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疫情中開箱臺灣航空產業,讓我學到的 7 件事——《我的青航時代》暑期航空營

PanSci_96
・2020/10/08 ・5709字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

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文 / 泛科學編輯部

本文由我的青航時代-2020航發會×暑期航空營 委託,泛科學企劃執行

「COVID-19 這個肉眼看不見的魔咒降臨,航空產業成為首座被攻下的王國,王國裡的人們原本的熙來攘往愕然而止,歡笑與喧鬧被鎖進幽冥空間裡,再也聽不見……」儘管疫情癱瘓航空業已不是新聞,但當我看著桃園機場的航班狀態螢幕,顯示滿面的「取消 Canceled」「取消 Canceled」「取消 Canceled」時,過往來機場的興奮記憶與進入視網膜上的現實、寂靜的大廳,產生難以名狀的衝突,不受控的想像力頓時模擬出了一個奇幻異世界,而自己就是那穿越到異世界的徬徨路人角色。

還好,有年輕勇者接受了召喚,也穿越來到這疫情中的異世界。他們各個身懷絕技、對異世界頗有研究、毫不畏懼,對航空產業王國更是充滿熱情與掩藏不住的愛。將他們召喚來的正是中華航空事業發展基金會。此刻時間是週一早上 9 點半,30 名大學生與研究生即將展開一場史無前例的台灣航空產業之旅。

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Lesson 1:讓一架飛機動起來,靠的是工程;讓無數架飛機飛起來,靠的是產業

說史無前例,是真的。這是中華航空事業發展基金會(簡稱航發會)第一次於暑期舉辦專為大學以上學生設計的深度航空營。由於疫情衝擊,全球航空業嚴重受創,好在台灣防疫有成,因此航發會與泛科學團隊合作,對外徵召航發勇者。從 317 位報名者當中,評選出了兩梯共 60 名年輕同學,他們大多對飛航有一定的認識,但第一堂課,還是要從最基礎的問題開始:飛機是怎麼飛起來的?

這是航發會第一次在暑期舉辦深度航空營。

不,飛機不是靠魔法飛起來的,也不是單靠白努利定律,而是靠許多人的群策群力。朝陽大學航空機械系盧衍良副教授說,所謂的「民航」並不只是旅客坐的飛機。除了商用航空運輸服務外,也包含各類空中作業,像是照相、測量、搜救、農業使用,訓練飛行等。而引領全球民航產業走向的兩大機構,分別為國際民航組織 (ICAO) 以及國際航空運輸協會。前者隸屬於聯合國轄下,後者則是由航空公司、旅行社等同業公會組成。雖分屬不同單位,但兩者關係密不可分,就連辦公室地點也同樣位於加拿大蒙特婁,是隔壁鄰居。

透過盧教授條理分明又幽默的解說,我們學到航空貨物集散站、航空站地勤業、空廚業各有學問。「航空人員」與「航空從業人員」屬於不同的圈圈,前者必須擁有民航局檢定證,後者也要通過不同的專業考核。駕駛員、管制員、簽派員、載重平衡工程師、航務員等職業目前的職涯狀況與學習途徑,更讓懷抱飛航夢的大家聽得筆記狂抄。

對了,那你知道許多玩家在玩的無人機屬於哪一類嗎?自己去找答案吧!

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Lesson 1.5:桃園機場不打烊

透過盧副教授的分享,航發勇者們對航空產業整體有了更厚實立體的想像,也對接下來與各產業中堅的現場面對面更加期待。帶著不同以往的視角,我們在機場人員的帶領下「進入」了本來熟悉卻又陌生的「桃園國際機場」。巡禮中,儘管看見疫情之下空蕩寂寥的機場,但更感受到在這樣的「非日常」中,仍然不懈怠的航空從業人員們的「日常」。

