第一顆人造衛星發射升空｜科學史上的今天：10/4

• 撰文／陳子翔、林彥興

全新的太空時代已經揭開序幕，不同於上一次太空競賽時期，如今的太空發展不再是大國政府限定專利，隨者商業潛力的成長近年民間太空產業蓬勃發展，成為吸引創新思維和專業技能的重要領域。在太空產業充滿機會的新時代，RunSpace 太空創新無限挑戰也在去年正式開辦，為台灣太空新創注入能量！

RunSpace 是經濟部產業發展署太空計畫的一環，是一項沒有參賽資格限制，不限專業領域背景，不論是學生還是社會人士都可以報名參加的太空提案競賽。參加者除了提案參與競賽之外，也會在主辦單位舉辦的 Space Bootcamp 訓練營中提升實力，並與其他團隊互相交流。

邁入第二屆的 RunSpace，這次收到了比去年更多優秀且富有創意的提案。最終，三支團隊從決賽脫穎而出，冠軍與亞軍分別由「3Q」與「太空藥局」團隊奪得，而「Project Subsidium」則同時獲得季軍與企業最愛獎。

冠軍隊伍「3Q」提出以電子膠帶實現智慧溫控，降低衛星開發成本

電子紙是一種耗電極低且不需背光的顯示器技術，常見的應用包括電子書閱讀器、公車站牌到站資訊等等。但你有想過，這樣的技術居然也可以應用在太空中嗎？本次冠軍團隊「3Q」，提出名為「ASTRID」的可變色電子膠帶。利用電子墨水技術，它能像是烏賊的身體一樣根據環境改變顏色，調整衛星表面的吸熱放熱效率，從而實現衛星的智慧溫控。

團隊負責人蘇惟思指出，衛星在太空中運行時，其中一面會受到高溫陽光照射，另一面又面向寒冷太空，同時內部的儀器自身也會產熱，因此唯有做好熱控系統，才能維持衛星運作，而散熱器（Radiator）正是衛星熱控系統中重要的一環。傳統上，衛星製造商往往要根據每個衛星的大小、運行軌道與內部儀器的需求，去設計出不一樣的散射器以滿足溫控需求。但若使用 ASTRID 電子膠帶，即可不用針對每個任務重新設計散熱器的形狀、大小與位置，而是透過改變散熱器表面的顏色，去滿足不同熱控需求，如此一來就能大幅降低衛星開發的時間與金錢成本。

蘇惟思表示，ASTRID 技術的構想與測在他大學就讀太空工程系時就已經開始，今年初他以這項技術在美國成立新創公司 SQUID3 Space，目前也正積極的進行募資與尋找潛在客戶，這次參與 RunSpace 競賽獲獎，也對投資者來說有一些加分效果。

最後，蘇惟思分享了寶貴經驗，為未來有志投身太空創新創的人提供建議。首先，他強調不要害怕在競賽中失利，或是被投資者、客戶回絕。去年他也有參與第一屆 RunSpace，而當時連前三名都沒有拿到，但不放棄繼續嘗試才有機會有好的成果。他還分享了曾有人告訴他：「如果創業期間，一週內沒有被客戶或投資者拒絕超過一次，就代表你不夠努力。」

他也提到在創業過程中，許多工程師容易犯一個錯誤，即先開發產品，然後再尋找客戶。在做專題或研究時，開發自己想做的產品，解決自己有興趣的問題是可行的方向，但是在​​創業上不要只埋頭於自己的專案，而沒有先暸解市場的需求。

冠軍得主3Q團隊，在展覽攤位上以遠距視訊的方式與參展者互動，介紹 ASTRID 的相關資訊。

亞軍團隊「太空藥局」提出太空方舟製藥，期望開拓太空市場新藍海

RunSpace 是太空主題的競賽，但這並不意味只有航太與工程背景的團隊才能參加。亞軍團隊「太空藥局」就是來自生技產業，他們提出名為「太空方舟」概念，希望未來只要攜帶簡易的裝置和材料，就能在太空中生產人類生存所需營養素與藥品，滿足長時間太空旅行的需求。

