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無線電天文學的誕生│科學史上的今天:5/5

張瑞棋_96
・2015/05/05 ・1047字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 577 ・九年級

貝爾實驗室的央斯基(Karl G. Jansky, 1905-1950)在記者採訪之前再一次仔細檢查手中的資料,畢竟他這篇論文的主張實在太過大膽了!

貝爾實驗室是他大學畢業的第一份工作,他被交付的任務是查出干擾無線電通訊的背景雜訊,因為 AT&T 要用短波提供越洋電話服務,務必得解決雜訊干擾的問題。央斯基花了兩年的時間親自設計建造,終於在 1930 年完成一具專門接收 20.5 MHz電波的巨大天線:長 30 米、高近 4 米,遠看倒像是萊特兄弟的滑翔機翼骨架。最特殊的是下面裝了四個汽車輪胎,可在圓形軌道上旋轉,以精確定位出訊號方向。他的同事還因此戲稱它是「央斯基的旋轉木馬」。

經過近兩年單調卻費神的傾聽、紀錄與分析,央斯基大致搞清楚了雜訊來源,除了人為因素之外,背景雜訊不是附近的雷雨就是遠方的雷雨。但有一種來歷不明的訊號,每天漲落一次;他原本以為是太陽輻射,但幾個月後,這個訊號源方位卻越來越遠離太陽。他進一步發現它其實不是間隔 24 小時,而是 23 小時 56 分鐘,剛好是地球相對於遠方恆星的自轉週期,這意味著訊號源肯定不是太陽,而是更遙遠的天體。經過更精確的觀測後,央斯基認定這個無線電波來自人馬座方向的銀河系中心!

1933 年的今天,紐約時報以頭版報導了央斯基的發現,引起廣泛的注意,畢竟在此之前只知有宇宙射線與宇宙輻射,從未聽聞天體也會發射無線電波。而對天文學家而言,這意味著除了光學望遠鏡,也可以用無線電望遠鏡觀測天體,一窺壯闊瑰麗的遠方星系、天體的誕生與衰亡、乃至百億年前的宇宙樣貌,因此這一天可說是無線電天文學的濫觴。

只是當時正是大蕭條時期,求得溫飽尚且不及,如何顧及遙遠的天體?因此央斯基原本希望建造直徑 30 米之碟型天線以深入探測此訊號源的提案被否決,天文學界也無多餘經費可以進一步研究。四年以後,才有業餘無線電工程師雷伯(Grote Reber)在自家後院作出第一台無線電望遠鏡,證實了央斯基的發現。無線電天文學的進一步發展得等到二次大戰結束以後了。

1964 年,央斯基的兩位後進彭齊亞斯(Arno Penzias)和威爾遜(Robert Wilson)用貝爾實驗室的無線電望遠鏡發現大霹靂的餘燼──宇宙背景輻射,因而獲頒諾貝爾獎。只可惜央斯基英年早逝,無緣得見他開啟的無線電天文學開花結果。如今我們以他的姓氏作為天體無線電流量密度的單位;由 27 個碟型天線組成的超大陣列天線(Very Large Array)也於 2012 年改以他的姓名命名,以表彰他的重大貢獻。

 

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。

文章難易度
張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 396 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。


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全台首座科研火箭場正式啟用!——坐落在依山傍海的屏東牡丹鄉

PanSci_96
・2022/01/18 ・2103字 ・閱讀時間約 4 分鐘

科技部「短期科研探空火箭發射場域」近日開放符合規定的火箭科研團隊申請使用!這是台灣太空發展繼去年 5 月立法院三讀通過《太空發展法》後,另一個重要的里程碑。

什麼?台灣竟然有發展太空科技!

沒錯!截至目前為止,全球有超過 90 個國家擁有自己的衛星,並有超過 31 個國家制定了國家太空法規,可見各國都砸下重金發展衛星和火箭等相關技術。正因為太空科技是現代全球競爭的新場域,台灣在具有基礎技術能量的前提之下,也決定加入太空科技的行列!

