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執行太空任務囉!那是種怎樣的生活呢?——《俯視藍色星球》上

PanSci_96
・2019/07/15 ・3383字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 468 ・五年級

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那純白的銀色世界啊

白雪覆蓋的科德角和麻州東部。圖/大石出版提供

現在我想到地球的時候,想的都是顏色。

這種看東西的方式和我們一般在地球上很不一樣。2010 年 2 月,我的第一次太空飛行因為軌道路線的關係,整個任務期間我們都是白天飛在歐洲和亞洲上空,晚上在北美洲上空。

在第一次視野清晰的白天飛越(daylight pass)期間,我只見到一種顏色徹底凌駕所有顏色之上:白色。歐洲、俄羅斯、西伯利亞──都蓋上了一層白,尤其是冬天的時候。

這樣的白不是只出現在歐亞大陸的某一個角落,或是某個特定區域,而是從一邊的地平線開始,連綿不絕地一直延續下去,彷彿包住了半個地球。

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從太空中看到的加拿大,儘管已入春許久,從東岸到西岸都還是白茫茫的一片,但從上方看到的結冰形態十分迷人,往往和雲難以區分。圖/大石出版提供

從西邊的歐洲平原到東邊的堪察加半島,這是多麼大的一片土地啊,上面居然可以有這麼多的雪,連續幾千公里都是白的。我透過奮進號的窗戶,望著浩瀚無邊的色彩,才意識到在太空中我可以從一個多麼不同的角度來看國家。地球上的雪當然並不是都下在俄羅斯。2014 年 11 月,進入太空的幾天後,我們在一次白天飛越中剛好通過加拿大正上方,當時已經是一片白茫茫。

從那天第一次看見加拿大起,一直到後續幾天的觀察,有一件事是非常清楚的:加拿大從太平洋岸到大西洋岸這幾千公里都蓋滿了白雪,這個景象會一直持續到入春以後。除了雪原之外,還有令人驚豔的冰紋。

我看到加拿大東部和哈德遜灣時,根本無法分辨哪裡是陸地,哪裡是結冰的水域。聖勞倫斯河看起來很奇怪,它的冰紋像雲一樣呈漩渦狀,也像一幅現代油畫作品。加拿大的雪原一直往南延伸到我的家鄉美國。

迷人的冰雪景觀

2015 年住在美國東岸的人都知道,那年冬天下了非常多的雪。不過美國和加拿大或俄羅斯這些非常寒冷的地區不一樣,美國的雪似乎總是有邊界的──你一定可以找到雪在哪裡結束,不是在亞利桑納州或新墨西哥州的沙漠(這裡是洛磯山脈的終點),就是在美國南方,紐約州和賓州的雪到了馬里蘭州和維吉尼亞州就會消失,變成較溫暖的森林。

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不過最迷人而壯麗的冰雪景觀之一,是南美洲巴塔哥尼亞的冰川。這些深藍色高山湖被冰原圍繞,四周盡是雪與冰川形成的驚人紋路。在我想要造訪的新景點口袋名單中,巴塔哥尼亞冰原是第一名!

那些在太空中度過的節慶

我在太空中慶祝過幾乎每一個節日:感恩節、耶誕節、新年、復活節,當然還有棒球的開幕式,以及美式足球超級盃。每個組員也都有生日會,我們還會慶祝國際婦女節(3月8日)和國際勞動節(5月1日)。在太空中多的是舉行派對的理由。

2014 年耶誕節,我戴著耶誕帽、拿著家人的照片留影。在第 42/43 號遠征期間,我們在太空中幾乎慶祝過每一個節日。圖/大石出版提供

2014 年秋天,我在感恩節前幾天抵達太空,這裡的節日氣氛當然和地球上很不一樣。作為一名軍方飛行員,我曾經派駐過世界各地,在韓國,中東和德國都曾經度過耶誕節和感恩節,所以不在家過節早就不是第一次了。但對我來說,確保在太空中也能慶祝這些特別的日子是很重要的。

我只有三天的準備時間,而且還在適應無重力狀態,所以準備工作得盡量簡單。我去食物儲藏室找關鍵食材,先抓了幾包火雞肉,然後去找配菜。到了感恩節那一天,我已經備妥了一整個夾鍊袋的傳統感恩節食物要和組員分享,尤其是我們的俄羅斯太空人,因為他們不熟悉美國人過節會吃什麼東西。

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我們有輻射照射火雞肉、復水玉米麵包餡、玉米、糖漬山藥、馬鈴薯泥、各式各樣的茶和咖啡、還有藍莓櫻桃水果派。雖然我們沒有一整天都聞到火雞的香味,沒有每年都在感恩節舉行的達拉斯牛仔隊對決底特律雄獅隊的美式足球賽可以看,也沒有可以留到下個星期的剩菜,但我們能吃到這頓大餐確實要感謝很多人哪!