Lesson 2:機師的帥你看得到,機師的付出你看不到

搭上機捷,來到一站之隔的華航園區,一行人快步走過慶祝華航 60 週年的美麗壁畫,卻無暇停步拍照,因為在教室裡丁常皓機師已待整以暇,要好好替我們上一課。在令人嚮往的職業排行榜上,機師絕對名列前茅;但如果你知道他們通過檢定考試必須要念跟自己等身高的書(不是躺著,是站著的身高喔,而且機師都很高)、因為排班總是不能跟親友在節日相聚、每年都要進行一~二次嚴格身體檢查、更要面對無止境的時差折磨,你仍然一如往昔的嚮往嗎?現場的勇者們看來完全沒有被嚇到呢。

機師的工作雖然令人嚮往,卻有極高的要求,也需配合工作做出調整。

目前要當上飛行員有三種方式,分別為:考取航空公司培訓機師,由航空公司出資進行飛行訓練。再者是自訓,也就是自行在飛行學校完成飛行訓練,取得商用駕駛員執照 (Commercial Pilot License, CPL) 後,應聘至國內外航空公司。第三種則是加入空軍,退役後至航空公司擔任飛行員。(延伸閱讀:HOW TO 成為飛行員)不論是哪一種都不容易,而且飛行員除了不斷地考試和維持健康之外,更重要的人格特質是守紀律、善於溝通協調,能團隊合作並保有工作熱誠的心理素質。

了解機師,更要了他們的產地。接著我們輪流參觀對機師很重要的模擬機,分為固態跟動態。固態模擬機看似簡單,但由於隨便一個按鈕就是幾千美元,試乘時不免心跳加速,有如吊橋效應不知是緊張還是愛。動態模擬機更是難得一見,就連華航內部都很少人能進來參觀,機師們在裡頭模擬各種麻煩的狀況,我們在外頭不斷拍照驚嘆,同時也才知道原來還有專門製作模擬機的公司,感覺得出來這也刺激了不少同學有新的發展志向。

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Lesson 3:天空的秩序,航管員來守護

回到桃園機場,大夥忍不住嘰嘰喳喳討論起來,就算剛剛聽到機師訓練要花那麼長時間訓練、讀那麼多專業書籍,給眾人留下深刻印象的丁機師依舊成為全民偶像。不過緊接著身著清麗套裝的飛航管制員李怡璇,旋即吸引了眾人的注意力。飛行可不只靠機師,要正常安全起降,飛航管制員更是功不可沒。

曾幫交通部林佳龍部長上課的李怡璇管制員,從基礎開始與我們介紹管制員的防守範圍:天空!臺灣有 11 個民方塔台、2 個近場台以及 1 個區管中心,分別管制不同階段的飛航,就像是接力賽一樣(延伸閱讀:HOW TO 讓飛機安全起降),在航程中絕對不能掉棒。同樣是飛航管制員,根據負責工作不同有不同的「席位」,工作特性也不同。有的瞬間壓力大、有的需要和多方單位協調,但令人印象深刻的是飛航管制員的強記能力跟快速反應能力,每個人都如同人肉航管百科,得背下來的航空用語實在是太~多~啦~!而且還要能在極短時間反應,要是想成為飛航管制員,得先看看自己有沒有這樣的決心。

想成為飛航管制員?先把這些都背下來!(設計對白)

Lesson 4:什麼?全世界每10架飛機就有9架有來自台灣的零件!

