什麼是「可變性原則」？它如何讓 SpaceX 一飛沖天？——《造局者：思考框架的威力》

北極星黎明：開創商業太空漫步的新紀元

2024 年 9 月 10 日，載人航太任務迎來了歷史性的突破。由美國富豪賈里德·艾薩克曼率領的四名太空人，乘坐 SpaceX 的獵鷹九號（Falcon 9）火箭和龍飛船（Crew Dragon），開始了為期五天的「北極星黎明 Polaris Dawn」任務。這次任務實現了人類首次商業太空漫步，並打破了過去五十年人類距離地球最遠的紀錄。這也是美國四十多年來首次推出的新設計太空衣，進行了「人體測試」。

這次任務的成果不僅僅令人振奮，還為未來的商業航太業開啟了新的篇章。為了解這次突破的意義，我們先一起來體驗「北極星黎明」任務的精彩旅程。

這位賈里德是何許人也？

賈里德·艾薩克曼，現年 4 1歲，是一位白手起家的美國富豪，擁有零售支付公司的成功經歷。他還是一名充滿冒險精神的飛行家，駕駛輕型飛機創下環球飛行的紀錄，並且會操縱戰鬥機與進行特技飛行。他甚至創辦了「私人空軍」公司德拉肯國際，為美軍訓練飛行員。

賈里德對飛行的熱愛讓他不斷追求新的高度，最終使他與 SpaceX 合作，共同邁向更遙遠的天空。2021 年，他啟動了「靈感四號 Inspiration 4」任務，選擇了三名來自不同背景的一般人，與他一同踏上三天的太空旅程。這次任務向世界展示，普通人也有機會踏上太空，而不僅僅是經過嚴苛訓練的專業太空人。

然而，賈里德並不滿足於此。他希望飛得更高、更遠，甚至挑戰從太空船內走向船外，完成首次商業太空漫步。這便是「北極星黎明」任務的起源。

太空漫步的挑戰

太空漫步並非簡單地穿上太空衣、打開艙門便能完成。以國際太空站為例，太空人在漫步之前需要進入氣閘艙（Airlock），一個介於太空站內部和太空之間的小房間。在氣閘艙中，太空人需要進行數小時的「預呼吸（Pre Breath）」過程，以降低大氣壓力，適應太空衣中的低壓環境，並避免潛水時常見的減壓病風險。

然而，SpaceX 的龍飛船並未設計氣閘艙，這意味著要讓太空人進行漫步，就必須將整個太空艙降壓至真空狀態，再在太空漫步結束後重新加壓。因此，團隊對龍飛船進行了大幅改造，增強了生命維持系統，並安裝了更多氮氣與氧氣槽。

此外，SpaceX 原先設計的太空衣是艙內使用的（IVA Suit），僅用於緊急情況下保護太空人，並不適合太空漫步。為了這次任務，SpaceX 不得不設計一款全新的艙外太空衣（EVA Suit），這是美國自四十年前以來首次設計新型艙外太空衣。

北極星黎明任務的突破

在完成了艱鉅的準備工作後，「北極星黎明」任務終於在 2024 年 9 月 10 日順利升空。這五天的旅程充滿挑戰與創舉，為商業航太寫下了新的篇章。

任務的前兩天，重點是進入 1400 公里高的軌道，這是自 1972 年阿波羅 17 號以來人類距離地球最遠的記錄。此外，兩名任務專家莎拉·吉利斯（Sarah Gillis）和安娜·梅農（Anna Menon）也成為飛得最高的女性。

在完成軌道調整後，第三天的重頭戲——商業太空漫步正式開始。龍飛船內部的氣體被排空後，賈里德和莎拉輪流將身體探出艙外，進行了一系列新太空衣的測試，而其餘兩名組員則留在艙內監控系統。這次太空漫步雖然並未像電影中那樣「漫步」在太空，但其意義非凡，因為這是由私人資金支持的商業艙外活動。

科學研究與未來展望

除了太空漫步之外，任務組員還進行了多項科學實驗和技術測試，包括微重力對人體各器官的影響研究，這些研究對於人類未來長時間在太空生活至關重要。此外，團隊還測試了星鏈（Starlink）雷射通訊技術，以提高太空中數據傳輸的效率。

在任務期間，任務專家莎拉·吉利斯還在太空中用小提琴演奏了《雷伊主題曲》，並通過星鏈技術將影片傳送回地球，與全球音樂家合作完成了一場跨越時空的演出。

任務的最後一天，龍飛船安全返回地球，成功在墨西哥灣降落，為這次史無前例的太空任務畫上了圓滿的句號。

北極星黎明的意義

對於熟悉太空史的朋友來說，這次的太空漫步似乎並不如 1960 年代的雙子星任務那樣驚險。然而，真正的突破在於「商業」二字。這次任務由賈里德自掏腰包資助，展示了商業公司在航太探索中的潛力，就像 SpaceX 在過去二十年所取得的成就。

