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星空探索入門課—《酷天文》

遠流出版_96
・2017/02/23 ・2447字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 476 ・五年級

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要當天文學家,不表示每次都得使用昂貴時髦的器材。有時候最好的工具,就是你的雙眼!

看這片太空

當你抬頭,你可以看到 180° 的天空。天文學家以度數來測量天空的距離和大小。例如 90° 表示從地平面(你正前方的那個點)到天頂(你正上方的那個點)的距離。

從望遠鏡看出去,你能看到的視野就縮減到只剩 1°。這時,天文學家會使用弧分或是弧秒來測量距離。每 1° 等於 60 弧分,每弧分等於 60 弧秒。

抬頭看!

我們常會說,我對某件事情「瞭若指掌」。現在, 你也可以從你的指掌來了解太空喔!你的雙手就是讓你遨遊天空的基本配備。

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手臂向前直直伸出,手掌張開手心向前,從大拇指尖到小指尖的距離就是 20°,大致也是北斗七星第一顆和最後一顆星的距離。你也可以測量較短的距離。手臂向前直直伸出,手握拳,整個拳頭的寬度就是 10°。你小指頭的寬度就等於 1°,也就是整個月亮的距離,大拇指的寬度則是 2°。你可以不斷練習,等你熟悉這個技巧之後,可以培養自己目測的能力,一看就知道各個恆星或行星之間的距離。

如何用手測量星星之間的距離?圖/《酷天文》

睜大雙眼看星空

一旦你掌握了天文學的基礎,你就可以拿起你的望遠鏡,去尋找宇宙中這些神奇美妙的東西!有些天體比較不容易觀測,不過熟能生巧,就多練習幾次吧!

我們在宇宙中的鄰近地區(還有更遠的地區),是天文學家最密集觀測的區域。就算曾經活著的所有人都發現一顆星星,我們還是沒能把銀河系中的星星全都找出來,更別提銀河系之外還有無數個星系裡的星星。但是你不必因此洩氣,你更應該拿起你的望遠鏡,繼續在天空中搜尋。

要找什麼呢?

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在我們銀河系中,就有五件事物能讓人大為驚奇,絕對能滿足你在天文學上的渴求,而且會讓你忙得不亦樂乎。其中有些確實比較難找。

月球晝夜線

月亮很適合當做探索的起點。月球晝夜線是月球上白天和黑夜的分界線,把月球分成相等的兩半。當陽光照射到這個介於光明和黑暗的區域,隕石坑和其他地質特徵的陰影就會拉長,讓月球的許多特徵變得更清楚。

木星的大紅斑

木星是太陽系中最大的行星。在每年某些時候,你可以清楚看到木星大紅斑的細節。大紅斑是個颶風,面積比地球大,狂暴的盤據在木星表面已經好幾個世紀。

在每年的某些時候,可以清楚地觀測到木星上的颶風-大紅斑喔!圖/《酷天文》

仙女座星系

你可以在銀河系附近的主要星系中,試著去尋找仙女座星系。這個星系距離我們 250 萬光年,就位在仙女座。在比仙女座更遠的地方,看看你可不可以找到 M32 和 M110 這兩個衛星星系。

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M15

用哈伯太空望遠鏡所拍攝的 M15 星系。圖/NASA, ESA,CC BY 3.0,wiki commons

M15 位在飛馬星座,是天空中最美麗的星系之一,並不難找。如果你使用的是小型望遠鏡,你只會看到一團模糊的斑點。所以你需要較大的望遠鏡,才看得到星系裡面個別的星星。不過就算只看到一團模糊的斑點,也是不錯的開始!