航空產業之旅的第二天,一行人一大早從台北搭乘高鐵到台中,再轉乘巴士,目的地就是位於西屯區的漢翔公司。說到漢翔,老台中人會記得它的前身「航發中心」,也肯定知道經國號戰機。如今的漢翔在歷經 30 年的轉型,以台灣航空製造業一哥的姿態呈現在眾人面前。就在我們參訪的期間,漢翔在總統見證下成立了 F-16 亞洲維修中心;不論是飛機迷或是軍武迷都知道,這對台灣來說多麽重要。儘管由於疫情,漢翔的一翼,亦即民航機業務訂單,受到巨大影響;但另一翼,則肩負起重要的國機自造任務。新一代教練機、模擬機的需求,讓漢翔有機會帶領台灣航空製造的國家隊,需才孔亟的漢翔也藉機會大力徵才,歡迎來參訪的航發勇者加入漢翔。

而對於這群勇者們來說,今天最興奮的莫過於可以直接摸到各種飛機零件、引擎和發動機吧。首先由陳益盛副廠長替大家上一堂扎實到不行的飛機維修入門,讓麻瓜如我算是大致明白發動機的各種類型跟運作邏輯,機翼與機身的設計目的跟作用。也讓我們一窺工程師的日常。接著到零件展示室,大夥就像是到了貓咪咖啡店一樣,只不過狂吸猛摸的不是貓,而是各種由漢翔開發製造的零件。可惜這次沒能到漢翔在高雄岡山的製造廠區,不過要是真的去了,肯定要 high 翻了。

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我吸的不是貓,是零件!

Lesson 4.5:神秘的中山科學研究院第一研究所

下午,我們前往就在隔壁的國家中山科學研究院航空研究所。其實它的成立比中山科學院本身還要來得久遠,可回溯至民國初年。本為一體的中科院航空所與漢翔,如今在各級教練機的開發上密切合作,在中科院的能量展示館內,各種無人機、軍用飛行器到動力系統和模擬訓練系統的核心技術歷程,都讓大家興奮不已。而能親自坐上球型砲塔模擬器,面向 16 片螢幕組成的大畫面,進行射擊任務,更是高潮中的高潮。並帶著滿滿的收穫回到台北。

Lesson 5:這次疫情只是航空產業快速發展的一個小波瀾⋯⋯嗎?

到了航空探索之旅的最後一天,我們來到位於台北市內的松山機場與民航局。由於搭著捷運就可以抵達,加上又已經是最後一天,於是與前兩天比起來,勇者不免有點沒那麼興奮。但這一點低落感很快就被驚喜地打破。

航空發展的未來是什麼呢?COVID-19 這隻黑天鵝就算飛走,留下的航空產業會是斷羽的鵝毛還是一顆金蛋呢?國立台灣海洋大學航運管理學系的顏進儒教授,從自己與空運的關係,深入產業核心,為我們介紹他對未來的評估與建議的因應。

顏教授認為,對空運長期的發展來說,這次疫情只是小波瀾。經濟成長與燃油價格才是影響空運產業發展的直接因子,而科技發展(雙引擎取代多引擎、長距離航線增加、燃油效率提高、機內無線上網)、營運模式的改變(如低成本航空的出現、亞太地區包機市場成長)等,是不容忽視的轉機。從此延伸,隨著東南亞人口集中,具有直航價值的大城市持續誕生,軸輻式營運架構改變,也必然要檢討臺灣若能作為地區發展軸心,需要採取怎樣的空運策略。

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Lesson 6:對拿雷射筆射機師眼睛、在管制區玩無人機的人,我只想說

鄰近台北市區的松山機場,一直以來都不讓人陌生。但進到航管區對所有勇者來說都是第一次!首先,松山機場航務組為我們介紹了那些想得到、想像不到的航管區「不速之客」。小的有在跑道上莫名其妙出現的絲巾、工具和工具箱,大到攔都攔不住的鳥和貓貓狗狗等,當然偶爾還有防不勝防的惡意干擾,比如從外頭拿雷射筆干擾飛行員、或是在管制區玩無人機的人。而航管員則要像是偵探加上特務一樣,緊密監控管制區的一舉一動,預防任何潛在危機。像是機場草坪除草,就會讓許多小蟲跑出來,接著就會引來鳥群,造成安全問題,因此絕對不能輕忽。