任務中進行的大量技術測試和科學研究，證明了這不僅僅是富豪的太空旅遊，而是一次充滿挑戰的科學與技術驗證任務。這些經驗和技術將成為未來挑戰月球與火星的重要基石。

「北極星黎明」任務雖然已經結束，但賈里德的太空夢還在繼續。這只是「北極星計畫」的第一步，未來還有至少兩次任務正在籌備中，其中第三次任務將搭乘 SpaceX 的星艦（Starship），進行首次載人飛行。

隨著技術的進步和更多私人資金的投入，還可以期待人類接下來在商業航太領域能取得更多突破。在未來，要來趟真正的太空之旅，看來除了熱愛科學，還需要努力賺錢了。

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2023 年 11 月 24 日，馬斯克（Elon Musk）創辦的 Neuralink 公司在官方推特上發布了一則耐人尋味的影片，標題為「Please join us for show and tell」（請加入我們的展示與分享）。這預告了他們將於 11 月 30 日美國時間晚間六點（台灣時間 12 月 1 日上午十點）舉行一場備受矚目的發表會。

回顧過去，Neuralink 曾展示過令人驚艷的技術突破，例如監測豬的腦波，以及讓猴子裝上他們開發的 N1 晶片，用腦控玩經典遊戲《乒乓》（Pong）。這些成果已經讓全球為之震撼。事隔 18 個月，這次的發表會是否會帶給我們更多驚喜？是否能看到人類親自裝上 N1 晶片，直接用大腦來「展示與分享」呢？

遺憾的是，這一刻還未到來。但馬斯克在開場時就揭露了一個令全場歡呼的消息：在這段時間內，他們持續進行了更多猴子的植入實驗，甚至研發了假大腦模擬器進行離線測試。在確保一切安全和動物福祉的前提下，他們已完成所有備查文件。順利的話，將於六個月內獲得美國食品藥品監督管理局（FDA）的核准，進入人體實驗階段。他本人也表示，若情況允許，他不排斥成為第一個植入 N1 晶片的人。

無限猴子定理與腦機介面

提到猴子打字，不免讓人想到數學和哲學上的「無限猴子定理」。這個定理由法國數學家埃米爾·博萊爾（Émile Borel）於1913年在一本討論機率的書中提出。他假想：如果有無限多隻猴子和無限多次的打字機會，最終有可能打出莎士比亞的《哈姆雷特》。機率雖然極低，但並非零。

這個定理也被簡化為：即使只有一隻猴子，只要擁有無限次的打字嘗試，也可能產生任何文章，儘管牠完全不知道自己在打什麼。這與這次Neuralink發表會上的猴子展示，有著異曲同工之妙。

然而，馬斯克開發腦機介面的目的，並不是讓我們與猴子溝通。在發表會上，他再次強調了Neuralink的使命：打造一個「高頻寬、泛用型的人機介面」。簡單而言，就是加速我們與智慧裝置的互動方式。

馬斯克的願景：與 AI 共存

現今，AI 技術日新月異，能夠生成精美的圖片、回答各種問題，甚至編寫程式，而且進步速度只會越來越快。馬斯克強調，如果人類希望在未來的物種競爭中與 AI 並駕齊驅，最好的策略就是「打不贏，就加入它們」。

目前，人類之所以在進步速度上遠遜於 AI，他認為主要原因在於人類接收和輸出數位資訊的速度有限。我們最快的方式是閱讀、打字、觸控或語音輸入，但與 AI 透過聯網搜尋數位資訊僅需毫秒相比，我們簡直像是石器時代的原始人。

因此，他主張透過腦機介面的植入，我們將能以媲美 AI 的速度與電腦互動、聯網，甚至與 AI 協作、駕馭它們。試想，當你能用腦控操作手機和智慧裝置時，還會想用手指滑動輸入，鬧出一堆打錯字的笑話嗎？擁有這種超能力的你，還需要擔心 AI 搶走你的工作嗎？

我們與賽博格的距離

然而，想到要將晶片植入大腦，難免讓人聯想到各種賽博龐克作品中的可怕後果。例如，《Cyberpunk 2077：邊緣行者》中的「賽博精神病」、或是《刀劍神域》中可能燒毀大腦的完全潛行裝置。將自己改造成半人半機械的賽博格（Cyborg），著實令人卻步。