獵戶座星雲

獵戶座星雲是天空中一串彩色的美麗珠寶,位置就在獵戶座三星連成的腰帶正下方,是星際最厲害的奇蹟。這片星雲你用肉眼就看得到,但是雙筒望遠鏡或是小型望遠鏡能讓你看到它絢麗的全貌。

繼續前往未知之境

繼續往太空深處探索吧!圖/《酷天文》

往宇宙深處的探索,還有天文學的旅程,會繼續觸動你的心,讓你不斷想著關於我們行星地球的一切,想著它在宇宙中的地位,想著要學習更多。你可以從下面幾個地方開始:

網站

天文學和觀星的著作有千千本,但這幾個網站,能幫助你把望遠鏡指向正確的方向。這些是我最喜愛的網站,你還可以找出屬於你自己的。

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推特

你可以在推特追蹤專業人士,獲得最新的天文學資訊。前太空人、宇宙學家,還有一些太空怪客,都是可以追蹤的對象。這幾個是我最喜愛的:

配備

雙筒望遠鏡:好的雙筒望遠鏡外形和尺寸有很多種,就看你預算有多少。如果你才剛入門,一副雙筒望遠鏡就能讓你遨遊天空。雙筒望遠鏡視野很廣,讓你在把天體拉近拉遠的時候發掘更多樂趣。

天文望遠鏡:如果你對天文學的熱愛,讓你想窺探行星更多細節,或是想看到遙遠星系的影像,雙筒望遠鏡的放大倍率不夠,這時你可能就會需要一支天文望遠鏡。要購買天文望遠鏡,我唯一的建議就是去諮詢身邊的天文學專家或朋友,也可以上網詢問專業的賣家,或是在相關的評論網站上發問,例如 www.astromart.com

星知識

★雙筒望遠鏡的尺寸會以兩個數字來表示,前者代表放大倍率,後者代表光圈,也就是物鏡的直徑(單位:公釐)。   例如 12×50,就表示你看到的東西會放大 12 倍。

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★光圈愈大,愈適合用來觀測天空,因為這樣看到的影像會愈亮,但是望遠鏡也會愈重。

★使用放大倍率 7~12 的雙筒望遠鏡,搭配較大的光圈,你就能看到太陽系中的行星、星團、星雲以及一些星系。

★天文觀測使用的雙筒望遠鏡,只要放大倍率大於 10 或 12,或是搭配 70 公釐以上的物鏡,就需要三腳架來支撐。

★ Zhumell Tachyon 25×100 的雙筒望遠鏡,就是不錯的入門款。

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本文摘自《酷天文:給孩子的神奇宇宙知識》,遠流出版。

文章難易度
遠流出版_96
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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。

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原住民祖先見過明亮的南方之星?傳說是真的,而且超過一萬年!
寒波_96
・2023/11/08 ・2777字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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有些故事代代相傳之下,經歷非常漫長的時光。過去很久以後,五百年、三千年或一萬年,都已經是「很久很久以前」,難以判斷到底多久。2023 年發表的一項研究認為,澳洲南方的塔斯馬尼亞島,有個故事似乎能追溯到超過一萬年前。

塔斯馬尼亞的祖傳故事

大英帝國的調查隊抵達塔斯馬尼亞初期,估計島上約六千到八千位居民;原住民們統稱為「palawa」,不過又能分成多個有所區別的族群。英國人在公元 1803 年建立第一個殖民地,然後,不意外地起爭議。

走訪塔斯馬尼亞各地,留下許多紀錄的英國人魯賓遜先生(George Augustus Robinson)。圖/參考資料3

走訪塔斯馬尼亞各地,留下許多紀錄的英國人魯賓遜先生(George Augustus Robinson)。圖/參考資料3

殖民者與原住民的衝突加劇後,1823 到 1832 年間導致約兩百位殖民者及九百位原住民身亡。有些英國人希望能和平解決問題,最終勸誘加上強迫,1829 到 1835 年間將島上的原住民,都成功遷移到位於塔斯馬尼亞和澳洲之間,巴斯海峽的弗林德斯島(Flinders)。