團隊說明，太空方舟的構想是將人體所需的營養或藥物基因保存在經設計過的細胞中，並在需要時使用這些細胞來生產這些營養素與藥物。這樣一來，在資源與空間有限的太空旅行中，可以用很小的空間與循環資源實現永續生產，太空旅行所需的營養素將不再需要全都從地球發射升空，而是在太空船上實現自給自足。

這次 RunSpace 的提案中，太空藥局以蝦紅素為例，團隊指出蝦紅素是天然超級抗氧化劑，對於太空中長時間逗留的太空人有助於抵抗輻射、保護皮膚、減緩老化和降低罹癌風險。目前傳統蝦紅素的取得方式主要仰賴捕撈磷蝦，或是透過大量土地面積養殖藻類取得，但這兩種方式都需要使用地球上的資源，無法在太空生產，而且也容易對生態造成破壞。

因此，太空方舟成了理想的解決方案，既實現太空環境下永續生產，也提供一個耗費資源更少、更環保的生產方式。同時太空方舟的技術還可以用於保存重要的營養與藥物生產基因迴路，提供資源安全性的策略，應對氣候變遷和戰爭等風險。

同時隊長也分享了團隊進入太空產業的想法，他指出太空旅行需在有限的空間與資源下，循環生產足夠人類長時間生存的物資，而台灣的環境其實也與太空旅行有相似之處。台灣沒有廣大的土地與豐富的天然資源，也因此太空方舟不僅是針對太空旅行的藥品、營養品的生產方案，也是未來台灣可以採用的永續生產方式。

此外，團隊認為生物科技本來就是台灣的強項，非常有潛力可以應用在太空需求，且在太空產業中，生醫領域相對於火箭或是衛星領域還是個藍海，有很多商業與技術發展潛力，值得台灣投入。

季軍隊伍「Project Subsidium」提出太空無人機 EVAid，打造太空漫步萬能助手

本屆季軍得主則是 Project Subsidium，團隊的兩位成員皆是台科大在學學生，並分別來自電機系與建築系。他們提出了名為 EVAid 的小型太空無人機，旨在成為太空漫步的萬能助手，協助太空人太空漫步的工作進行與活動紀錄拍攝。除了奪下季軍之外，這項提案也獲得了本屆中華電信企業最愛獎的肯定。

Project Subsidium 團隊表示，這個特殊的團隊名稱取名靈感來自 NASA 的太空探索任務，因 NASA 多採用與任務內容或精神有關的一個英文單字為太空任務取名。團隊也笑著說，在斟酌要使用哪個英文單字後，他們覺得使用拉丁文感覺更酷更有趣一些，而＂subsidium＂則是拉丁文協助的意思，呼應 EVAid 太空無人機能提供太空漫步協助的目標。

EVAid 外觀呈現四面體，每個端點裝有離子引擎，並在表面設有太陽能板。EVAid 的一大特色是模組化的設計，讓它可根據不同的需求，去設計不同模組安裝在擴充接點上。比如裝設攝影機、燈光、工具架甚至是機械手臂，滿足太空人艙外活動時拍攝、照明、放置工具的需求。由於其自帶推進器，因此 EVAid 也可以成為太空人的移動工具，或是接上太空站的艙體協助移動太空站組件。

即便成員都不是航太背景，Project Subsidium 團隊認為，太空產業要深入可以非常專業，但在網路資源豐富的現代，一些涉及範圍比較廣的題目，只要有心其實也是每個人也都可以嘗試，也會有自己的專業派上用場的地方。例如在控制系統和無人機相關知識，就與電機系所學相關，而建築系的專長則在設計圖繪製會模型製作上派上了用場。

團隊也分享了以學生身份參加 RunSpace 過程中遇到的一些小挑戰，像是在參賽過程中還是要顧及學校課程與考試，成果發表與頒獎的時間也很不巧的正好是期中考週。另外他們也提到，暑期團隊成員分隔兩地，也有遠距工作與溝通的問題需要克服。