時間似乎過得和我們的飛行速度一樣快,轉眼就到了和第 42 號遠征的隊友一起在軌道上慶祝耶誕節的時候了,雖然我們的家人都在地球上。任務控制中心特別在耶誕節前夕為我們安排了自由時間,也給我們準備了一些特別的驚喜。

中國新疆是個多山、多沙漠的偏遠地區。從太空往下看,幾乎每一個大陸都有類似這樣的山脈。圖/大石出版提供

我們在日本任務控制中心「太空站綜合推廣中心」(SSIPC)註1 的同事,為我們製作了一部短片,大約 25 名飛行控制員穿著耶誕帽、貼上耶誕老人的鬍鬚,用日語一邊跳舞一邊唱〈鈴兒響叮噹〉。組員都愛死了!不過我生日那天獲得的特別待遇幾乎和這個一樣棒,當時任務已經進行了一個星期,我們超酷的座艙通訊員(CAPCOM)註2雷斯利.林果(Leslie Ringo)特別找人裝扮成瑪麗蓮.夢露,在任務控制中心唱她那首著名的〈生日快樂,總統先生〉給我聽。

說驚喜實在不足以形容我當時的心情。而且那一整天所有控制中心(休士頓、莫斯科、日本、慕尼黑、亨茨維爾)都叫我「總統先生」,感覺很爽。可惜第二天我就被降回到「飛行工程師」的頭銜,讓我稍微體會到即將卸任的總統在接班人就職典禮上的心情。不過生日那天實在很有趣,更何況要在太空中待 200 天,有好玩的當然要儘量把握了!

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太空中,食物成為任務的亮點

感恩節大餐之後,我理解到食物對我每天的飛行有多重要,不只在節日的時候。休士頓的詹森太空中心的食品實驗室要面對的挑戰,就是如何讓太空人健康快樂。我們所有的食物都要在好幾個月前就製作包裝完成,所以能帶上太空的食物種類非常有限。例如我們不吃麵包,因為保存期限不夠久,而是用墨西哥玉米餅代替麵包──有的太空人每一餐都配玉米餅吃。

我們還有幾種不同類型的食物,有「包裝食品」,如袋裝鮪魚、牛肉乾,或是 M&M 巧克力;也有脫水食品,很多人認為的太空食品就是這一類,這是把肉類或蔬菜經過加工除去所有水分,然後真空密封在塑膠袋中。要吃的時候把這些袋子放進一臺機器,機器會把冷水或熱水灌進去,把它壓一壓搖一搖,等個十分鐘,一頓塑膠袋餐就完成了!我們還有用綠色金屬袋裝的即食菜,類似軍隊吃的口糧。

俄羅斯太空人伊蓮娜.瑟若瓦(戴鹿角者)與安東.謝克佩雷洛夫。俄國東正教的耶誕節是在12月25日之後的幾個星期,我們透過影片觀賞一群東正教神父在莫斯科太空控制中心唱耶誕歌曲,幫我們過節。圖/大石出版提供

各式各樣的肉類、蔬菜和甜點都是這種形式的包裝,用食物加熱器──和公事包差不多大的加熱板──加熱一下就行了,非常適合我這種人。我不想讓太空愛好者失望,不過我們的食物裡面沒有「太空人冰淇淋」這種東西,就是在世界各地博物館都可以找到的冷凍乾燥拿破崙派。我自己是很喜歡,但是我從來沒有在國際太空站上看到過。

在太空中,異國食物是我們的救星。上太空半年後,再美味的食物也會讓人吃膩,這時食物的變化就是提升士氣最重要的助力之一。我選了歐洲和俄羅斯風味的食物作為獎勵食品,這對於我在整個任務期間的幹勁有很大的幫助。

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我最喜歡的歐洲食物是魚,我們的美國貨櫃裡沒有這玩意兒;他們還有一種很有趣的提拉米蘇。俄羅斯的食物很讚,特別是他們的馬鈴薯泥和魚,當然還有我最喜歡的湯,羅宋湯。在太空中「吃」這件事變成我任務中的亮點,我在太空絕對吃得比我在地球上自己做飯的時候好。

比食物本身更重要的是大家一起吃飯那段時間。我們的主餐桌位於太空站的俄羅斯艙段,我發現來到這裡,花點時間和大夥兒聊聊今天過得怎麼樣,想想回到地球時打算做些什麼事,是讓我們日子過得下去的關鍵,也讓太空任務成為這麼美好的經驗。

註解:

  1. SSIPC
    日本任務控制中心位於筑波市,在東京北方約一個半小時車程。我去過那邊幾趟接受飛行前的訓練,在實驗進行期間,或在太空站的日本區域做維修工作時,每天都會和他們通話。
  2. CAPCOM
    任務控制中心裡代表飛行主任和組員溝通的人。飛行主任負責指揮飛行控制小組,對任務的執行下達關鍵決定。

