅在 ALD 市場佔有超過 55% 的市佔率,也在 PECVD、磊晶等領域有著舉足輕重的重要性。

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ASM 一直持續在快速成長,現在在北美、歐洲、及亞洲等地都設有技術研發與製造中心,營運據點廣布於全球 15 個地區。ASM 也很看重有「矽島」之稱的台灣市場,目前已在台灣深耕 18 年,於新竹、台中、林口、台南皆設有辦公室,並且在 2023 年於南科設立培訓中心,高雄辦公室也將於今年年底開幕!

當然,ALD 也不是薄膜製程的終點。

ASM 是一家擁有 50 年歷史的全球領先半導體設備製造廠商。圖/ASM

最後,ASM 即將出席由國際半導體產業協會主辦的 SEMICON Taiwan 策略材料高峰論壇和人才培育論壇,就在 9 月 5 號的南港展覽館。如果你想掌握半導體產業的最新趨勢,絕對不能錯過!

圖片來源/ASM

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美國將玉米乙醇列入 SAF 前瞻政策,它真的能拯救燃料業的高碳排處境嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/06 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 美國穀物協會 委託,泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎?

2007 年,從台北的八座加油站開始,民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3,指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示,則代表不同濃度,最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10,巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

圖片來源:Hanskeuken / Wikipedia

為什麼要加酒精呢?

單論玉米乙醇來說,碳排放趨近於零。為什麼呢?因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟,接著被採收,發酵成為玉米乙醇,最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環,淨排放都是 0,是個零碳的好燃料來源。

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圖片來源:shutterstock

當然,我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此,美國農業部經過評估分析,2017 發表的報告指出,玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF(永續航空燃料)前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%,而根據國際民用航空組織(ICAO)的預測,這個數字還會成長,2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF,開始成為航空業減碳的關鍵,及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續,都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高,以食用油為原料進行氫化的 HEFA,以及酒精航空燃料 ATJ(alcohol-to-jet)。

圖片來源:shutterstock

每種燃料的原料都不相同,因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料,因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油,再進行「氫化」。

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就引擎來說,我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵,以氫原子佔據這些鍵結,讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高,不易氧化,適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯,接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵,成為長鏈烷烴,性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化,但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外,HEFA 取用的油品來源來自餐廳,雖然是幫助廢油循環使用的好方法,但供應多少比較不穩定。相對的,因為 ATJ 來源是玉米等穀物,通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產,因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF,都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息,例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100% 的 SAF 燃料完成飛行,締下創舉。

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圖片來源:shutterstock

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析,在所有交通工具的碳排放中,航空業佔了其中的 12%,而公路交通則占了 77%。沒錯,航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%,但真正最大宗的碳排來源,還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢?有人擔心,酒精可能會吸收空氣中的水氣,對機械設備造成影響?

其實也不用那麼擔心,畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅,來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說,酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑,當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查,結果發現,由於 E10 汽油摻雜的比例非常低,和傳統汽油的化學性質差異非常小,這 50 年來的車輛,只要符合國際標準製造,都與 E10 汽油完全相容。

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解惑:這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎?

在環保議題裡,這種原本以為是一片好心,最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範,例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明,生質乙醇等生物燃料確實有持續性,但必須符合「永續」的標準,並且因為使用的原料是穀物,因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是,隨著目標變明確,專門生產生質酒精的玉米需求增加,這也帶動品種的改良。在美國,玉米產量連年提高,種植總面積卻緩步下降,避開了與糧爭地的問題。

另外,單位面積產量增加,也進一步降低收穫與運輸的複雜度,總碳排量也觀察到下降的趨勢,讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭,低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外,生質燃料車,是否也是個值得加碼投資的方向?

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參考資料

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獨佔先「機」?無人機如何改變全球戰爭與經濟版圖?
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・2024/08/26 ・2342字 ・閱讀時間約 4 分鐘

在現代戰爭中,無人機的角色越來越不可忽視。從俄烏戰爭到中東衝突,無人機已經從戰場的輔助工具,逐步成為戰術的核心力量。例如,伊朗對以色列的空襲,以及胡塞組織在紅海對美軍的攻擊,無人機的身影隨處可見。這些無人機不僅成本低廉,還具有驚人的靈活性,從偵查、干擾到實施精確打擊,它們的功能無所不包。

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舉例來說,在 2024 年 4 月伊朗對以色列的空襲中,伊朗發射了 170 架無人機與數百枚導彈。雖然以色列防空系統成功攔截了絕大部分攻擊,但一枚防空導彈的成本往往是無人機的數倍甚至數十倍。同樣的情況發生在 2023 年底,胡塞組織利用僅需 2000 美元的無人機攻擊美國驅逐艦,而美軍為了防禦,使用了造價高達 200 萬美元的標準型導彈。這些數字顯示出,在不對稱作戰中,無人機的高性價比給傳統武器帶來了巨大挑戰。

這樣的發展讓各國紛紛投入無人機技術的研發與應用,美國的「地獄計劃」(Hellscape)便是其中之一。該計劃將數千艘無人潛艇、無人水面艦和無人機投放到台灣海峽,藉此增加中國艦隊登陸台灣的難度,並將整個海峽變成「地獄」。此外,美國也在研發無人機與有人戰機的協同作戰,透過無人機在前方吸引敵方飛彈,保護戰機的安全。

台灣的無人機發展之路

那麼,台灣在這股無人機浪潮中扮演什麼角色呢?

