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誰去過月球?

陸子鈞
・2012/09/27 ・2932字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 512 ・六年級

第一位踏上月球的人類是華人-吳剛。相傳他因為不專心學習,天帝震怒就罰他到月宮砍一棵再生能力很強的桂樹。第二位也是華人,是位女性,名叫嫦娥,據說她濫用藥物後「奔月」,定居在「廣寒宮」。

但畢竟這兩位的事蹟沒出現在正史中,而且沒有證據顯示這兩位還有一隻寵物兔存在月球上,所以我們通常還是認為第一位踏上月球表面的人,是上個月才辭世的尼爾·阿姆斯壯(Neil Alden Armstrong)

阿波羅11號

艾德林在月球上,阿姆斯壯拍攝

1969年阿波羅11號從地球升空,四天之後(7月21日)老鷹號登月艇在月球寧靜海降落,阿姆斯壯走出登月艇,左腳踏上了月球。之後和另一位夥伴伯茲·艾德林(Buzz Aldrin)在月球待了21小時半(艙外活動2小時半),採集岩石標本、探鑽岩芯,還有拍下左圖那張著名的照片-艾德林在月表的獨照;由阿姆斯壯攝影。[註1]

雖然艾德林是繼阿姆斯壯之後第二位踏上月球的人 [註2] ,但並不是最後一位,到底後續還有誰呢?

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阿波羅12號

四個月後, 人類再度造訪月球。阿波羅12號任務中,皮特·康拉德(C. Peter Conrad)成為歷史上第三位踏上月球的人類(也是第一位踏上月球的右撇子)。身高僅169的他踏上月球時自嘲說:「哇喔!天哪,這也許對尼爾是一小步,但對我卻是一大步呢。」(Whoopee! Man, that may have been a small one for Neil, but that’s a long one for me.)

康拉德和他的夥伴艾倫·賓(Alan Bean)-第四位踏上月球的人類-在月球待了31小時半探勘、採集岩石樣本(34.3公斤)還安裝了一組放射性同位素熱電產生機(Radioisotope Thermo-Electric Generator)。

阿波羅13號

隔年(1970年)四月,原本計畫第三次登月的阿波羅13號任務,抵達月球前因為氧氣罐爆炸,損失大量電力和氧氣,只好取消登月任務。不過卻留下了一句名言:「休斯頓,我們出問題了(Houston, we have a problem)」。

阿波羅14號

阿波羅13號的意外使得太空總署(NASA)登月的信心大減,不過事隔不到一年,1971年1月31日,阿波羅14號在弗拉·毛羅高地著陸,指揮官艾倫·雪帕德(Alan Shepard)走出登月艙 [註3],成為第五位踏上月球的人類。

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在月表打高爾夫球(圖片來自NASA檔案)

雪帕德和登月艙駕駛-第六位踏上月表的人類-艾德加·米切爾(Edgar Mitchell)在月球待了33小時,還揮了兩竿高爾夫球!(資料來源

阿波羅15號

同年七月,阿波羅15號登月艙載著指揮官大衛·斯科特(David Scott) 和駕駛員詹姆斯·艾爾文(James Irwin)造訪月表。當然,仍然是指揮官先走出艙門,斯科特成為第七位踏上月球的人類。(艾爾文也就成了第八位踏上月球的人)

相較前幾次阿波羅任務,阿波羅15號有較多比例的科學研究(先前主要是美國要在太空競賽中領先蘇聯),也是登月車首次在月球表面行駛。

艾爾文向美國國旗致敬。照片由斯科特拍攝。

阿波羅16號

隔年(1972年) 阿波羅16號計畫中的指揮官約翰·楊(John Young)和查爾斯·杜克(Charles Duke)各成為第九位第十位踏上月球的人。此次任務中,牛肉三明治首次上太空(請參考《打包上火星》第十五章),也創下登月車月表行駛時速記錄-達每小時18公里-大約跟在地球上騎腳踏車差不多。

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阿波羅17號

第十一位踏上月球的人是阿波羅17號任務的指揮官尤金·塞爾南。1972年年底,在黑夜中升空的阿波羅17號任務,是截至目前為止人類最後一次踏上月球的任務。

因為塞爾南有捷克斯洛伐克血統,所以他自己留了一面捷克斯洛伐克國旗留在了月球上。

同行的哈里遜·舒密特(Harrison Schmitt)-第十二位、也是目前最後一位踏上月球的人-是一位地質學博士,他是阿波羅任務中唯一的科學家,也因此能準確挑選具有研究價值的月球岩石樣本。(編按:可能也因為對地質學的熱愛,所以貪心帶了很多的岩石標本,總重達111公斤!)