自 2020 年以來,行政院開始推動資訊及數位、資安卓越、精準健康、綠電及再生能源、國防及戰略、民生及戰備等六大核心戰略產業。其中,太空科技為國防及戰略產業的核心領域。在今年 1 月 13 日起開放申請的「短期科研探空火箭發射場域」,是台灣第一座以科研任務為主的火箭發射場,更是太空科技的里程碑!

地處屏東原住民部落的發射場域

科技部選定屏東縣牡丹鄉旭海村牡丹灣段 742-1 及 743-1 地號做為「短期科研探空火箭發射場域」,該場域占地面積 9,700 平方公尺,是國有海岸林地,也是原住民保留地。由於涉及原住民族的土地及權利,根據《太空發展法》第 12 條,必須依照《原住民族基本法》辦理。《原住民族基本法》第 21 條則規定「政府應諮商並取得原住民族或部落同意或參與,原住民得分享相關利益」,因此,科技部與當地「旭海部落」反覆協商後,在去年順利取得了同意。

旭海部落位於牡丹鄉最東側,是依山面海的漁村型部落,早期被稱為「牡丹灣」(macaran),意思是「水量豐沛的沼澤地」。最初來這裡開墾的是斯卡羅族,後來陸續有阿美族、排灣族、平埔族,以及閩南、客家等族群聚居,最後形成了一個族群融合的聚落。部落居民在得知該地被選為火箭場,有機會刺激觀光、帶動就業機會後,不少居民樂觀其成。可是,當地居民以出海捕魚、抓龍蝦為生,因此也有不少居民擔心火箭場將破壞牡丹灣的水域生態,使得魚及龍蝦的數量銳減,影響生計。

對此,科技部提出回饋方案,表示若居民因火箭試射而無法出海捕魚,將可享有補貼,而平時更有水電費和獎學金補助。另外,國家實驗研究院國家太空中心每週都派專員深入當地,傾聽村民心聲,也召開多場說明會,解答民眾疑問,讓當地居民了解火箭場落腳旭海的利弊得失。部落原訂去年 5 月舉行會議,卻因為疫情延宕至 11 月,最終共有 112 位居民出席,獲得 85 張同意票,正式通過我國第一座合法、安全且能維護原住民族權益的火箭發射場域。

圖為牡丹灣,鄰近的旭海部落早期即被稱為「牡丹灣」,意思是「水量豐沛的沼澤地」。 圖/牡丹鄉公所

誰可以合法申請、發射火箭?

立法院在 2021 年 5 月三讀通過《太空發展法》,是台灣第一部國家太空法案。《太空發展法》共計 6 章 22 條,內容規定主管機關為科技部,負責設置發射場域,而計畫執行單位為國家太空中心,負責營運、管理發射場域。另外,也規定發射載具僅能在國家發射場域實施發射。

位於旭海的「短期科研探空火箭發射場域」是台灣邁向完備太空基礎設施的第一步。然而,考慮到當地原住民權益,科技部承諾除非經過該原住民部落同意,否則將不會提供其他單位使用,後續相關作業也將由國家太空中心依據「短期科研探空火箭發射場域利益分享作業要點」辦理。

國家太空中心主任吳宗信強調,「短期科研探空火箭發射場域」不是提供給大型火箭發射,而是提供給科技部補助、委託或出資之執行單位或受委託單位申請,特別是各大專院校相關學術研究單位(航空工程學類和大氣科學系等),讓他們實地測試、驗證科研發展計畫的成果。據吳宗信了解,國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)預計在 3~4 月發射火箭,國立成功大學航空太空工程學系則預計在 6~7 月發射,但實際情況還要看學校的整備狀況。

國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC) 製作的火箭。圖/ARRC 官網

參考資料

PanSci_96
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