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英國人認為這是一次「友善」的轉移任務。以當時狀況而言,確實算是相對和平的收場,但是慘遭強制搬遷的原住民依然損失慘重,人口以外,他們脫離原本的家園「Lutruwita」,文化、語言幾乎喪失殆盡。

遷徙計畫中,英國人魯賓遜先生(George Augustus Robinson)可謂關鍵角色。他走訪塔斯馬尼亞各地,說服原住民搬家,也對當地風俗文化非常好奇,留下大量紀錄。

這些 1830 年代的紀錄,就像塔斯馬尼亞傳統文化的切片。後來有些原住民重返塔斯馬尼亞,試圖擺脫殖民時,英國殖民者當初搜集原汁原味的資料,也成為重建傳統的材料之一。

魯賓遜等人搜集的紀錄來自多位原住民的說法,其中一個故事相當費解,至少當年魯賓遜無法理解,新問世的論文總算揭開奧秘。

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情節湊不上,是因為發生在太久之前

祖先的遷徙故事,提到他們來自一片大陸;後來大陸被海水淹沒,當時岸邊附近有冰山漂浮。那時望向南方的天空,可以見到一顆很亮的星。

塔斯馬尼亞與澳洲之間的地形。兩地之間原本存在陸橋,海水上升後形成巴斯海峽。圖/參考資料1

塔斯馬尼亞原住民一代一代仰望星空,也建立一些自己的天文學知識,被魯賓遜忠實收錄。那顆南方大星星卻令人費解,因為星空中根本沒有符合描述的那顆星。最可能的對象是老人星(Canopus),也稱為船底座α(α Carinae)。

星空中最亮的是天狼星,第二就是老人星,顯然它非常顯眼,可是位置明顯有差。是原住民唬爛,還是魯賓遜唬爛,或是魯賓遜紀錄錯誤呢?新的分析指出,他們都是正確的,因為一萬兩千年前的星空,老人星確實處於故事中的那個位置。

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首先,故事提到祖先前來的道路被大海淹沒,冰山在岸邊漂浮。對照現代科學知識,能輕易推論這講的是冰河時期結束,海平面上升,淹沒澳洲與塔斯馬尼亞之間的陸橋,形成巴斯海峽,讓塔斯馬尼亞成為一個四面環海的島。

接著是星空為什麼不同?從地球表面仰望夜空,星星的分布位置會由於「歲差」緩慢改變。回溯調整成一萬多年前的星空,老人星的確就在那兒。

地表很多位置都能見到南方明亮的老人星,不同民族、文化各有自己的想像。台灣人即使沒有親眼注意過,也肯定知道老人星,因為這就是福祿壽中的「壽星」,形象化叫作南極仙翁。

有趣的是,中文名字叫老人星,英文名字 Canopus 則來自特洛伊戰爭傳說中的一位年輕人,他是航海家,後來不幸在埃及被毒蛇咬死……所以中國想像這顆星是老人,歐洲卻想像是年輕小夥。

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回溯塔斯馬尼亞 1831 年 8 月 1 日,凌晨 5 點時的星空。圖/參考資料1

難以理解的時候,先忠實紀錄

考慮到魯賓遜紀錄的日期是 1830 年代,更加深故事的真實感,因為當時英國人還不知道「冰河時期結束導致海面上升」。阿加西(Louis Agassiz)首度宣稱冰川歷史的想法要等到 1837 年,更多年後取得較多支持,十九世紀後期才廣為人知。

魯賓遜等歐洲人對聽到的故事內容難以理解,他們或許會聯想到聖經的大洪水,但是完全想像不到冰河時期。所以這些內容,大概更能免於印象或偏好影響,反映忠實的紀錄。

據此推敲,塔斯馬尼亞祖傳故事講的是:「大約 1.2 萬年前海水上升之際,明亮的老人星在那個位置」。如果推論正確,這便是傳承 1.2 萬年的口述歷史,堪稱全人類罕見的文化遺產。

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有人或許會好奇,一些研究認為早在四萬年前,已經有人穿過澳洲,抵達塔斯馬尼亞。可是島上原住民的祖先故事,卻是一萬多年前?