阿波羅17號離開月球返回地球前,留了一塊紀念牌,上面寫著:「人類完成了對月球的第一次探索。公元1972年12月。願我們帶來的和平精神與全人類同在。」

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(影音檔案:舒密特在月表跌倒舒密特在執行月表任務時唱歌阿波羅17號登月艙離開月表

CES-51

2025年,51號月面基地建造計畫(Crew Exploration System,CES)中,日籍 NASA 太空人南波日日人和幾位組員前往月球,搭建能長期駐紮的月球表面基地,也作為後續「月表天文望遠鏡」計畫的基礎。

-雖然這是《宇宙兄弟》的劇情設定,我們不確定2025年之前人類是否會重新踏上月球表面。

脫離了國際間的太空競賽,現在的NASA也不像阿波羅時代受到政府大力支持,能頻繁地送太空人上月球。阿波羅17號之後,下一個送太空人上月球的國家未必是美國,可能是中國,可能是印度、或者跨國際的團隊,甚至是私人企業。

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再度踏上月球的意義是什麼?是對宇宙的探索呢?國力宣示呢?開拓商業市場?這答案可能因人而異。不過可以肯定的,那些踏上月球的人,是帶著「眾人類的智慧還有夢想」。[註4]


註解:

  1. 阿波羅計畫中的登月小艇僅能容納兩名太空人,第三名太空人則留守在月球軌道上的「指揮艙」。登月艇從月球離開後,和指揮艙對接、組員會合才返回地球。阿波羅11號計畫中除了登月的阿姆斯壯和艾德林,另一位留守指揮艙的夥伴是麥克‧柯林斯(Michael Collins)。
  2. 返回地球後,艾德林先走出機艙,所以成為第一位「踏上地外地表後平安歸來」的人類。
  3. 任務指揮官先離開登月艙,踏上月球是因為艙口設計在指揮官座位旁的緣故。可以參考維基百科「阿姆斯壯」條目,「…登月後誰第一個邁出登月艙…」。
  4. 出自電影《宇宙兄弟》

資料來源:

維基百科中/英文條目

延伸閱讀:

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陸子鈞
294 篇文章 ・ 4 位粉絲
Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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LDL-C 正常仍中風?揭開心血管疾病的隱形殺手 L5
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/06/20 ・3659字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 美商德州博藝社科技 HEART 合作,泛科學企劃執行。

提到台灣令人焦慮的交通,多數人會想到都市裡的壅塞車潮,但真正致命的「塞車」,其實正悄悄發生在我們體內的動脈之中。

這場無聲的危機,主角是被稱為「壞膽固醇」的低密度脂蛋白( Low-Density Lipoprotein,簡稱 LDL )。它原本是血液中運送膽固醇的貨車角色,但當 LDL 顆粒數量失控,卻會開始在血管壁上「違規堆積」,讓「生命幹道」的血管日益狹窄,進而引發心肌梗塞或腦中風等嚴重後果。

科學家們還發現一個令人困惑的現象:即使 LDL 數值「看起來很漂亮」,心血管疾病卻依然找上門來!這究竟是怎麼一回事?沿用數十年的健康標準是否早已不敷使用?

膽固醇的「好壞」之分:一場體內的攻防戰

膽固醇是否越少越好?答案是否定的。事實上,我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(High-Density Lipoprotein,簡稱 HDL)和低密度脂蛋白( LDL )。

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想像一下您的血管是一條高速公路。HDL 就像是「清潔車隊」,負責將壞膽固醇( LDL )運來的多餘油脂垃圾清走。而 LDL 則像是在血管裡亂丟垃圾的「破壞者」。如果您的 HDL 清潔車隊數量太少,清不過來,垃圾便會堆積如山,最終導致血管堵塞,甚至引發心臟病或中風。

我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)/ 圖片來源:shutterstock

因此,過去數十年來,醫生建議男性 HDL 數值至少應達到 40 mg/dL,女性則需更高,達到 50 mg/dL( mg/dL 是健檢報告上的標準單位,代表每 100 毫升血液中膽固醇的毫克數)。女性的標準較嚴格,是因為更年期後]pacg心血管保護力會大幅下降,需要更多的「清道夫」來維持血管健康。

