0

1
0

文字

分享

0
1
0

在科幻與科學之間,寫一座充滿故事的月球城市──《月球城市》作者 Andy Weir 訪談

三采文化集團_96
・2018/05/30 ・3213字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 482 ・五年級

編按:距離人類第一次踏上月球已經 49 年了,探索月球也一直都是熱門的科幻題材。不過,《火星任務》的作者這次的野心可不只有「探險」了,他直接在上面建造了一座超高科技大城「亞提彌思(Artemis)」!在這座城市裡,不只可以過月球移民生活,你甚至可以到阿波羅 11 號遺址去觀光!(天啊好想揪觀光團!)

以下這篇訪談聚焦在安迪.威爾(Andy Weir, 以下簡稱安迪)的創作構思歷程,讓我們一起探探這座迷人的月球都市到底怎麼從他的腦中建造出來的吧!

暴雷警告:本文含有劇透,還沒看過小說的夥伴請斟酌閱讀喔。

安迪威爾。 圖/NASA via wikipedia

 

當初你是怎麼想到「亞提彌思(Artemis)」這個構想的?

安迪:

我想要在月球上設計一座城市,不只是設計建築物、想著如何把它蓋出來,還包括整個城市如何運作、它的經濟基礎是什麼、住在那裡面的人平常怎麼生活等等。想像的過程很有趣,但是要把它寫出來的過程可就沒這麼好玩了。

科幻小說《月球城市》中的人類都市「亞提彌思」地圖。 圖/Crown Publishers @space.com

小說最後的呈現方式,和你一開始想的一樣嗎?

安迪:

這個故事其實有三個版本,現在大家看到的是第三版。前兩個版本我覺得寫得沒這麼好,但以後我說不定會偷拿其中的元素來改編一下,所以我還是先保密好了。

這次的主角潔思原本是配角,起初我只是想在故事裡添加一個逗趣的走私販,所以創造了她。後來隨著情節發展,她在不知不覺間變得越來越搶戲,我也越來越喜歡她,於是我想,嘿,乾脆以她為主角來想個故事好了,結果就變成現在這樣。

為什麼你會特別關注潔思?

安迪:

不論是在哪一個版本,只要寫到跟她有關的時候,故事就會開始變得有趣。她就是那種聰明的小混蛋、可愛的小流氓。我很喜歡這種角色,所以寫起來總是很開心。

你怎麼想出建造這座月球城市的技術的?

安迪:

這就是最酷的地方了。建造亞提彌思的技術,都是目前已經在使用的技術。

寫這本書比較像是在做研究,試圖找出在月球建一座城市的最佳方法,而不是發明新東西,所以我才會說很酷。交通費很貴,所以想在月球建造一座城市,應該先考慮如何將材料運送成本降到最低。一座城市很大,當然也很重,所以你得就地取材,而不是從地球把整個城市運過去。所以我才會在月球上蓋煉鋁廠,這樣一來也就有氧氣了。

事實上,月球可以提供很多材料,你只需要有方法和工具。當你抬頭看月亮時,可以看到光滑和凹凸不平的部分。這些凹凸的部分占月球表面的 85%,這一區到處都是鈣長石,可以提煉出鋁、氧、矽和鈣。有了鋁就可以建造堅實的建築,煉鋁的過程還會產生很多氧,足以供給整個城市所需。如果你需要玻璃,月球上有很多的矽,製造過程中又會產生一堆氧。是不很很酷?那些東西就在月球上等著我們去使用,嗯,前提是我們能夠抵達月球的話。

當你抬頭看月亮時,可以看到光滑和凹凸不平的部分。這些凹凸的部分占月球表面的 85%,這一區到處都是鈣長石,可以提煉出鋁、氧、矽和鈣。source:NASA

所以這個故事的「虛構」設定,是假設航太產業已經發展得夠商業化,讓近地軌道太空旅行的價錢壓低到一般中產階級都能負擔得起。亞提彌思最大的經濟收益來自旅遊業。當我讀小說時,我會很在意這個虛構世界的「經濟」,就像我會忍不住會去想,這個城市為什麼會存在?那些人為什麼會到那裡去,而不是住在別的地方?諸如此類。對於一座位在月亮上的城市,我第一個想到的就是旅遊。如果是中產階級能負擔得起的價錢,就算得要二次貸款什麼的,我想還是會有很多人會想上去月球看一看的。

所以你實際計算過,在你設定的設些條件下,將人員和物資送上月球需要花多少錢嗎?