為了飛機的起降安全,航管員就像是偵探一樣,嚴密監控管制區的一切。

雖然國際線受疫情所阻,但從松山機場來往離島的國內班機可是熱鬧滾滾,於是經過了層層關卡,部分勇者們非常幸運地在飛機起降的空檔,踏上平常只有飛機才能親密接觸的跑道;雖然在上面的時間不到一分鐘,但對喜愛飛機的人來說大概是人生中相當高能的時光了。

之後,我們更拜訪了機場裡另一群特殊的守護天使:消防隊。十多位肌肉噴張的猛男消防員將他們全套消防裝備給我們穿,還大方地讓我們進入要價 3000 萬、外形科幻的新一代消防車,試射強力水柱。隊長表示,他們的精實訓練讓他們能在 3 分鐘內,駕駛消防車到達機場的任何角落,而勇者們在平地上花 10 分鐘還穿不好的全身設備,他們得在疾駛的車上就著裝完成。

別小看消防員的裝備!要迅速著裝完成可不簡單。

Lesson 6.5:各位觀眾,到了 SOAR 的時候了

一趟沒想到的機場跑道兜風,加上一場沒料到的機場消防演示,讓所有人驚喜連連。不過接下來就是考驗的時刻了。回到民航局的演講廳,眾勇者需要各自在 3 分鐘內詠唱出咒語……啊不對,是透過短講的方式,針對航空產業,利用 SOAR 翱翔分析法–強項 (Strengths)、機會 (Opportunities)、目標 (Aspirations)、與預期結果 (Results)——來說服四位大魔導師……啊不對,是航空產業的專家,自己在過去三天的學習,以及為何自己就是航空產業未來發展最需要的人才。

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眾勇者的詠唱(誤)時間!

在顏進儒教授、華航資深副總高星潢、長榮首席副總何慶生三位評審面前,各有專長的勇者們各抒己見、多元紛陳。有理科背景同學想運用人工智慧優化飛航管制流程、也有文科背景同學比較台日兩地的航空社群知識推廣作法,更有幾位針對機場在疫情下的困境,提出了大改造的新想法。

最後,在交通部王國材次長、民航局林國顯局長、航發會主任秘書鄭賜榮等多位貴賓的見證下,獲得了結業證明,從菜鳥勇者進階為……沒那麼菜的勇者。每位航發勇者的未來肯定還有波折,就像航空產業本身一樣,但內心的熱情跟大腦的知識是沒人能奪走的寶貝。

Lesson 7:飛向台東!20 位優秀學員前往台東安捷飛行訓練中心

經過短短三天的異世界航空王國之旅,每一位航發勇者已脫胎換骨,躍躍欲試。不過時辰已到……什麼?還有?透過嚴格評分選出的 20 名勇者們在休息了幾天後,正式搭上飛機踏上新的旅程。一行人這次的目的地是位於台東的安捷飛航訓練中心,成立六年的安捷是台灣第一所飛行學校,配有單、雙引擎教練機,也有對應的飛行模擬機;他們也有不少的學員考到商用駕駛員執照,而後成為被航空公司聘雇的飛行員。9 月 12 日的重頭戲便是實際登上固態模擬機,面對擬真的機場跑道場景螢幕,並在副駕駛座上教官的陪同下,每位勇者練習至少兩次降落,增加了駕駛飛機的身體記憶!未來若再到機場看著飛機起降,想必會對飛航人員多敬佩了幾分啊。

登上模擬機試飛吧!

恭喜你,學到了許多奇妙的新知識

在疫情當頭下,初探航空產業,真的是難得的體驗。雖然我只是跟著勇者踏上旅程的路人,但這一趟下來也大有斬獲。在閃電短講結束後,許多位同學都強烈表示未來一定會推薦給學弟妹來參加,看著這群原本陌生的年輕人在三天內因為航空的愛形成的牽絆,讓我都羨慕了起來。我心想,若能持續每年舉辦,幾年後讓之前參加過且如願進入航空產業的勇者,來與新人交流,絕對讓人感動。

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對航空產業而言,這是最壞的時代,也是最好的時代,是信仰的時期,也是懷疑的時期。但若你跟我一樣走過這一遭,信仰肯定加值到滿啊!