相對地,LDL 則建議控制在 130 mg/dL 以下,以減緩垃圾堆積的速度。總膽固醇的理想數值則應控制在 200 mg/dL 以內。這些看似枯燥的數字,實則反映了體內一場血管清潔隊與垃圾山之間的攻防戰。

那麼,為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。我們吃下肚或肝臟製造的脂肪,會透過血液運送到全身,這些在血液中流動的脂肪即為「血脂」,主要成分包含三酸甘油酯和膽固醇。三酸甘油酯是身體儲存能量的重要形式,而膽固醇更是細胞膜、荷爾蒙、維生素D和膽汁不可或缺的原料。

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這些血脂對身體運作至關重要,本身並非有害物質。然而,由於脂質是油溶性的,無法直接在血液裡自由流動。因此,在血管或淋巴管裡,脂質需要跟「載脂蛋白」這種特殊的蛋白質結合,變成可以親近水的「脂蛋白」,才能順利在全身循環運輸。

肝臟是生產這些「運輸用蛋白質」的主要工廠,製造出多種蛋白質來運載脂肪。其中,低密度脂蛋白載運大量膽固醇,將其精準送往各組織器官。這也是為什麼低密度脂蛋白膽固醇的縮寫是 LDL-C (全稱是 Low-Density Lipoprotein Cholesterol )。

當血液中 LDL-C 過高時,部分 LDL 可能會被「氧化」變質。這些變質或過量的 LDL 容易在血管壁上引發一連串發炎反應,最終形成粥狀硬化斑塊,導致血管阻塞。因此,LDL-C 被冠上「壞膽固醇」的稱號,因為它與心腦血管疾病的風險密切相關。

高密度脂蛋白(HDL) 則恰好相反。其組成近半為蛋白質,膽固醇比例較少,因此有許多「空位」可供載運。HDL-C 就像血管裡的「清道夫」,負責清除血管壁上多餘的膽固醇,並將其運回肝臟代謝處理。正因為如此,HDL-C 被視為「好膽固醇」。

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為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。/ 圖片來源:shutterstock

過去數十年來,醫學界主流觀點認為 LDL-C 越低越好。許多降血脂藥物,如史他汀類(Statins)以及近年發展的 PCSK9 抑制劑,其主要目標皆是降低血液中的 LDL-C 濃度。

然而,科學家們在臨床上發現,儘管許多人的 LDL-C 數值控制得很好,甚至很低,卻仍舊發生中風或心肌梗塞!難道我們對膽固醇的認知,一開始就抓錯了重點?

傳統判讀失準?LDL-C 達標仍難逃心血管危機

早在 2009 年,美國心臟協會與加州大學洛杉磯分校(UCLA)進行了一項大型的回溯性研究。研究團隊分析了 2000 年至 2006 年間,全美超過 13 萬名心臟病住院患者的數據,並記錄了他們入院時的血脂數值。

結果發現,在那些沒有心血管疾病或糖尿病史的患者中,竟有高達 72.1% 的人,其入院時的 LDL-C 數值低於當時建議的 130 mg/dL「安全標準」!即使對於已有心臟病史的患者,也有半數人的 LDL-C 數值低於 100 mg/dL。

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這項研究明確指出,依照當時的指引標準,絕大多數首次心臟病發作的患者,其 LDL-C 數值其實都在「可接受範圍」內。這意味著,單純依賴 LDL-C 數值,並無法有效預防心臟病發作。

科學家們為此感到相當棘手。傳統僅檢測 LDL-C 總量的方式,可能就像只計算路上有多少貨車,卻沒有注意到有些貨車的「駕駛行為」其實非常危險一樣,沒辦法完全揪出真正的問題根源!因此,科學家們決定進一步深入檢視這些「駕駛」,找出誰才是真正的麻煩製造者。

LDL 家族的「頭號戰犯」:L5 型低密度脂蛋白

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。他們發現,LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷,如同各式型號的貨車與脾性各異的「駕駛」。

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。發現 LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷。/ 圖片來源:shutterstock