安迪:

為了想通月球經濟這東西,我甚至寫了一篇論文。不過我沒有在書中寫到這些理論的東西。我從《星際大戰首部曲》學到一件很重要的事——不要從任何有關經濟學的東西開始一本科幻小說。不過事前做一次完整的研究功課,對我來說還是很重要的。

假設月球和火星有相同的基礎建設,你會選擇住在月球還是火星?

安迪:

把所有條件都考慮進去的話,我還是寧願住在地球上。

我筆下的人物都很勇敢,但我本人其實沒有他們那麼勇敢。如果真得做個選擇,如果這兩個星球上有條件差不多的城市,嗯,我會選擇月球。因為月球離地球比較近,如果真的出了很嚴重很嚴重的差錯,我還可以跑回地球。要是在火星上的話,我就只能靠自己了。

若你想實際比較一下火星和月球的距離,可以假設你站在足球場其中一邊的球門線上,火星在另一邊的球門,月亮大概就在你面前 10 公分的距離而已。

《月球城市》與《火星任務》作者 安迪.威爾。圖/Crown Publishers @space.com

創作一個跟《火星任務》完全不同的新角色,對你來說是一次什麼樣的經驗?

安迪:

嗯,我還是用聰明又屌兒啷當的第一人稱在說故事,這一點沒什麼改變。最大的改變是,我努力去揣摩一個女性的角色,但我不是女人,所以這個角色肯定有很多地方會看/聽起來像個男的。我盡可能地向我的女性好友、向我信任的人徵詢意見,傾聽她們的想法,盡可能塑造出一個更真實的潔思。

此外,潔思這個角色比馬克.瓦特尼有更多缺陷,也有更多故事。你沒有辦法不去喜歡馬克,他是個運氣很差的傢伙,一個人被丟在火星上,但那不是他的錯;而潔思的麻煩大多是她自己造成的,她在這本書中真的是做出很多糟糕的決定。我會說,馬克就像是理想版的我,他擁有我渴望的一切特質,還少了我的缺點和我的神經質。而潔思更接近真正的我,有很多缺點,會犯錯,有小聰明但不一定總是能用在對的地方。正因為潔思更像真正的我,所以每當我聽到有人說「噢,我不喜歡潔思這個角色」的時候,嗯,多少還是有點小傷心啦。

你是怎麼想到讓遊客用「天竺鼠球」去參觀阿波羅十一號遺址的?

在亞提彌思,遊客可以參觀阿波羅 11 號遺址,不過,得先穿上一個宛如天竺鼠球的太空漫步工具。 圖/Crown Publishers @space.com

安迪:

很有趣對不對!我有想過,要怎麼樣讓完全沒有受過艙外活動訓練的人也可以到月球表面觀光,然後就想到了天竺鼠球和快走背包的點子。當然,這部分是我虛構的,我不太確定要怎麼做出這種球。不過在我的構想中,這顆球很靈活、有彈性,可以看外面看得很清楚,而且可以承受五分之一的大氣壓力。你必須想辦法把它套在身上,然後完全密封,然後你就可以自由活動了,不覺得很棒嗎!

事實上,我不覺得一個未受過訓練的觀光客有辦法穿著太空衣走動,因為那套衣服真的很重。太空人要接受好幾個月的訓練,來學習如何穿著太空衣做出各種動作。但當你穿著它的時後,就算臉很癢也不能抓臉,真的很不方便。所以我想,最適合遊客的還是天竺鼠球了,在球裡面想做什麼動作都沒問題。

當你在寫《月球城市》這樣的故事時,你是如何將這座城市和劇情融合在一起?