本文接續下一篇:從太空往下看!我們生活的地球究竟長怎樣呢?——《俯視藍色星球》中

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——本文摘自《俯視藍色星球:一位 NASA 太空人的 400 公里高空攝影紀實》,2019 年 4 月,大石國際文化出版

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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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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吸引消費者的第一步:打造讓食物看起來更新鮮的「展示櫃」——《秀色可餐》
今周刊出版
・2023/08/06 ・1899字 ・閱讀時間約 3 分鐘

第一間自助服務商店的出現

在 20 世紀的頭數十年,包括自助服務在內的新式雜貨店營運方式,徹底改變了食品的購物模式,這種轉變在城市中尤其明顯。1917 年,田納西州的孟菲斯市成立了美國的第一間自助服務商店,這間店是克拉倫斯.桑德斯(Clarence Saunders)的小豬商店(Piggly Wiggly)。

第一間商店:小豬商店。圖/wikipedia

在這之前,美國消費者買賣日常食品的流程,與 20 世紀美國人習慣的方式截然不同。店員通常會從櫃檯後的貨架上為顧客取貨。

此外,雖然雜貨店也會出售一些易腐損食品,但主要販賣的還是罐頭和其他加工產品。大部分的屠夫和農產品雜貨商,通常會在不同的商店經營特定的業務。從 1920 年代開始,越來越多大型雜貨店把鄰近的肉舖和農產品店併入他們的店裡。

雜貨店透過「合併」變身成超市

在這些「合併」的商店中,顧客只要進入一間商店就能買到許多種不同的食物,不再需要花時間前往 3 個不同的地點購物。儘管合併商店越來越普遍,但自助服務一開始只有應用在分裝好的食品上。

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在多數商店中,購買肉類的方式和傳統肉舖差不多,商店中會有一個肉舖櫃檯,由男性店員提供切肉和銷售等完整服務。顧客會在肉舖櫃檯前排隊,告訴店員他們想要買的具體部位和重量。在這種交易過程中,顧客有機會詢問屠夫哪些肉是新鮮的,烹飪方式應該是烤還是煎。

在這種交易過程中,顧客有機會詢問屠夫哪些肉是新鮮的,烹飪方式應該是烤還是煎。圖/GIPHY

屠夫會取出需要的肉塊,切下顧客想買的量再包裝好。在購買農產品時,顧客會於陳列在商店中的大量蔬果中挑選產品,拿去給農產品區的店員稱重並裝袋,接著在收銀台計算價格。

把易腐損商品整合進超市後,零售商獲得了機會,可以把整間店的品質都展現給消費者看,藉此吸引消費者並建立顧客忠誠度。相較於分裝好的食品,消費者比較常購買的是易腐損產品。

如果雜貨商能提供各種高品質的蔬果和肉類,顧客光臨這間商店的頻率就會高於其他商店。在購買罐頭食品、盒裝麥片和瓶裝商品等雜貨時,無論在哪裡購買,獲得的都是同樣的商品。單就這些產品而言,商店只能靠著較便宜的價格和較多元的品項來勝過其他店家。

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「展示櫃」展現商品多樣性吸引消費者

易腐損產品則不同,這些產品的品項會隨著季節變化,有時甚至每天都不同,這種多樣性是許多購物者對商店感興趣的原因之一。

由於改變之後的肉舖與農產品銷售區具有繽紛的「天然之美」,又有機會用充滿吸引力的方式展示,所以這兩個區域變成了商店的「展示櫃」。

在 1920 到 1930 年代,雜貨手冊和行業雜誌不斷強調新鮮農產品在超市企業中的重要性:易腐損產品「透過視覺對消費者產生了最大的吸引力」。

透過視覺對消費者產生了最大的吸引力。圖/Pixabay

商品的「最佳位置」能成功吸引消費者

雜貨業的主流行業雜誌《先進雜貨商》在 1935 年指出,沒有任何商品「能像新鮮蔬果一樣,如此自然地吸引顧客的注意並刺激食欲」。另一篇文章則主張「種類繁多的新鮮蔬果,以吸引人的方式展現出天然色澤和新鮮度」,消費者將會因此受到吸引,走入商店。

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商店甚至可以用「外觀看起來特別新鮮或特別好的商品」,來合理化商品的價格為什麼比其他商店更昂貴。雜貨商認為架上蔬果的外觀是影響銷量的最重要因素,他們如何用有吸引力的方式陳列農產品,也會使整間店的氛圍產生變化。

把農產品設置在商店的「最佳位置」,通常會是入口附近。圖/Pixabay

因此,他們往往會把農產品區設置在商店的「最佳位置」,通常會是入口附近。農產品與肉類的顏色對雜貨店的營運來說之所以會這麼重要,不只是因為這些顏色能使商店內部顯得更明亮,也因為顏色是顧客判斷食物品質的關鍵指標,他們會依此決定要不要購買特定商品。

——本文摘自《秀色可餐?:所謂的新鮮和健康,都是一場精心設計》,2023 年 6 月,今周刊,未經同意請勿轉載。

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