早在 1979 年,已有科學家提出某些帶有較強「負電性」的 LDL 分子可能與動脈粥狀硬化有關。這些帶負電的 LDL 就像特別容易「黏」在血管壁上的頑固污漬。

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台灣留美科學家陳珠璜教授、楊朝諭教授及其團隊在這方面取得突破性的貢獻。他們利用一種叫做「陰離子交換層析法」的精密技術,像是用一個特殊的「電荷篩子」,依照 LDL 粒子所帶負電荷的多寡,成功將 LDL 分離成 L1 到 L5 五個主要的亞群。其中 L1 帶負電荷最少,相對溫和;而 L5 則帶有最多負電荷,電負性最強,最容易在血管中暴衝的「路怒症駕駛」。

2003 年,陳教授團隊首次從心肌梗塞患者血液中,分離並確認了 L5 的存在。他們後續多年的研究進一步證實,在急性心肌梗塞或糖尿病等高風險族群的血液中,L5 的濃度會顯著升高。

L5 的蛋白質結構很不一樣,不僅天生帶有超強負電性,還可能與其他不同的蛋白質結合,或經過「醣基化」修飾,就像在自己外面額外裝上了一些醣類分子。這些特殊的結構和性質,使 L5 成為血管中的「頭號戰犯」。

當 L5 出現時,它並非僅僅路過,而是會直接「搞破壞」:首先,L5 會直接損傷內皮細胞,讓細胞凋亡,甚至讓血管壁的通透性增加,如同在血管壁上鑿洞。接著,L5 會刺激血管壁產生發炎反應。血管壁受傷、發炎後,血液中的免疫細胞便會前來「救災」。

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然而,這些免疫細胞在吞噬過多包括 L5 在內的壞東西後,會堆積在血管壁上,逐漸形成硬化斑塊,使血管日益狹窄,這便是我們常聽到的「動脈粥狀硬化」。若這些不穩定的斑塊破裂,可能引發急性血栓,直接堵死血管!若發生在供應心臟血液的冠狀動脈,就會造成心肌梗塞;若發生在腦部血管,則會導致腦中風。

L5:心血管風險評估新指標

現在,我們已明確指出 L5 才是 LDL 家族中真正的「破壞之王」。因此,是時候調整我們對膽固醇數值的看法了。現在,除了關注 LDL-C 的「總量」,我們更應該留意血液中 L5 佔所有 LDL 的「百分比」,即 L5%。

陳珠璜教授也將這項 L5 檢測觀念,從世界知名的德州心臟中心帶回台灣,並創辦了美商德州博藝社科技(HEART)。HEART 在台灣研發出嶄新科技,並在美國、歐盟、英國、加拿大、台灣取得專利許可,日本也正在申請中,希望能讓更多台灣民眾受惠於這項更精準的檢測服務。

一般來說,如果您的 L5% 數值小於 2%,通常代表心血管風險較低。但若 L5% 大於 5%,您就屬於高風險族群,建議進一步進行影像學檢查。特別是當 L5% 大於 8% 時,務必提高警覺,這可能預示著心血管疾病即將發作,或已在悄悄進展中。

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對於已有心肌梗塞或中風病史的患者,定期監測 L5% 更是評估疾病復發風險的重要指標。此外,糖尿病、高血壓、高血脂、代謝症候群,以及長期吸菸者,L5% 檢測也能提供額外且有價值的風險評估參考。

隨著醫療科技逐步邁向「精準醫療」的時代,無論是癌症還是心血管疾病的防治,都不再只是單純依賴傳統的身高、體重等指標,而是進一步透過更精密的生物標記,例如特定的蛋白質或代謝物,來更準確地捕捉疾病發生前的徵兆。

您是否曾檢測過 L5% 數值,或是對這項新興的健康指標感到好奇呢?

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太空提案創意不設限!2023 RunSpace 太空創新無限挑戰獲獎團隊專訪
PanSci_96
・2023/11/13 ・3491字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 撰文/陳子翔、林彥興

全新的太空時代已經揭開序幕,不同於上一次太空競賽時期,如今的太空發展不再是大國政府限定專利,隨者商業潛力的成長近年民間太空產業蓬勃發展,成為吸引創新思維和專業技能的重要領域。在太空產業充滿機會的新時代,RunSpace 太空創新無限挑戰也在去年正式開辦,為台灣太空新創注入能量!