最後，Project Subsidium 團隊分享了這兩年參與 RunSpace 學到的寶貴經驗，他們表示不需要一次就試圖做規模龐大，想要＂Do Everythig＂的專案，而是要考量商業可行性。在類似 RunSpace 的競賽中，明確的目標和可行性分析至關重要。

季軍得主 Project Subsidium 的作品 EVAid 模型展示，端點為離子引擎的噴嘴，中間的圓形處則是與其他模組相接的接點。

2023 RunSpace 太空創新無限挑戰圓滿落幕，而下一屆的 RunSpace 預計將邀請更多國際上的太空科研單位與業界團隊加入策略夥伴，同時讓更多國際上的團隊報名參賽，共同推動太空創新，也讓 RunSpace 成為更加國際化，主題多元的太空盛事！

太空人約翰・葛倫與相機的相遇

1962 年冬天，水星任務太空人約翰・葛倫在一間藥房買了一部安斯可全自動（Ansco Autoset）相機。儘管這部相機出身平凡，卻成了葛倫的得力助手，拍下了第一張人類從太空中拍攝的彩色照片。

一開始，葛倫的軌道任務並不包括拍照。飛行任務中指定使用的相機，是為了科學研究而配置，不是為任務做記錄，而且 NASA 認為，太空人拍照會干擾水星計畫的工程學目標。在美國第一次載人太空飛行時，並沒有手持相機的選項，尤其艾倫・薛帕德的自由 7 號太空艙根本沒有為飛行員設計的窗戶。

雖然到了水星任務的第二位飛行員高斯・格里森時，NASA 為他的自由鐘 7 號（Liberty Bell 7）安裝了一面梯形的窗戶，他的任務還是不包括攝影。但是葛倫相信，把太空飛行的冒險和世界分享是非常重要的，而且照片「有助於為看照片的人轉譯太空人的經驗」。

他向休士頓的載人太空飛行中心（Manned Spaceflight Center），也就是後來的詹森太空中心（Johnson Space Center）主任羅伯特・吉爾魯斯（Robert Gilruth）提出請求，後來得到允許。

任務之前，葛倫去佛羅里達州的可可海灘（Cocoa Beach）理髮，之後在附近的藥房看到一部相機，他進去把相機拿起來看，注意到它有全自動曝光功能， 表示使用時不需調整相機，可以為短暫的任務省下珍貴的時間和專注力。這部相機除了當時最先進的功能，還有簡單、易於使用的設計。他花了 45 美元買下這部相機，帶回 NASA。

「一天之中看到四次美麗的日落，那真是無可言喻的感覺。」

──約翰・葛倫（JohnGlenn），在友誼7號飛行之後

相機的改良

因為葛倫必須穿太空衣飛行，會有厚厚的手套和魚缸型的頭盔，因此相機必須適當改造。美國無線電公司（RCA） 的一位承包人，綽號「紅」的羅蘭・威廉斯（Roland “Red” Williams）很快製作出槍把式控制握柄，把相機上下顛倒， 讓握柄和相機的過片桿和曝光鈕相連。

這個握柄讓葛倫用一隻手就可以拿相機拍照。然後威廉斯又在新的相機「頂上」加裝了拍立得（Polaroid）的觀景窗，讓葛倫拍攝地球時不受頭盔影響。

1962 年 2 月 20 日，約翰・葛倫乘著巨大的擎天神號（Atlas）火箭進入地球軌道，同時帶著安斯可和另一部徠卡（Leica）相機。他成為繼其他水星任務夥伴的次軌道飛行後，第一個在地球軌道上飛行的美國人。

葛倫用安斯卡相機作為白天或拍攝地平線景觀的傻瓜相機，而徠卡相機則安裝了光譜鏡片，用來拍攝獵物座的紫外線影像。在微重力環境中，安斯卡相機運作得相當成功。葛倫後來回憶：「我需要用到兩隻手時， 就放開相機，讓它飄浮在我面前。」