我想可能是因為,記憶對於愈久遠的事情常常會愈壓縮,把更早發生的事情疊加到比較近期,印象很深的事件中。或許原住民的祖先很早就過去,但是海水上升淹沒陸橋令人印象太過深刻,就變成故事的素材。

另一件啟示是,世界上不知道的事情太多了,當你不太理解聽到什麼的時候,不要試著腦補,就照聽到的忠實紀錄下來!

延伸閱讀

參考資料

  1. Hamacher, D., Nunn, P., Gantevoort, M., Taylor, R., Lehman, G., Law, K. H. A., & Miles, M. (2023). The archaeology of orality: Dating Tasmanian Aboriginal oral traditions to the Late Pleistocene. Journal of Archaeological Science, 105819.
  2. Rising seas and a great southern star: Aboriginal oral traditions stretch back more than 12,000 years
  3. GEORGE AUGUSTUS ROBINSON
  4. 老人星名字來源神話人物 Canopus 維基百科

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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太空種電?不受天氣影響的發電廠登場,人類將迎來能源自由?
PanSci_96
・2023/08/12 ・4585字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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要核能、綠能、還是天然氣?大家不用吵了,因為讓我隆重介紹,宇宙太陽能準備登場,地球將進入能源自由,人類文明將邁入下一個時代!

雖然只是邁入第一步,但我沒有在開玩笑,美國、日本、歐盟、英國都陸續展開宇宙太陽能計畫,預計在太空中布下大量太陽能板,將取之不盡的能量,不分晝夜、不分天氣地將能量源源不絕的傳回地球。而且第一階段的測試,已經在宇宙中測試成功了!

宇宙太陽能真的可行嗎?我們離能源自由,還有多遠?

為什麼要去太空中進行太陽能發電?地面太陽能的困境

台灣要選擇哪種能源配比,各方論點各有道理。而同樣的問題,不只是台灣,對世界各國來說都是爭論不休的議題。面對這樣的困境,竟然有人提議往太空探索,去太空中進行大規模太陽能發電,並將能量傳回地球,成為宇宙太陽能電廠,一舉解決所有能源問題。可是就算不去太空,在地面上的太陽能近年來成長迅速,安裝量和產量都持續增加,為什麼非得跑到太空中去做一樣的事呢?

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雖然太陽能板的設置成本近年來降低很多,能不能穩定發電卻要看老天臉色,而且需要的佔地面積廣大。世界上只有少數幅員廣大,日照充足的國家可以打造 GW 等級的太陽能發電廠,像是印度,中國,以及中東地區。許多地方例如台灣,多以民間業者小規模發展為主,很難建設大規模的太陽能發電廠,如果要大規模使用農地、魚塭、屋頂種電,也有許多問題等待解決。

不過只要把太陽能搬到外太空,就可以大喊:「解開束縛、重生吧!太陽能,我還你原型!」

首先,太空中可以接收到更多的陽光。由於太空中沒有夜晚,所以軌道上的衛星幾乎可以 24 小時暴露在陽光之下。此外,太空中的陽光不會像地面上的冬天或傍晚,有傾斜入射的問題。太陽能板可以隨時指向太陽的方向,和太陽光的方向保持垂直,接受百分之百的陽光照射。根據計算,同一塊太陽能板放在太空中可以接受到的陽光量至少是地表的三倍以上。

地球上陽光傾斜入射的問題示意圖。圖/PanSci YouTube

另外,地球的大氣其實幫我們阻隔了許多陽光,保護地表上的我們不會被瞬間曬傷。就算是晴朗無雲的日子,大氣層還是會散射掉許多的陽光。太空中的太陽輻射比地表強上不少,大約多了 40% 左右。

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綜合前面所說的,只要把現有的光電材料放到衛星軌道上,就可以輕鬆獲得約四倍的發電量。此外還不需要任何占地,不會對環境生態帶來負面影響。

太空種出的電要怎麼運回地球?