RunSpace 是經濟部產業發展署太空計畫的一環,是一項沒有參賽資格限制,不限專業領域背景,不論是學生還是社會人士都可以報名參加的太空提案競賽。參加者除了提案參與競賽之外,也會在主辦單位舉辦的 Space Bootcamp 訓練營中提升實力,並與其他團隊互相交流。

邁入第二屆的 RunSpace,這次收到了比去年更多優秀且富有創意的提案。最終,三支團隊從決賽脫穎而出,冠軍與亞軍分別由「3Q」與「太空藥局」團隊奪得,而「Project Subsidium」則同時獲得季軍與企業最愛獎。

冠軍隊伍「3Q」提出以電子膠帶實現智慧溫控,降低衛星開發成本

電子紙是一種耗電極低且不需背光的顯示器技術,常見的應用包括電子書閱讀器、公車站牌到站資訊等等。但你有想過,這樣的技術居然也可以應用在太空中嗎?本次冠軍團隊「3Q」,提出名為「ASTRID」的可變色電子膠帶。利用電子墨水技術,它能像是烏賊的身體一樣根據環境改變顏色,調整衛星表面的吸熱放熱效率,從而實現衛星的智慧溫控。

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團隊負責人蘇惟思指出,衛星在太空中運行時,其中一面會受到高溫陽光照射,另一面又面向寒冷太空,同時內部的儀器自身也會產熱,因此唯有做好熱控系統,才能維持衛星運作,而散熱器(Radiator)正是衛星熱控系統中重要的一環。傳統上,衛星製造商往往要根據每個衛星的大小、運行軌道與內部儀器的需求,去設計出不一樣的散射器以滿足溫控需求。但若使用 ASTRID 電子膠帶,即可不用針對每個任務重新設計散熱器的形狀、大小與位置,而是透過改變散熱器表面的顏色,去滿足不同熱控需求,如此一來就能大幅降低衛星開發的時間與金錢成本。

蘇惟思表示,ASTRID 技術的構想與測在他大學就讀太空工程系時就已經開始,今年初他以這項技術在美國成立新創公司 SQUID3 Space,目前也正積極的進行募資與尋找潛在客戶,這次參與 RunSpace 競賽獲獎,也對投資者來說有一些加分效果。

最後,蘇惟思分享了寶貴經驗,為未來有志投身太空創新創的人提供建議。首先,他強調不要害怕在競賽中失利,或是被投資者、客戶回絕。去年他也有參與第一屆 RunSpace,而當時連前三名都沒有拿到,但不放棄繼續嘗試才有機會有好的成果。他還分享了曾有人告訴他:「如果創業期間,一週內沒有被客戶或投資者拒絕超過一次,就代表你不夠努力。」

他也提到在創業過程中,許多工程師容易犯一個錯誤,即先開發產品,然後再尋找客戶。在做專題或研究時,開發自己想做的產品,解決自己有興趣的問題是可行的方向,但是在​​創業上不要只埋頭於自己的專案,而沒有先暸解市場的需求。

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冠軍得主3Q團隊,在展覽攤位上以遠距視訊的方式與參展者互動,介紹 ASTRID 的相關資訊。

亞軍團隊「太空藥局」提出太空方舟製藥,期望開拓太空市場新藍海

RunSpace 是太空主題的競賽,但這並不意味只有航太與工程背景的團隊才能參加。亞軍團隊「太空藥局」就是來自生技產業,他們提出名為「太空方舟」概念,希望未來只要攜帶簡易的裝置和材料,就能在太空中生產人類生存所需營養素與藥品,滿足長時間太空旅行的需求。

團隊說明,太空方舟的構想是將人體所需的營養或藥物基因保存在經設計過的細胞中,並在需要時使用這些細胞來生產這些營養素與藥物。這樣一來,在資源與空間有限的太空旅行中,可以用很小的空間與循環資源實現永續生產,太空旅行所需的營養素將不再需要全都從地球發射升空,而是在太空船上實現自給自足。

這次 RunSpace 的提案中,太空藥局以蝦紅素為例,團隊指出蝦紅素是天然超級抗氧化劑,對於太空中長時間逗留的太空人有助於抵抗輻射、保護皮膚、減緩老化和降低罹癌風險。目前傳統蝦紅素的取得方式主要仰賴捕撈磷蝦,或是透過大量土地面積養殖藻類取得,但這兩種方式都需要使用地球上的資源,無法在太空生產,而且也容易對生態造成破壞。

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因此,太空方舟成了理想的解決方案,既實現太空環境下永續生產,也提供一個耗費資源更少、更環保的生產方式。同時太空方舟的技術還可以用於保存重要的營養與藥物生產基因迴路,提供資源安全性的策略,應對氣候變遷和戰爭等風險。