雖然葛倫的照片傳遍世界各地，卻沒有達到後來阿波羅任務太空人照片的標誌性地位。要等很多年後，NASA 才開始重視太空影像的大眾傳播。因為NASA 官員把攝影視為工程記錄和科學研究的手段，所以遲遲沒有把照片視為早期飛行計畫的重要部分。

本文摘自 大石國際文化 《重返阿波羅》

狗兒是我們最愛的好夥伴，而說起狗狗們的英勇事蹟，英國有靈犬萊西、日本有忠犬小八，那你有聽過蘇聯的太空狗──「萊卡」（Laika，Лайка）嗎？

太空競賽，狗狗助陣

冷戰時期，蘇聯與美國競相爭取太空中的一席之地，想讓星星決定共產主義和資本主義究竟孰優孰劣。在這樣的背景下，將人類送上太空成了一等一的大事，正所謂「飯可以不吃，太空不能不去」（不是），兩方的科學家日以繼夜地找尋人類飛行的可能性。

在將人類送上太空之前，蘇聯太空署決定先請動物探路，一批蘇聯太空犬於焉誕生。這些太空犬本是莫斯科街頭的流浪狗，科學家相信這些狗兒比家犬來得堅強，較能忍受太空中極端的壓力環境。

除了曾經是流浪狗，這些太空犬還有另外一項共通點，那就是：牠們都是雌犬。選擇雌性作為太空犬是有原因的，因為牠們的性情相對較為溫和，再者，太空犬專屬的制服有收集排泄物的設計，而這項設計正是雌性專用。

飛向宇宙一去不復返，古往今來第一狗

在前述的背景下，萊卡也成為了太空犬的一員，牠是一隻雌性的混種狗，可能具有哈士奇、薩摩耶和部分㹴犬血統。牠加入太空團隊時大約是 3 歲，體重則有 5 公斤，負責這次太空動物實驗的科學家弗拉迪米爾．雅茲多夫斯基（Vladimir Yazdovsky）曾在自己的著作中說萊卡：「安靜而有魅力」。

和萊卡同期的受訓夥伴還有阿爾比那（Альбина）和穆什卡（Мушка），牠們所受的訓練都是為了登上〈史普尼克 2 號〉，它的前身便是大名鼎鼎的〈史普尼克 1 號〉（Sputnik）──蘇聯成功發射的第一顆人造衛星。

〈史普尼克 1 號〉在 1957 年 10 月進入太空，是人類史上首度進入行星軌道的人造衛星，當時可是將美國人嚇到吃手手；而為了趁勝追擊、在太空競賽中再下一城，蘇聯領導人赫魯雪夫要求團隊在同一年的 11 月發射另一艘太空載具以紀念蘇聯十月革命 40 周年。

為了成功完成任務，太空犬們歷經了嚴酷的訓練。牠們被關在窄小的籠子裡長達 20 天以適應史普尼克的狹窄空間。這樣的囚禁讓牠們非常焦躁，也產生了便秘和寡尿的情形，即使用了瀉藥也未見改善，唯有長期的訓練才有效。除了小籠子之外，太空犬也被放在離心機和其他機具中，以模擬火箭發射時的速度和噪音，這種種訓練使得萊卡和夥伴們的血壓增高了 30～50 托（Torr，近乎等價於 mmHg）。

最後，萊卡在太空三犬組中脫穎而出，在 1957 年 11 月 3 日搭上〈史普尼克 2 號〉，成為第一隻進入太空軌道的動物。

喪生星際，死因成謎

然而，萊卡的任務並不像我們所熟悉的童話故事，牠的傳奇有著濃濃的悲劇色彩。當時蘇聯並未發展出脫離地球軌道的技術，也就是說，萊卡搭乘的太空艙無法回收，即使牠熬過了火箭發射後的種種不適，牠的太空之旅依然是趟不歸路。

1958 年 4 月 14 日，在歷時 5 個月、繞行地球 2570 圈的飛行之後，載著萊卡墜落，焚毀於大氣層中，為這趟史無前例的太空狗任務畫上句點。

任務結束後，萊卡的死因卻是眾說紛紜。根據蘇聯官方的說法，萊卡在太空中存活了 4 天，後因艙內氧氣即將耗盡而被進行了安樂死。另一方面，也有人認為萊卡早在吃下有毒的食物前就已窒息而亡，多年以來，萊卡究竟是死於窒息或是安樂死一直是爭論的焦點。