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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美國將玉米乙醇列入 SAF 前瞻政策,它真的能拯救燃料業的高碳排處境嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/06 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美國穀物協會 委託,泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎?

2007 年,從台北的八座加油站開始,民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3,指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示,則代表不同濃度,最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10,巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

圖片來源:Hanskeuken / Wikipedia

為什麼要加酒精呢?

單論玉米乙醇來說,碳排放趨近於零。為什麼呢?因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟,接著被採收,發酵成為玉米乙醇,最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環,淨排放都是 0,是個零碳的好燃料來源。

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圖片來源:shutterstock

當然,我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此,美國農業部經過評估分析,2017 發表的報告指出,玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF(永續航空燃料)前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%,而根據國際民用航空組織(ICAO)的預測,這個數字還會成長,2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF,開始成為航空業減碳的關鍵,及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續,都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高,以食用油為原料進行氫化的 HEFA,以及酒精航空燃料 ATJ(alcohol-to-jet)。

圖片來源:shutterstock

每種燃料的原料都不相同,因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料,因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油,再進行「氫化」。

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就引擎來說,我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵,以氫原子佔據這些鍵結,讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高,不易氧化,適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯,接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵,成為長鏈烷烴,性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化,但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外,HEFA 取用的油品來源來自餐廳,雖然是幫助廢油循環使用的好方法,但供應多少比較不穩定。相對的,因為 ATJ 來源是玉米等穀物,通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產,因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF,都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息,例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100% 的 SAF 燃料完成飛行,締下創舉。

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圖片來源:shutterstock

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析,在所有交通工具的碳排放中,航空業佔了其中的 12%,而公路交通則占了 77%。沒錯,航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%,但真正最大宗的碳排來源,還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢?有人擔心,酒精可能會吸收空氣中的水氣,對機械設備造成影響?

其實也不用那麼擔心,畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅,來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說,酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑,當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查,結果發現,由於 E10 汽油摻雜的比例非常低,和傳統汽油的化學性質差異非常小,這 50 年來的車輛,只要符合國際標準製造,都與 E10 汽油完全相容。

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解惑:這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎?

在環保議題裡,這種原本以為是一片好心,最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範,例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明,生質乙醇等生物燃料確實有持續性,但必須符合「永續」的標準,並且因為使用的原料是穀物,因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是,隨著目標變明確,專門生產生質酒精的玉米需求增加,這也帶動品種的改良。在美國,玉米產量連年提高,種植總面積卻緩步下降,避開了與糧爭地的問題。

另外,單位面積產量增加,也進一步降低收穫與運輸的複雜度,總碳排量也觀察到下降的趨勢,讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭,低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外,生質燃料車,是否也是個值得加碼投資的方向?

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守護飛行安全的重要後援!航空氣象知多少
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/04/19 ・3347字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文由 我的青航時代-2023航發會×暑期航空營 委託,泛科學企劃執行。

座落在熱帶和亞熱帶氣候帶的台灣,地形複雜,天氣的變化多端,比另一半翻臉的速度還快。在地面上的人們尚且需要天氣預報,才能順利規劃日常生活起居;在天空中翺翔的飛機,同樣也必須仰賴航空氣象的資訊,才能完成一趟安全的飛行。一起來瞭解航空氣象扮演的重要角色吧!