同時隊長也分享了團隊進入太空產業的想法,他指出太空旅行需在有限的空間與資源下,循環生產足夠人類長時間生存的物資,而台灣的環境其實也與太空旅行有相似之處。台灣沒有廣大的土地與豐富的天然資源,也因此太空方舟不僅是針對太空旅行的藥品、營養品的生產方案,也是未來台灣可以採用的永續生產方式。

此外,團隊認為生物科技本來就是台灣的強項,非常有潛力可以應用在太空需求,且在太空產業中,生醫領域相對於火箭或是衛星領域還是個藍海,有很多商業與技術發展潛力,值得台灣投入。

季軍隊伍「Project Subsidium」提出太空無人機 EVAid,打造太空漫步萬能助手

本屆季軍得主則是 Project Subsidium,團隊的兩位成員皆是台科大在學學生,並分別來自電機系與建築系。他們提出了名為 EVAid 的小型太空無人機,旨在成為太空漫步的萬能助手,協助太空人太空漫步的工作進行與活動紀錄拍攝。除了奪下季軍之外,這項提案也獲得了本屆中華電信企業最愛獎的肯定。

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Project Subsidium 團隊表示,這個特殊的團隊名稱取名靈感來自 NASA 的太空探索任務,因 NASA 多採用與任務內容或精神有關的一個英文單字為太空任務取名。團隊也笑著說,在斟酌要使用哪個英文單字後,他們覺得使用拉丁文感覺更酷更有趣一些,而"subsidium"則是拉丁文協助的意思,呼應 EVAid 太空無人機能提供太空漫步協助的目標。

EVAid 外觀呈現四面體,每個端點裝有離子引擎,並在表面設有太陽能板。EVAid 的一大特色是模組化的設計,讓它可根據不同的需求,去設計不同模組安裝在擴充接點上。比如裝設攝影機、燈光、工具架甚至是機械手臂,滿足太空人艙外活動時拍攝、照明、放置工具的需求。由於其自帶推進器,因此 EVAid 也可以成為太空人的移動工具,或是接上太空站的艙體協助移動太空站組件。

即便成員都不是航太背景,Project Subsidium 團隊認為,太空產業要深入可以非常專業,但在網路資源豐富的現代,一些涉及範圍比較廣的題目,只要有心其實也是每個人也都可以嘗試,也會有自己的專業派上用場的地方。例如在控制系統和無人機相關知識,就與電機系所學相關,而建築系的專長則在設計圖繪製會模型製作上派上了用場。

團隊也分享了以學生身份參加 RunSpace 過程中遇到的一些小挑戰,像是在參賽過程中還是要顧及學校課程與考試,成果發表與頒獎的時間也很不巧的正好是期中考週。另外他們也提到,暑期團隊成員分隔兩地,也有遠距工作與溝通的問題需要克服。

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最後,Project Subsidium 團隊分享了這兩年參與 RunSpace 學到的寶貴經驗,他們表示不需要一次就試圖做規模龐大,想要"Do Everythig"的專案,而是要考量商業可行性。在類似 RunSpace 的競賽中,明確的目標和可行性分析至關重要。

季軍得主 Project Subsidium 的作品 EVAid 模型展示,端點為離子引擎的噴嘴,中間的圓形處則是與其他模組相接的接點。

2023 RunSpace 太空創新無限挑戰圓滿落幕,而下一屆的 RunSpace 預計將邀請更多國際上的太空科研單位與業界團隊加入策略夥伴,同時讓更多國際上的團隊報名參賽,共同推動太空創新,也讓 RunSpace 成為更加國際化,主題多元的太空盛事!

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印度登陸月球熱門探測點——月球南極!那裡藏著什麼?為什麼各國爭先恐後?
PanSci_96
・2023/11/11 ・4407字 ・閱讀時間約 9 分鐘

你準備好要當月球移民了嗎?

人類再次展開登月競賽,準備重返月球。

今年八月二十三日,在全世界的矚目下,印度登月艇「月船三號 Chandrayaan-3」成功著陸於月球南極附近,展開為期半個月的科學探測任務,也成為人類史上第四個成功軟著陸於月球表面的國家!這更是 21 世紀以來除了中國嫦娥系列之外唯一的成功登月任務。

這次的登陸地點選在月球南極附近。除了月船三號,未來印度與日本合作的月船四號,以及中國的嫦娥七號、嫦娥八號任務,甚至是 NASA 阿提米斯計畫的首次載人登陸,地點也選在月球南極。

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問題來了,月球南極到底有什麼樣的魔力,能讓世界各國如此趨之若鶩?是有挖不完的石油?數不清的黃金?還是外星人留下的秘密裝備?