安迪:

我會先把這個城市基本運作的一切設定好,然後其實我不是很喜歡為了迎合劇情而改動這些設定,除非我能真的想出一些很棒的東西。大多數情況下,我的思考方式比較像是「喔,這裡有個問題,那我們該如何解決它」。

亞提彌思位在月球上,離地球上的一切都很遠,這跟太平洋中央的孤島有點異曲同工之妙。在月球上沒有任何強而有力的領導組織或法律,任何援助都在幾千里之外。住在那裡的人想要繼續發展下去,就得靠群體的力量,這也是最終讓它變得有趣的原因。

 

月球城市》中譯版由三采文化出版。

文章難易度
三采文化集團_96
21 篇文章 ・ 6 位粉絲
閱讀在生活中不曾改變, 它讓我們看見一句話的力量,足以撼動你我的人生。而產生一本書的力量,更足以改變全世界


1

4
0

文字

分享

1
4
0

解析「福衛七號」的觀測原理——它發射升空後,如何讓天氣預報更準確?

科技大觀園_96
・2021/10/25 ・2915字 ・閱讀時間約 6 分鐘

2019 年 6 月 25 日,福爾摩沙衛星七號(簡稱福衛七號)在國人的引頸期盼下升空。一年多來(編按:以原文文章發佈時間計算),儘管衛星還沒有全部轉換到預定的軌道,但已經回傳許多資料,這些資料對於天氣預報的精進,帶來很大的助益。中央大學大氣系特聘教授黃清勇及團隊成員楊舒芝教授、陳舒雅博士最近的研究主題,就是福衛七號傳回的資料,對天氣預報能有哪些改善。

掩星觀測的原理

要介紹福衛七號帶來的貢獻,得先從它的上一代──福衛三號說起。福衛三號包含了 6 顆氣象衛星,軌道高度 700~800 公里,以 72 度的傾角繞著地球運轉(繞行軌道與赤道夾角為 72 度)。這些衛星提供氣象資訊的方式,是接收更高軌道(約 20,200 公里)的 GPS 衛星所放出的電波,這些電波在行進到氣象衛星的路程中,會從太空進入大氣,並產生偏折,再由氣象衛星接收。換句話說,氣象衛星接收到的電波並不是走直線傳遞來的,而是因為大氣的折射,產生了偏折,藉由偏折角可推得大氣資訊。

▲低軌道衛星(如福衛三號)持續接收 GPS 衛星訊號,直到接收不到為止,整個過程會轉換成一次掩星事件,讓科學家取得大氣溫濕度垂直分佈。圖/黃清勇教授提供

氣象衛星會一邊移動,一邊持續接收電波,直到接收不到為止,在這段過程中,電波穿過的大氣從最高層、較稀薄的大氣,逐漸變為最底層、最接近地面的大氣,科學家能將這段過程中每一層大氣所造成的偏折角,通過計算回推出折射率,而折射率又和大氣溫度、水氣、壓力有關  ,因此可再藉由每個高度的大氣折射率,得出溫濕度垂直分布,這種觀測方式稱為「掩星觀測」。掩星觀測所得到的資料,可以納入數值預報模式,進一步做各種預報分析。 

資料同化──觀測與模式的最佳結合

在將掩星觀測資料納入數值預報模式時,必須先經過「資料同化」的過程。數值預報模式內含動力方程式,可以模擬任何一個位置的氣塊的運動,但是因為大氣環境非常複雜,模擬時不可能納入全部的動力條件,因此模擬結果不一定正確。而另一方面,掩星觀測資料提供的是真實觀測資訊,楊舒芝形容:「觀測就像拿著照相機拍照,不管什麼動力方程式,拍到什麼就是什麼。」但是,觀測的分布是不均勻的—唯有觀測過的位置,我們才會有觀測資料。

所以,我們一手擁有分布不均勻但很真實的觀測資料,另一手擁有很全面但可能不太正確的模式模擬。資料同化就是結合這兩者,找到一個最具代表性的大氣初始分析場,再以這個分析場為起點,去做後續的預報。資料同化正是楊舒芝和陳舒雅的重點工作之一。 

中央大學分別模擬 2010 年梅姬颱風和 2013 年海燕颱風的路徑,發現加入福三掩星觀測資料之後,可以降低颱風模擬路徑的誤差。圖/黃清勇教授提供

由於掩星觀測取得的資料與大氣的溫度、濕度、壓力有密切關係,因此在預報颱風、梅雨或豪大雨等與水氣量息息相關的天氣時,帶來重要的幫助。黃清勇的團隊針對福衛三號的掩星觀測資料對天氣預報的影響,做了許多模擬與研究,發現在預測颱風或氣旋生成、預報颱風路徑,以及豪大雨的降雨區域及雨量等,納入福衛三號的掩星觀測資料,都能有效提升預報的準確度。