努力讓「不測風雲」變得可測

過去不少令人觸目驚心的空難憾事,如 2014 年復興航空 222 號班機空難受颱風麥德姆風雨影響墜毀、2020 年空軍黑鷹直升機因天氣驟變失事,都與天氣因素有關。根據台灣國家運輸安全調查委員會的報告,台灣近 10 年的民用航空運輸重大飛航事故分析中,「天氣」是其中僅次於人員因素的事故原因。

因此要守護機組人員與乘客的安全,能否及時提供可靠的機場氣象觀測、預報及警報,供飛航作業人員參考,便至關重要。

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2012-2021 年民用航空運輸業重大飛航事故原因分類統計(單位:事件個數)
。圖/國家運輸安全調查委員會

那麽氣象資訊是怎麽來的呢?幕後功臣就是設置於台灣各處民航機場,堅守各自崗位的航空氣象臺。目前全島共有 5 個航空氣象臺(松山、桃園、高雄、豐年及金門)與 5 個任務臺(蘭嶼、綠島、恆春、北竿、南竿)[註1]負責監測航空氣象。

航空氣象人員的職責,就是蒐集、整理、分析和解釋飛航所需的機場及航路之預測、預報、警報及顯著危害天氣資訊。他們是飛航安全背後的强力後援,全天候守視飛航情報區天氣變化及提供諮詢。

氣象資訊從哪來?來認識氣象觀測的好幫手們

要即時準確地進行氣象觀測,絕對少不了各種氣象裝備的幫忙!任憑氣象七十二變,氣象人員也能透過氣象觀測隨時掌握情況,確保航空安全。飛航服務總臺在各民航機場都有設置的自動氣象觀測系統(Automatic Weather Observation System,簡稱 AWOS),是一個多功能的好幫手。它可以觀測風向、風速、能見度、跑道視程、雲量、雲高、溫度等等各種項目,讓氣象人員可以用來進行機場天氣測報和航機管制作業。

飛機在起飛降落時,最擔心遇到增加飛行難度的風切(Wind Shear)。風切指的是大氣中不同兩點之間,風速或風向的劇烈變化。低空風切(Low-level wind shear)則是指 1600 呎(500 公尺)以下空氣層中的風切,可能造成飛機難以操控而被迫重飛,甚至失速導致飛航事故,因此需格外注意。

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針對棘手的風切問題,氣象臺在松山機場和桃園國際機場設置了 低風切警報系統(Low Level Wind-Shear Alert System,簡稱 LLWAS),利用機場周邊沿跑道兩側及跑道延伸線外之多個 20 公尺以上測風塔進行風場觀測。當風場變化達到風切發生條件時,系統立刻就會透過文字、圖形和聲音等警告資訊,提醒氣象觀測員及塔臺管制員,發布風切警報警示進場和離場的機師做好因應措施。

低風切警報系統中的測風塔。圖/飛航服務總臺

1985 年在桃園國際機場架設的都卜勒氣象雷達(Doppler weather radar),長得就像一個巨型氣球,是當時全亞洲首座供作業用的 C 波段氣象雷達,掃描範圍可達 300 公里。它就像個盡責可靠的氣象觀測員,負責台灣北部機場和附近航路天氣的即時監測與預警,可以掌握劇烈天氣如颱風、雷雨、風切和亂流等天氣現象的發展和移動,提供資訊給飛航相關人員作業參考,確保飛行安全。

1985 年在桃園國際機場架設的都卜勒氣象雷達。圖/飛航服務總臺

「有字天書」——航空氣象報告内容大解密!

如果你拿到一份航空氣象報告,恐怕會以為這是一串亂碼。由各種英文字母縮寫和數字組成的航空氣象電碼,其實有著國際規範的通用格式。只要懂得解讀,就會發現裏頭包含了風向、風速、能見度、雲層狀況、溫度露點及氣壓等多項氣象資訊。按照其用途,航空氣象報告可以分成不同的類型,以下簡單介紹其中幾種。