你可能會好奇,在太空中收穫這麼多太陽能,要怎麼運回地球給大家使用呢?難道要存在電池裡再回收嗎?科幻大師艾西莫夫早在 1941 年就想過這個問題了。在他的短篇小說《理性》中,各個太空站會再收集太陽能之後,用微波光束將能量傳送至不同行星,也就是遠距無線傳輸能量。

雖然這種技術在當時屬於科幻情節,但現在的我們知道這樣的技術在原理上可能辦到的。在我們介紹無線獵能手環那集,我們有提到電磁波傳遞能量的問題,就是能量會以波源為中心向外發散,並且能量隨著距離快速衰減。想要高效率傳輸能量,如果不想接條線,就必須使用指向性的波源,將能源都集中到一點。

現在,我們使用多個天線組成陣列,並調整他們的相位,讓各個天線發出的微波產生干涉,形成筆直前進的單方向微波束,將能量精準發射到遠處的一個點。除此之外,因為選擇的電磁波頻段是微波,就像手機訊號可以穿過牆壁到你的手機一樣,特定頻率的微波也能穿透大氣層或雲層的阻擋。即使地球上的我們是下雨天,宇宙太陽能仍能透過微波將能量傳至地表,大幅降低天氣造成的影響。

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所以,只要把所有太陽能板發射到地球同步軌道上,讓它們在軌道中展開,組裝成大還要更大,邊長長達數公里的超大太陽能板。這樣空中太陽能發電廠就會一直維持在天空中的某一點,地面的我們,只要蓋個微波接收站就可以了。當然要將所有設備發射到地球同步軌道上所費不貲,較可行的做法是先用火箭將衛星射入高度較低的低地球軌道中,再利用衛星本身的離子噴射等方式把自己慢慢推到地球同步軌道。

太空太陽能發電廠概念圖。圖/Space.com

這個主意,在 1968 年工程師 Peter Glaser 就在 Science 期刊上提出,還向美國政府申請了專利。當時,美國能源局和 NASA 也覺得這個概念挺「有趣」的,針對宇宙太陽能做了一系列的調查並提出了正式的可行性報告。不過當時各方面的技術未成熟,無法進行測試。最重要的是,要把一整個太陽能發電廠射到太空,實在要花太多錢,產出的電根本就不敷成本。

好消息是,太空運輸成本近年來已經降低很多。SpaceX 的獵鷹九號火箭將每公斤物質運到低地球軌道的成本,只需要約三千美元,是過去使用太空梭運載的二十分之一。這讓宇宙太陽能的可能性,從僅只於科幻,搖身一變成為潛力無窮的未來能源。

宇宙太陽能離我們有多遠?

從美國、英國、歐盟到日本,都已經放話要加入這場全新的太空能源競賽。領跑者之一是日本的太空機構,宇宙航空研究開發機構 JAXA,預計在 2025 年前後展開從太空向地面送電的實驗,並在 2030 年左右開始試運轉宇宙太陽能機組,是有生之年就能看到的成果!

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從宇宙航空研究開發機構 JAXA,預計在 2025 年前後展開從太空向地面送電的實驗,並在 2030 年左右開始試運轉宇宙太陽能機組。圖/PanSci YouTube

這個時程也不是信口開河,日本在 1980 年代左右便開啟了宇宙太陽能計畫。經過數十年的規劃與研發, JAXA 已在 2015 年進行地面測試,成功將電能傳輸到 55 公尺外的接收天線,驗證遠距傳輸能量的可行性。這個實驗相當重要,因為在發射成本的問題解決之後,宇宙太陽能要面對的下一個難題,就是如何有效地從外太空軌道遠距送電。雖然我們已經知道可以透過干涉的方法,讓微波束直線前進,但實際運作時,還是會有一個很小的發散角,不會完全平行。