月球南極有什麼?

從人類的生存、家禽動物的飼養、到植物的灌溉,都脫離不了「水」這個在地球上再常見不過的物質。不僅如此,水電解之後得到的氧氣可以用於呼吸,氫氣則可以做為火箭引擎的燃料使用。想要讓人類走出地球,成為跨行星物種,確保充足的水源供給絕對是最核心的要務之一。

然而,雖然地球上的液態水很多,但正由於我們對水的需求如此龐大,如果要把所有需要的水都從地面用火箭發射進太空,需要的成本將非常驚人。

因此直接開採並使用本來就在太空中的水資源,才是合理且經濟的做法。沒錯,各國在將人類送上登月前,先將目光鎖定在了月球南極,關鍵就是要尋找「水」。

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如果月球上有水,不僅能幫助人類在月球建立起永久基地。月球,更將成為人類航向廣袤星海的第一片綠洲。

可是,缺乏大氣保護、日夜溫差超過兩百度的月球表面,真的會有水存在嗎?

由於缺乏大氣層,液態水在月球上要嘛會因為蒸發而散逸,要嘛會因為低溫結成水冰,很難以液態穩定存在。而即使是固態的水冰,也會在炙烈的陽光下昇華,因此月球表面的大部分地方是幾乎沒有水的。

但大家可以想像一下,月球的公轉軌道與地球繞太陽公轉的黃道面幾乎平行,夾角只有 5.145°。也就是說,月球不論在哪個位置,陽光總是直射在月球赤道附近。如果此時月球的南極點剛好有個向下凹陷,而且足夠大、足夠深的隕石坑,那麼在隕石坑之中的陰影區,就永遠不會照射到陽光。

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圖/wikimedia

這些地方被稱為「永久陰影區 Permanently Shadowed Areas」。由於不會受到陽光照射,因此永久陰影區附近的水冰,能夠持續存在數十億年的時間。

但是,雖然有「保存」水冰的條件,關鍵是永久陰影區中真的有水冰存在嗎?如果有,含量又有多少呢?這時,各國的探月任務就接手上場了。

月球南極真的有水嗎?

這些探月任務可不是一時興起,因為過去「月球上沒有水」的印象可是深植人心。直到 1990 年代開始,科學家才陸陸續續從越來越多月球探測器的資料中,發現水可能存在的蛛絲馬跡。

其中一次重大的進展發生在 2009 年。當時,NASA 使用擎天神五號火箭,同時發射了「月球勘測軌道飛行器 LRO」以及「月球坑觀測和感測衛星 LCROSS」兩個探測器。前者是一顆繞月衛星,後者則是一個撞擊用探測器。

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在發射升空之後,NASA 首先讓 LRO 與火箭分離,並進入月球軌道。接著,還連在火箭第二節上的 LCROSS,則跟著第二節火箭一起朝著月球南極的永久陰影區之一——卡比厄斯環形山飛去。在撞擊前數小時,LCROSS 與第二節分離,並讓第二節火箭以每秒 2.5 公里的高速,直直撞入永久陰影區,激起大量的月表物質。LCROSS 則直直飛入其中,檢測其中的物質成分。並在六分鐘後,同樣撞擊於月球表面。但就在這短短的六分鐘的犧牲打中,LCROSS 收集到的資料向科學家展示了,月球南極的永久陰影區中不僅確定有水冰的存在,更有汞、鎂、鈣、銀、鈉等其他諸多有用的物質資源。

2009 年 6 月 18 日至 2009 年 10 月 9 日 LCROSS 軌跡模擬動畫。圖/wikimedia

有了 LCROSS 的資料,再加上其他月球探測器,像是克萊門汀號、月船一號、LRO 等等,提供各種遙測資料,人類終於能掌握月球表面有水存在的證據。

時間回到現在,月球表面-尤其是月球極區的永久陰影區中,有水冰的存在已經是科學家的共識。但是這些水冰具體有多少,能否支撐人類在月球極區建立太空基地呢?這就只能實際派出登陸艇前往一探究竟了。

到月球南極尋找水冰吧!