直至 1999 年，俄羅斯的資料曝光後，人們才知道牠真正的死因──「中暑」。由於當時建造太空艙的時間過於倉促，無法造出可靠的恆溫系統，在到達軌道後，太空艙的控溫系統異常，使得艙內溫度升高至 40 °C，而萊卡最終便是因為太空艙過熱而中暑身亡。

永遠的太空狗英雄

在萊卡過世之後，人們始終沒有忘記牠對於太空旅行的付出。蒙古和羅馬尼亞都曾經為牠發行郵票，方寸之間可見萊卡繫著安全帶、坐在太空艙中回望的英氣模樣。

而牠的犧牲也進一步喚醒了大眾對於動物權利的重視，許多學者都對萊卡的有去無回感到扼腕，動物權利保護團體更在各個蘇聯大使館以及聯合國總部發起示威遊行，而英國的全國犬類保護聯盟則呼籲養狗的飼主為萊卡默哀。

值得慶幸的是，在萊卡之後，所有的太空動物實驗都是由可回收式的飛行載具執行，再也沒有動物走上同樣悲傷的旅程。

在 2008 年 4 月 11 日，俄羅斯在莫斯科為萊卡建立了一座紀念碑，這隻站在火箭上的狗狗同時也留名於莫斯科的宇宙征服者紀念碑上，永遠提醒著人們，這隻超級太空狗為人類星際旅程所做出貢獻。

參考資料：

• Laika 維基百科
• Remembering Laika, Space Dog and Soviet Hero The New Yorker [2017.11.03]

1957年的今天，一具蘇聯的火箭悄悄發射升空，成功將一顆約莫海灘球大小（直徑58公分），有著四根細長天線的小圓球送上五百多公里高的軌道，為夜空增添一顆閃爍的星星。它就是第一顆人造衛星──史普尼克一號（Sputnik 1）

史普尼克的俄文原義是「旅程中的同伴」。

多恰當的名字，它就像地球在宇宙時空旅行中的同伴，每一個半小時就繞行地球一圈，並以無線電波不停地向地球發射訊號──像不像你散步時，不停繞著你轉圈圈，還興奮地對你輕吠的小狗？啊，說到小狗，一個月後發射的史普尼克二號，還真的載了一隻名為萊卡（Laika）的三歲小狗上太空（漆黑的宇宙中牠那閃閃發亮的眼珠是望向牠來自的藍色地球，還是遠方的點點繁星？牠會不會想念那寒冷卻可自由流浪的街頭？）。

當然，大吃一驚的美國不會將史普尼克一號視為友善的小狗，那可是冷戰時期啊！無論是考慮面子問題或國防威脅，絕對無法接受敵人獨佔太空，於是為了迎頭趕上，美國迅速投入大量資源於太空計畫。不過蘇聯也沒原地踏步，1959年分別完成第一次繞月飛行與第一艘太空船降落月球；1961年將第一位太空人加加林（Yuri Gagarin）送上太空；1965年列昂諾夫（Alexey Leonov）完成人類第一次太空漫步；連續十幾年都由蘇聯在太空競賽中拔得頭籌，直到1969年美國才超越蘇聯，阿姆斯壯成為第一位踏上月球的人類。

而史普尼克一號早已不在天空。1958年初，在繞行地球1,440圈、完成七千萬公里的飛行後，史普尼克於墜落地球時燒毀於大氣層中，結束它短短三個月的壽命。但它帶來的影響卻相當深遠；除了為美蘇間的太空競賽揭開序幕，也因而促成往後人造衛星用於各種民生用途與科學研究，包括廣播、通訊、導航、氣象、遙測、太空望遠鏡、……等等。喔，對了，還帶給村上春樹靈感，在世紀末寫出《史普尼克的情人》（中譯《人造衛星情人》）。

本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。