但馬斯克在發表會上指出，其實我們早已是廣義上的賽博格。否則，為何我們每天早上起床第一件事就是滑手機？為何不時低頭看智慧手錶？出門沒帶手機，是否比沒帶錢更讓你焦慮？我們已經如此習慣隨時聯網和人機互動，Neuralink 所做的，不過是提升這種互動的效率。

關於植入大腦的恐懼，Neuralink 以影片中展示的猴子為例。在他們使用高科技機器人進行手術植入後，根本無法從外觀看出牠們有任何植入物。發表會上的工程師甚至半開玩笑地說：「就算我有裝，你也不知道，我的腦後完全沒有痕跡。」

Neuralink 的真正突破：規模化與產品化

其實，腦機介面的想法和研究早已不是新鮮事。早在將近一百年前（1924年），德國醫生 Hans Berger 就首次從人類頭皮上記錄到腦發出的微弱電磁波（Electroencephalography, EEG），並開始發展非侵入性的電極腦波偵測技術。197 3年，UCLA 的 Jacques Vidal 團隊就已經提出「腦機介面」的概念。而 Neuralink 這種侵入式腦電極也非先行者。早在 1990 年代，美國猶他大學的Richard Normann 教授開發了多電極陣列，在猴子腦中植入 100 個電極，嘗試簡單任務。2002年，實驗猴就可腦控滑鼠，2008年甚至能遙控遠方的機械手臂餵食自己，控制「第三隻手」，彷彿蜘蛛人的反派「八爪博士」。

即使是相對不精準的非侵入式腦波偵測技術，只要幾百個電極，就能在人類身上實現控制機械義手的可能性。2018 年，已發展到能讓人腦控打字、玩遊戲，基本上與 Neuralink 透過 N1 植入物讓猴子能做的事情相似。

那麼，這次發表會的看點在哪裡？其實，馬斯克帶著大批工程師報告，真正要強調的重點是「規模化和產品化」。這正是這場發表會的核心，也是馬斯克向來為人所知的魔法：「讓夢想成真」的關鍵部分。畢竟，好點子並不稀奇，最重要的是執行力。不論是 SpaceX、Tesla，或是前陣子轟動一時的機器人 Optimus，他一貫採用「先求有再求好」的思維，不做最強的原型機，而是先拼湊所有技術，做一個最有可能讓消費市場買單的產品。畢竟，兵貴神速，尤其在商用市場上。

關於 N1 晶片，馬斯克形容得很輕巧，就像是幫你的大腦裝上 Apple Watch 一樣。但智慧裝置成癮的你我，應該此時會浮現相同的疑問：手錶和手機的電池效能會越來越低，科技產品每年都會更新軟硬體，當這些「身外之物」來到產品生命週期末尾時，我們總能輕易汰換。但當這個 3C 產品是放在腦膜底下，如何確保它不僅不會故障，還能好好充電，甚至可升級呢？

Neuralink 這次可是有備而來。首先是穩定性的部分，除了上次發表會看到能腦控《乓》遊戲的猴子佩吉外，這次還展示了其他五隻猴子分別進行不同的腦控遊戲。馬斯克特別強調，牠們都很享受這些實驗，包括這次展示腦控打字的 Sake。透過重複性的實驗，穩定性已獲得一定的保證。

續航力方面，團隊已經改良電池效率，並在猴子身上實驗了無線充電的可行性，確保一整天使用無虞。最後，也是最重要的「可升級性」。畢竟，目前的 N1 就如同 iPhone 一代，當技術演進到 iPhone 14 時，應該沒有人想繼續用舊款。因此，發表會上工程師們展示了 N1 晶片的手術過程有多簡易，完全使用手術機器人，輕鬆地在 15 分鐘內自動植入 64 個電極，再安全地把頭蓋骨和皮膚縫合回來。後續無論是軟硬體升級，只需要到他們正在建置的腦機介面診所就可進行。

目前，N1 晶片的製造已在奧斯汀開始產線準備進行量產。只要 FDA 核准，人體試驗成功的話，Neuralink 就有機會成為第一個達成商用化的腦機介面服務商。

競爭對手與未來展望

然而，Neuralink 只是「有機會」成為第一個達成商用的公司。這兩年，不止一家公司追上，甚至彎道超車，推出比 Neuralink 更接近完成品的產品。在這裡先賣個關子，預告下集我們將討論馬斯克的勁敵，以及可能導致 Neuralink 被指控虐待動物的爭議。