JAXA 已在 2015 年進行地面測試,成功將電能傳輸到 55 公尺外的接收天線,驗證遠距傳輸能量的可行性。圖/PanSci YouTube

失之毫釐。差之千里。地球同步軌道離地表可是有三萬六千公里,小小的發散角到地面就會嚴重發散,地面的接收天線尺寸也不可能無限擴張。這任務的難度差不多等於要從操場的一端用雷射筆打到另一端的蚊子,非常困難。JAXA 的天線雖然目前還未達到需要的準度,但是發散角已經能控制在 0.15 度左右,足以從較低的低地球軌道傳輸能量回地球,做初步的測試。

從還處在規劃階段的日本,瞬間移動到地球的另一端,美國的研究團隊,在這個月已經宣布取得重大突破。加州理工學院的宇宙太陽能計畫在今年初,成功讓一個小型測試模組,乘著 SpaceX 的獵鷹 9 號前進低地球軌道,進行太空中的實際測試。這個小型模組包含三個小實驗。第一個實驗是測試宇宙太陽能板的結構、封裝、以及展開並組裝的程序。第二個實驗則是要在 32 種不同的光電材料中,找出哪種在太空中效果最好。第三則是要測試微波傳輸能量在太空中的可行性。

測試宇宙太陽能板的結構、封裝、以及展開並組裝的程序。圖/caltech.edu

就在今年的 6 月 1 號,團隊宣布他們設計的可彎曲天線陣列,在太空中成功傳送能量到三十公分外的接收天線,點亮了 LED 燈。雖然距離只有短短的 30 公分,但是整個實驗暴露在外太空的環境中進行,證明他們的設計可以承受最嚴苛的環境條件。做為測試,他們也嘗試讓天線發射能量到遠在地球表面,大學實驗室的屋頂上。並且,還真的被他們量測到了數值。儘管規模不大,但這是宇宙太陽能第一次的軌道測試,結果相當振奮人心。

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可彎曲天線陣列。圖/PanSci YouTube
右方為可彎曲天線陣列(發射端),左邊為接收端的 LED 燈泡。圖/caltech.edu

如此看來,技術的發展似乎相當樂觀。可是要用於民生發電,成本是很大的重點。宇宙太陽能真的符合經濟效益嗎?或是我們該把資源留給其他選項呢?

宇宙發電廠符合經濟效益嗎?

根據美國能源情報署 EIA 的資料,1GW 發電容量的發電廠,傳統燃煤發電廠的初期建設成本,大約是一千億台幣,核電廠大約是兩千億台幣。那宇宙太陽能呢?每 1kW 的發電需要二十公斤的材料,1GW 就需要兩萬公噸。目前 SpaceX 獵鷹重型火箭運送每公斤材料進入軌道,需要三萬台幣。也就是說,光是將設備全部送上太空的運輸成本,就需要六千億的驚人花費。再加上太陽能板與相關設備的建置成本,以地面型太陽能發電廠為參考的話,大概還要多花500億台幣。而 JAXA 方面的預估,打造第一座 1GW 宇宙太陽能至少需要一兆兩千億日圓,雖然比我們用獵鷹重型火箭預估的還要低,但仍是一筆龐大費用。

各種發電方式的成本與性能表現。圖/美國能源情報署 EIA

那宇宙太陽能真的只是將鈔票往太空撒,空有理想的計畫嗎?當然不是,有兩個讓科學家不放棄的理由——首先是未來建造成本一定會下修。太空的發射成本相比 50 年前,已經少了兩個零,在 SpaceX 的發展下,還在持續地快速減少。另一方面,太陽能材料的輕量化工程也持續在進行,每 kW 發電重量只有十公斤或以下的太陽能材料已經不是虛構。新式的太陽能材料,我們未來也會陸續介紹。這兩個因素加乘在一起,一兆兩千億日圓的成本,很有機會在幾年內就減少為十分之一或更少。