根據《華盛頓郵報》的報導,美軍印太司令部的新司令塞繆爾‧帕帕羅四星上將表示,美國正計畫打造「地獄計劃」,一旦中國朝台灣發動進攻,美國將派出數千艘無人潛艇、無人水面艦和無人機,封鎖台灣海峽。這樣的防禦策略突顯了無人機在現代戰爭中的關鍵地位。

儘管台灣尚未完全掌握無人機技術的核心,但政府已意識到其重要性。2023 年底,經濟部成立了無人機產業發展專案辦公室,目標是讓台灣成為「無人機民主供應鏈的亞洲中心」,並在 2030 年達到 400 億元的產值。這項計畫無疑展示出台灣在無人機產業上雄心勃勃的願景。

台灣力推無人機產業,2030 年目標 400 億元產值。圖/envato

無人機技術的核心:通訊

要掌握無人機,首先要掌握的是其通訊技術。無人機的發展歷史顯示,通訊技術的突破是其成長的關鍵之一。早期的無人機僅能進行簡單的視距內操作(VLOS),但隨著科技的進步,現在的無人機已經可以進行超視距操作(BVLOS),這大大提升了它們的戰術應用範圍。

大疆是中國無人機技術的領導者,其發展的 2.4G 高清圖傳影像系統「Lightbridge」便是無人機技術的重大突破。這一系統能夠將無人機拍攝的畫面即時傳回給操作員,並維持一定的解析度與低延遲。這意味著無人機不再僅僅依賴肉眼操控,而是能夠進行更遠距離、更精確的任務。

然而,2.4GHz 的頻段雖然穿透力強,但也面臨頻率擁擠的問題,容易受到干擾。為了解決這個問題,現代無人機開始使用 5.8GHz 頻段。這一頻段雖然傳輸距離較短,但資料傳輸速度更快,抗干擾能力也更強。在這兩個頻段之間,大疆開發的 OcuSync 2.0 技術能夠自動切換,確保始終使用最佳的訊號頻段,提供穩定的飛行控制和圖像傳輸。

這些技術上的突破使得無人機在戰場上變得越來越不可或缺。例如,無人機不僅能進行偵查和打擊,還可以通過蜂群技術同時發動多點攻擊,擾亂敵方的防空系統。無人機之間的通訊技術也發展迅速,無論是表演性的燈光秀,還是軍事上的蜂群作戰,無人機都展現出極大的應用潛力。

反無人機系統的崛起

無人機的迅速發展同樣引發了反制無人機技術的需求。反無人機系統(C-UAS)大致可分為兩種類型:軟殺與硬殺。軟殺主要是針對無人機的通訊進行干擾,利用無線電干擾槍發射強大訊號覆蓋 2.4GHz 和 5.8GHz 頻段,使無人機失去控制。而硬殺則是直接摧毀無人機,例如使用火力攻擊或網子捕捉。

以色列本古里安大學的教授格拉‧維斯提出了一個新的思路:透過無人機的飛行軌跡來追蹤操作員的位置。由於無人機的動作會隨著通訊信號的強弱變化,這些變化可以用深度學習模型來分析,從而反推出操作者的位置。這一技術目前的準確率已經達到 78%。

此外,美國的軍工企業開發了一款名為「路跑者 M」(Roadrunner-M)的自殺無人機。這款無人機不僅能像飛彈一樣追蹤目標,還能在完成任務後自動返航進行回收,降低了作戰成本。

台灣無人機產業的未來

台灣無人機具潛力,兼具軍事與災害通訊用途。圖/envato

儘管台灣無人機產業的起步較晚,但政府和產業界已經意識到其巨大的潛力。無人機不僅僅是一種武器,它還可以成為通訊網路的關鍵節點。例如,雷虎科技的 T-400 無人機不僅用於軍事,也正與中華電信合作,將無人機作為訊號中繼站,在災害發生時提供通訊支持。

隨著 5G、B5G 及 6G 的發展,無人機將成為未來通訊基礎設施的重要組成部分。台灣無人機產業的發展不僅關係到國家安全,更涉及到未來的數位基礎建設。無論是在軍事還是民用領域,無人機的應用將越來越廣泛,未來有望成為台灣科技產業的一個重要支柱。

總而言之,無人機技術正在改變戰場生態,而台灣也正在積極參與這場技術革命。隨著更多資源的投入,台灣有機會在全球無人機市場中佔有一席之地。無人機的發展並不僅僅是一場技術競賽,還是一場關乎國家安全與經濟未來的戰略賽跑。

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