人類上太空的夢想會被我們親自摧毀嗎？

隨著火箭成本降低，人人都能把衛星丟上太空，現在，當你晚上抬頭看天空，你看到的星星可能不是星星，而是人造衛星。你看到一閃而過的的流星，可能只是墜入大氣的太空垃圾。

這些多到不行的太空垃圾已經成為隱憂，更可怕的是，這些以超音速飛行的太空垃圾可能摧毀其他衛星，在衛星軌道上製造更多不可預期的致命飛彈。有人擔心，人類終有一天會無法穿過這片垃圾雲，天空永遠被自己封閉。 終於，有人提出清理太空垃圾的方法了，但這些方法真的可行嗎？

現在的太空垃圾有多少？

最大的太空垃圾可能是整節火箭！

所有在繞行地球的軌道上失去功能的東西，都會成為太空垃圾，最大的包含壞掉的衛星、和大量運送衛星上太空的第二節推進火箭，例如 1960 年代太空競賽時大量發射的火箭，有許多至今還在宇宙遊蕩，每一個都像公車一樣大。而小東西，則包含太空人在太空漫步時遺忘的東西，或是太空垃圾互相碰撞後產生的碎片，最小可能只有數毫米，小的像隻蚊子。但不論太空垃圾來自哪裡，只要缺乏妥善的管理和追蹤，就可能成為其他運作中設施和儀器的致命血滴子。

為什麼說太空垃圾真的很危險？

為了不被地心引力拉入大氣，墜向地球，在軌道上繞行地球的物體大多都以非常快的速度在移動，包括現在還在運作的衛星與各種設施。舉例來說國際太空站位於距離地球表面四百公里高的近地軌道（Low Earth Orbit），以大約每秒 7 ~ 8 公里的速度高速移動，是地表音速的 20 倍。也就是說，太空上的車禍可嚴重多了，來自不同方向或不同傾角的物體，可能會以超過每秒 10 公里的相對速度發生碰撞。別說公車大小的太空垃圾了，只要直徑超過 1 公分的碎片就足以對太陽能板或玻璃造成損害。更麻煩的是，大小在 10 公分以下的物體，大多還因為尺寸過小難以追蹤。

那麼，我們的頭上有多少太空垃圾呢？

根據歐洲太空總署 ESA 的資料，目前軌道上有 6800 個運作中的衛星，相對的有超過 3 萬 2千個可追蹤的太空垃圾。但如果估計所有無法追蹤的物體，大於 10 公分的物體可能有超過 3 萬 6 千個，介於 1 公分到 10 公分的則高達一百萬個。

在這些太空垃圾中，大多數大型太空垃圾就是來自發射衛星後，一起留在太空的第二節推進火箭，小型太空垃圾則來自火箭爆炸或各種大大小小碰撞所產生的碎片。

太空上曾發生過嚴重的太空垃圾碰撞事件？

歷史上比較嚴重的一次撞擊事件發生在 2009 年，銥衛星公司運作中的通訊衛星，重量 700 公斤的 iridium 33，和失效、重 900 公斤的蘇聯軍用衛星 kosmos 2251，在 789 公里的高空，兩台衛星以每秒 11.7 公里的相對速度直接撞上，化成了兩團在軌道上繞行的碎片團。

NASA 估計，這單一次的碰撞產生了超過 2000 片可追蹤的碎片，雖然許多碎片受地球引力慢慢墜入大氣燒毀，但直到到 2023 年 2 月的統計，大約還有一半，也就是 1000 片碎片留在軌道上。過往也曾經觀察到碎片從距離國際太空站僅 100 多公尺的位置驚險掠過。

如何解決太空垃圾的問題？

太空垃圾又多又危險，真的有辦法清除嗎？

2023 年三月，NASA 發表一篇研究，整理了關於各種清理太空垃圾的方法與成本，包含從地面或太空發射雷射推動垃圾改變軌道，或是直接物理性撞擊改變軌道，還有透過捕捉垃圾，直接在太空將垃圾循環利用，作為燃料或其他用途的再利用等方法。

清理不同大小的物體，要用的方法跟產生的效益也不同，因此他們評估了針對兩種策略。第一種策略將會優先處理目前最大、最具威脅性的 50 個太空垃圾，例如完整的第二節火箭或是失去功能的完整衛星。第二種策略則是優先移除 1 到 10 公分的十萬個小型垃圾。NASA 分別評估處理這兩種目標帶來的效益，恩，所謂的效益，就是預估能減少多少因為太空垃圾碰撞而產生的損失。

要如何移除太空垃圾呢？

移除大型垃圾主要的方法主要是再入大氣層（re-entry），簡單來說就是讓垃圾落入大氣層燒毀。這個方法預計讓運送任務完成的火箭載具，透過剩餘的推進燃料，順手將其他大型垃圾帶下來。移除這 50 個大型垃圾預計總共會花費 10 億美金，但在移除 30 年後所帶來的效益，將會超過花費的成本，非常划算。