黃清勇進一步說明,由於颱風都是在海面上生成的,而掩星觀測技術仰賴的是繞著地球運行的衛星來收集資料,相較於一般位於陸地上的觀測站,更能夠取得海上大氣資料,因此對於預測颱風的生成有很好的幫助。另一方面,這些資料也能幫助科學家掌握大氣環境,例如對於太平洋高壓的範圍抓得很準確,那麼對颱風路徑的預測自然也會更準。根據團隊的研究,加入福衛三號的掩星觀測資料,平均能將 72 小時颱風路徑預報的誤差減少約 12 公里,相當於改進了 5%。

豪大雨的預測則不只溫濕度等資訊,還需要風場資訊的協助,楊舒芝以 2008 年 6 月 16 日臺灣南部降下豪大雨的事件做為舉例,一般來說豪大雨都發生在山區,但這次的豪大雨卻集中在海岸邊,而且持續時間很久。為了找出合理的預測模式,楊舒芝探討了如何利用掩星觀測資料來修正風場。 

從 2008 年 6 月 16 日的個案發現,掩星資料有助於研究團隊掌握西南氣流的水氣分佈。上圖 CNTL 是未使用掩星資料的控制組,而 REF 和 BANGLE 皆有加入掩星資料(同化算子不一樣),有掩星資料可明顯改善模擬,更接近觀測值(Observation)。圖/黃清勇教授提供

福衛七號接棒觀測

隨著福衛三號的退休,福衛七號傳承了氣象觀測的重責大任。福衛七號也包含了 6 顆氣象衛星,不過它和福衛三號有些不同之處。

福衛三號是以高達 72 度的傾角繞著地球運轉,取得的資料點分布比較均勻,高緯度地區會比低緯度地區密集一些。相較之下,福衛七號的傾角只有 24 度,它所觀測的點集中在南北緯 50 度之間,對臺灣所在的副熱帶及熱帶地區來說,密集度更高;加上福衛七號收集的電波來源除了美國的 GPS 衛星,還增加了俄國的 GLONASS 衛星,這些因素使得在低緯度地區,福衛七號所提供的掩星觀測資料將比福衛三號多出約四倍,每天可達 4,000 筆。

福衛三號與福衛七號比較表。圖/fatcat 11 繪

另一方面,福衛七號的軟硬體比起福衛三號更加先進,可以獲得更低層的大氣資料,而因為水氣主要都集中在低層,所以福衛七號對水氣掌握會比福衛三號更具優勢。

從福衛三號到福衛七號,其實模式也在逐漸演進。早期的模式都是納入「折射率」進行同化,而折射率又是從掩星觀測資料測得的偏折角計算出來的。「偏折角」是衛星在做觀測時,最直接觀測到的數據,相較之下,折射率是計算出來的,就像加工過的產品,一定有誤差。因此,近來各國學者在做數值模擬時,愈來愈多都是直接納入偏折角,而不採用折射率。黃清勇解釋:「直接納入偏折角會增加模式計算的複雜度,也會增加運算所需的時間,而預報又是得追著時間跑的工作,因此早期才會以折射率為主。」不過現在由於電腦的運算能力與模式都已經有了進步,因此偏折角逐漸成為主流的選擇。 

由左至右依序為,楊舒芝教授、黃清勇特聘教授、陳舒雅助理研究員。圖/簡克志攝

福衛七號其實還沒有全部轉換到預定的軌道,不過這一年多來的掩星觀測資料,已經讓中央氣象局對熱帶地區的天氣預報,準確度提升了 4~10%;陳舒雅也以今年 8 月的哈格比颱風為案例,成功地利用福衛七號的掩星觀測資料,模擬出哈格比颱風的生成。

除了福衛七號,還有一顆稱為「獵風者」的實驗型衛星,預計 2022 年將會升空。獵風者的任務是接收從地表反射的 GPS 衛星電波,然後推估風速。可以想見,一旦有了獵風者的加入,我們對大氣環境的掌握度勢必更好,對於颱風等天氣現象的預報也能更加準確。就讓我們一起期待吧!

科技大觀園_96
952 篇文章 ・ 245 位粉絲
為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策