發射火箭的成本逐年降低。圖/futuretimeline.net

更重要的是,宇宙太陽能一但建置完成,就會成為可做為基載能源的再生能源,減少對石化燃料的依賴。甚至因為主要設備都在太空,地面只需要建設接收站,可能將解決許多偏遠地區的能源問題,一舉改變全世界的能源型態。而且與許多八字還沒一撇的發電方式相比,宇宙太陽能已經算是距離現實很接近的選項,也難怪各個國家紛紛搶著要發展這塊領域。不過雖說是永續能源,還是有許多方面值得深入研究。例如要把幾萬公噸的材料射到軌道中,需要排放多少的火箭廢氣?一但規模化,這些巨大的宇宙太陽能板是否會成為小行星的標靶,或在一次的太陽風暴過後,讓軌道中堆滿太空垃圾?

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宇宙太陽能究竟能不能成為可靠的新興未來能源,從想都不敢想,到開始精算成本,相信我們很快就會知道答案。

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【成語科學】斗轉星移:中國古代的天體觀測
張之傑_96
・2023/06/23 ・1118字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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唐代的王勃是個神童。他 14 歲時路過南昌,州牧(地方首長)重修滕王閣竣工,舉辦盛大宴會,他也參加了。州牧提議寫篇文章,正在你推我讓的時候,王勃已揮筆完成,這就是著名的〈滕王閣賦〉。

文末繫一首詩,其中有兩句「閒雲潭影日悠悠,物轉星移幾度秋。」

詩中的物轉星移,已成為成語。有人改成物換星移,或斗轉星移,也都是成語。這三個成語的意思完全一樣,都用來形容時光流逝,或歲月變遷。讓我們以斗轉星移作例子,來造個句吧。

  • 斗轉星移,海峽兩岸已從武裝對峙,變成可以互相往來了。
  • 歷經斗轉星移,同學們都已老邁,不禁令人感嘆時光無情。

斗轉星移的「斗」,指北斗七星,位於天球的北方,是很容易辨認,且四季都能看到的一組星星。北斗七星斗杓的指向,會隨著季節改變:春季時斗杓指向東,夏季指向南,秋季指向西,冬季指向北。這就是「斗轉」的由來。

北斗七星容易辨認,且一年四季都能觀賞到。圖/Envato Elements

古代的天文學家假想「天」是個球體——天球。天球是以地球為中心,向外擴充而成的球面。由於地球自轉,我們覺得天球在轉,天球上的星星和太陽、月亮一樣,都是逆時針運行,每小時約轉動 15 度。因為整個天球都在轉動,所以恆星在天球上的相對位置固定不變,只有太陽、月亮、八大行星(肉眼只能看到 5 顆)、小行星、彗星的相對位置會變。

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無論哪個民族,都會將肉眼看得清的星星分組,每組之間作一些連線,然後比附成人物、動物、器物等等。這種分組,有利於天文觀測。以北斗七星來說,連起來很像古代的舀酒器——斗。因為位於天球的北方,所以稱為北斗。

同樣的星空,中西各有一套觀測體系。星座,是西方發展出的觀測體系,總共有 88 個,大家所熟悉的黃道十二宮,就是其中的 12 個。星宿,是中國古代發展出的觀測體系,總共有 283 個。

同樣的星空,東、西方各有一套觀測體系。圖/Envato Elements

星座和星宿分屬兩個系統。以斗宿(北斗七星)來說,就是大熊座「大熊」的臀部和尾部。大熊座肉眼看得到的有 17 顆星,中國的斗宿是其中的 7 顆。

由於地球公轉,每天星空昇起的時間會差幾分鐘。其結果是:不同的季節,天球上的星空各不相同。一年之後的同一天,才能看到完全相同的星空。

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古人早已觀察到星空的週而復始變化,也觀察到,斗宿的指向隨著季節發生變化。成語斗轉星移,就是從這兩個天文現象衍生而來的。

張之傑_96
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張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。