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美國發射輻射帶風暴探測器

臺北天文館_96
・2012/09/04 ・1311字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 569 ・九年級

自1960年代進入太空時代至今,太空任務絕大多數都會避開范艾倫輻射帶(van Allen Belts)。范艾倫輻射帶是地球周圍兩個甜甜圈狀的區域,其中充滿了「殺手電子(killer electrons)」、電漿波(plasma wave)和電流等,對人類或太空船都有一定的危險性,逗留在此絕對沒好事。

不過,人們總要勇於嘗試,不能一直被老觀念給限制住。RBSP任務科學家David Sibeck表示:雖然科學家知到范艾倫帶的存在已數十年了,但這個危險區域還是持續發生意料之外的殺手電子風暴和其他現象。因此美國航太總署(NASA)在2012年8月30日發射了2艘輻射帶風暴探測器(Radiation Belt Storm Probes,RBSP),直接進入並待在輻射帶中進行探測,每艘RBSP都攜有眾多感應器,得以偵測並計算高能粒子數量,測量電漿波,偵測電磁輻射強度等。任務時間預定為2年,希望試圖瞭解輻射帶的危險主要來源,以及為何無法預測何時會發生危險。

范艾倫輻射帶發現於1958年,當時造成許多科學家困惑不已。絕大部分的人認為地球周圍應該是空無一物的;美國的第一架衛星Explorer 1卻證明並非如此。Explorer 1上設有蓋格計數器(Geiger)可偵測並計算高能質子和電子的數量。當Explorer 1環繞地球時,發現地球周圍居然有大量帶電粒子,使得蓋格計數器絕大部分時間都處在超標狀態。

1950年代那時,輻射帶對一般人的影響非常小;但時至今日,輻射帶對高科技社會卻至關重要。現有數百架從氣象衛星、GPS到電視轉播等不同用途的人造衛星,常常得掠過輻射帶,使它們處在輻射帶中高能粒子衝擊的狀態下,有可能讓衛星的太陽能板損壞,或讓敏感度高的電子零件短路。尤其是在太陽活動比較活躍時,當發生電磁暴,輻射帶範圍往往會隨之擴張,更多衛星淪陷險境,衝擊地球人們依靠科技產品的日常生活。

關於輻射帶最大的謎題之一就是它們對太陽風暴的瘋狂反應—幾乎任何事都有可能在此發生。當來自太陽風暴的電漿雲衝擊到輻射帶食,輻射帶的反應往往超乎科學家的預期。一個可能的後果就是輻射待充滿了高能粒子,例如:讓太空任務規劃者最畏懼的殺手電子。然而,同樣是太陽風暴襲擊之下,卻也可能讓輻射帶中的殺手電子驟減,使得輻射帶反而變成安全地帶。事情只有二選一嗎?並不是,還有第三種情況就是:同樣在太陽風暴襲擊之下,有時可能什麼事都沒發生!完全無法預測何時會發生哪種情形,讓科學家為之氣結。

更麻煩的是,科學家對於什麼是輻射帶中最重要的現象,意見不一;如果有100個科學家參與討論,每個問題都將會得出100種不同的答案。例如:殺手電子的能量為何這麼高?有的科學家認為是電漿波造成的,有的認為是太陽風衝擊所致,有的則認為是物質擴散(diffusion)的結果,還有其他一長串的理由呢。

不過,RBSP任務的主要目的就是要縮減各個問題可能性的範圍。在太陽風暴期間,RBSP會取得輻射帶中的電磁場狀況,計算高能粒子數量,偵測各種頻率的電漿波,至少要掀開范艾倫帶神秘之書的封皮,取得可以讓各種理論模型利用的資料。如此一來,未來才能預測何時進入輻射帶是安全的,何時能履行太空漫步,或何時適合操作靈敏的電子儀器等。

資料來源:The Radiation Belt Storm Probes. NASA [August 30, 2012]

轉載自 網路天文館

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臺北天文館_96
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臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!


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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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