可惜的是,8 月 23 日成功在月球上著陸的月船 3 號和攜帶的月球車 Pragyan,在 9 月 2 號和 4 號就入休眠,推測可能是因為無法承受極低溫環境,至今還未能重新喚醒。

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Pragyan 登陸月球。圖/wikimedia

在未來兩年的月球極區無人探測任務中,NASA 的 VIPER 任務可以說是最值得期待的另一項任務。VIPER 全名為月極揮發物調查漫遊車,是 NASA 有史以來第一台「無人月球車」,同時也是 NASA「商業月球載酬服務 CLPS」系列任務的一員。CLPS 和過去的太空任務不同,是由 NASA 提供科研載酬,由商業公司提供載酬的發射、巡航、著陸等服務。本次 VIPER 任務選定的商業夥伴是美國的 Astrobotic Technology 公司,VIPER 探測車將會乘坐該公司的 GRIFFIN 登陸器降落在月球南極,透過各種儀器勘查月球極區揮發份的組成與分布。

這台重 430 公斤,體積與高爾夫球車相當的 VIPER ,身上塞有四個主要儀器。

首先是中子光譜儀,它會藉由量測月球表面中子輻射的能量分布,了解地底下氫原子的分布狀況,從而推測水冰的含量。

第二,近紅外光揮發份光譜儀,它會以近紅外光燈照射月表,並從揮發份的光譜分析它的化學組成,同時也能判斷水是以結晶、非晶質的冰,或是氫氧根離子的形式存在。

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第三,質譜儀,能藉由電場分離不同荷質比的物質。除了能知道月表有哪些元素以外,還能分辨氘與氫、氧-18 與氧-16 等不同同位素的含量,對分析水的來源至關重要。

第四個儀器名為 TRIDENT(The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain),縮寫很酷,名字很長,但簡單來說就是一個裝有溫度計的鑽頭。可以從月面下一公尺處鑽取一段十公分長的岩芯,為前面幾個儀器提供樣品。

除了這些科研儀器以外,VIPER 上還有一對立體視覺攝影機,能夠拍攝具有距離感的照片,為探測車的導航提供參考。

VIPER 原型機。圖/wikimedia

有了 VIPER,NASA 還必須想好要把珍貴的探測車派到何處進行調查,才能盡可能發揮他的潛能。除了理所當然地要放在可能有水的地方之外,地表的起伏與材質也有要求,比如太陡峭的山壁顯然就不是個好選擇。同時探測的地點,還必須可以和地球建立通訊。

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更重要的是,由於 VIPER 是太陽能驅動的探測車,探測地點不可以長時間缺乏日光,否則探測車會不僅會因為缺乏電力,還會因為長時間處於酷寒環境中而壞掉。進入休眠的月船三號,就是因為設計上就沒有為度過月球寒夜做準備,因此任務的極限時間一開始就限制在兩週左右。綜合以上條件,科學家選定了月球南極 Nobile 隕石坑西方的高地作為 VIPER 任務的地點。這裡雖然不是嚴格意義上的永久陰影區,但是滿足有日照,且時間足夠短到允許地底下有水冰的存在。

為了有充分的時間進行探索,VIPER 設計時就有考慮探測器的電力與保溫,可以透過三個休眠時期度過月球的夜晚,執行至少一百天的任務。在這一百天中,VIPER 將會調查隕石坑周圍,了解到底有多少水冰和二氧化碳、二氧化硫等揮發物,為將來的登月計畫鋪路!

要前往其他星球甚至離開太陽系,比起地球,擁有較低重力的月球,一直被認為是人類出發太空的前線基地。人類想要成為跨行星物種,水則是絕對不可或缺的關鍵資源。而經過數十年的研究,科學家終於在月球發現可能蘊藏大量水冰資源的地方。我們離移民月球或其他行星,又更靠近了一步。

就讓我們一起期待這些探測器們,幫助我們揭開月球南極的神秘面紗吧。

跟大家說個小趣聞,月船三號著陸之後,印度為了慶祝任務成功而將月船三號的登陸點命名為「濕婆神之力 Shiv Shakti」。那如果今天是你的探測器成功登月了,你會想幫登陸地點取什麼名字呢?留言與大家分享吧!

最後也想問問大家,如果人類真的確保水源,並在月球南極建立起了月球永久基地,你會想移民過去嗎?

  1. 不只想,我還想接著去火星跟太陽系外呢
  2. 去旅遊的話剛剛好,我想去找露西和大衛約會的地方聖地巡禮
  3. 先等等,說不定月球背面,還有外星人在等著我們呢

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