依照機場的作業規模,航空氣象臺會每半小時或每小時發布機場例行天氣報告(Meteorological Terminal Aviation Routine Weather Report,簡稱 METAR),供飛行員和航管員使用來評估該地區當前的天氣狀況。當天氣變化達特定條件時,則會發布機場特別天氣報告(Aviation Special Weather Report,簡稱 SPECI)。另外,觀測員也會發布未來 2 小時天氣預報,提供航機進行作業因應規劃。

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若需要預測更長程的天氣變化,臺北航空氣象中心也會每天四次更新機場預報(Terminal Aerodrome Forecasts,簡稱 TAF),其有效時間長度分為 30 小時/24 小時/18 小時等三類,讓航空公司可以用來擬定航班飛行計劃,作為航機調度、載重、油料和旅客安排的參考。

安全至上!如何從惡劣天氣中全身而退

在航空業中,天氣變化不只是出門要記得帶傘這點程度的不便,更會影響航班的安排規劃。如果預計會有暴雨或風暴,航空公司可能會取消或延誤航班,以確保乘客和機組人員的安全。當風速和風向發生改變,機師也可能需要改變飛行路線和高度,以大大降低航程的風險。

但你是否也有過類似經驗:明明天氣很好,來到機場卻遇上航班延誤的消息,而感到困惑不解?這些讓旅客滿肚子哀怨的情況,其實也都是為了安全考量,所作的因應安排。因為即使機場所在地的天氣肉眼可見的良好,並不代表機場適合起飛降落。

例如飛機降落前到達一定高度時,機師必須完全看得見跑道及地面狀況,覆蓋在機場起降航道附近的低雲、雷雨區,都可能造成能見度下降,造成飛機不能按時降落。飛行時,若航路前方有雷雨天氣,基於安全考量,機師通常會繞過或飛越,也就增加了航行時間導致班機誤點。靠山邊的機場如蘭嶼機場,常因地形產生風切亂流,導致飛機降落困難,不得不重飛或返航,延誤航班。

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此外,同樣是飛往某地的航班,也可能發生有些能走,有些卻被告知走不了的情況。這是因為航機機型大小不同,適航標準也不同。即使是相同的機型,也會因駕駛員的證照類別、航空公司所訂的安全標準之差異,綜合機場條件、天氣和駕駛員對航機狀態的判斷後,對班機行程做出不一樣的決策。

氣象服務網與 APP 在手,航空氣象即時就有

飛航服務總臺也緊跟時代脚步,建設各項線上即時的氣象資訊服務,包括「航空氣象服務網」和「航空氣象資訊 APP」。航空氣象服務網主要讓航空公司簽派員、飛行員及航空相關人員申請註冊使用,以查詢全球各主要機場即時天氣測報及預報資料。在網站首頁,也有機場即時天氣資料、台灣地區機場適航狀態、即時衛星雲圖等資訊,開發讓一般民衆查詢。

航空氣象資訊 APP 也應行動裝置普及誕生,可供航空從業人員下載使用。一般民衆也能透過 APP 取得全球各大機場即時天氣資訊、東亞地區衛星雲圖及臺灣地區雷達回波圖等資料。

航空氣象資訊 APP 使用介面。圖/飛航服務總臺

【註解】

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  1. 任務臺業務分別由豐年 (業管蘭嶼、綠島)、高雄(業管恆春)、松山(業管北竿)及桃園(業管南竿)航空氣象臺負責管理。
  1. 飛航服務總臺:航空氣象服務介紹
  2. 飛航服務總臺:臺北航空氣象中心
  3. 飛航服務總臺:氣象裝備
  4. 台灣飛安統計(2012 – 2021)。國家運輸安全調查委員會。
  5. 飛航服務總臺:桃園機場都卜勒氣象雷達介紹
  6. 航空氣象服務網
  7. 「2020 飛航解密 暢遊天際」系列講座 – 臺北航空氣象中心主任余曉鵬精彩演講內容
  8. Wikipedia – 航空例行天氣報告
  9. Wikipedia – 終端機場天氣預報
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