至於小型太空垃圾，主要使用的方法將會是成本較低的雷射。藉由雷射產生的微弱動能來改變垃圾的軌道，將它們送入大氣層或推離常用的軌道。發射雷射的裝置可以設置在地面或是太空中，單純以使用效率來說，設置在太空所需要的能量較低，但是設置在地面維護和管理比較方便。然而這也衍伸了許多爭議，主要圍繞在這個清除垃圾的雷射也可以作為武器使用，例如在戰爭爆發時用雷射攻擊敵國的衛星。不過如果順利設置的話，清除十萬個小型垃圾後大約只要十年就可以達到等同於成本的效益，比移除大型垃圾能更快回收成本。

方法有了，但我們真的能讓太空再次乾淨嗎？

太空垃圾問題有解嗎？

現在的太空有多擁擠？

如果把歷史發射資料整理出來，會發現近五年人類的衛星發射數量幾乎是直線攀升，2012 年一整年全世界也只發射了 200 多顆衛星，到了 2022 年已經成長到一年 2000 多顆衛星。而且絕大部分都是來自於美國的衛星，想當然很大一部份都來自於 SpaceX 的星鏈計畫。而受益於獵鷹九號的高成功率和可回收造就的低廉成本，也能夠發射更多的中小型衛星，像是我們臺灣也發射了不少自主研發的立方衛星上太空，例如 2021 的「飛鼠」和「玉山」以及最近才剛發射的珍珠號立方衛星。

如果所有的衛星與火箭都會變成太空垃圾，我們清理垃圾的速度又不夠快，還有可能發生凱斯勒現象（Kessler syndrome），也就是碰撞產生的碎片引發連鎖反應，造成更多撞擊和更多碎片，讓不可控的太空垃圾快速增加，直到新的火箭與衛星都難以穿越，我們將無法前往太空，被自己的創造出的人造物封鎖在地球。

治標也要治本，我們對於即將發射進太空的人造物能有套管理辦法嗎？

1967 年在聯合國通過並簽署的《關於各國探索和利用包括月球和其他天體的外太空活動所應遵守原則的條約》，簡稱為《外太空條約》。這個條約制定了各國在外太空活動所應該遵守的原則，其中和人造衛星有關的原則主要有三個：

1. 國家責任原則：各國應對其航太活動承擔國際責任，不管這種活動是由政府部門還是由非政府部門進行的
2. 對空間物體的管轄權和控制權原則：射入外空的空間物體登記國對其在外空的物體仍保持管轄權和控制權
3. 外空物體登記原則：凡進行航太活動的國家同意在最大可能和實際可行的範圍內將活動的狀況、地點及結果通知聯合國秘書長

也就是說，雖然各國需要將太空活動回報給聯合國統計，但實際上在制定規範和進行管制的還是各國本身。以美國來說，分別需要和 FAA 聯邦航空總署申報火箭發射和再入大氣層的計畫，以及向 FCC 聯邦通訊委員會申報衛星的通訊規格，至於要如何避免在太空發生碰撞，是發射單位要自己負起責任，公部門只提供有追蹤的物體軌道資料。

不過對於衛星任務結束後的處置，FCC 倒是有相關的規定和罰鍰。因為如果衛星有動力系統，可以在任務結束時就控制墜入大氣層或飛離常用軌道，進到所謂的死亡軌道（Graveyard Orbit），而通常在申請發射衛星時，也需一併提供任務結束後的處置方式。

去年，衛星電視業者 Dish Network 沒有按照它在 2012 年所制定的衛星處置計畫，將衛星從離地 36000 公里的地球同步軌道再往外推 300 公里。這顆衛星在移動的半途中就燃料耗盡失去了動力，只離開原本的軌道 120 公里，FCC 因此對衛星電視業者開罰了 15 萬美元。這起首次針對太空垃圾的開罰，對於太空垃圾的管制具有重大的意義，代表著對太空垃圾危害性的重視，也代表著清理太空垃圾的商機正在逐漸成長。

清除太空垃圾能有商業價值？

隨著商業化的太空活動逐漸熱絡，如何讓清理太空垃圾不只是空談也成了一個重要的問題。如果軌道上的垃圾減少，受益的會是所有使用軌道的衛星。就與現存的回收與垃圾處理方式一樣，我們可以規定所有衛星的生產者都必須繳交「太空垃圾處理費」，如果在發射的過程中產生額外的太空垃圾，則必須提高費率。相對的，如果一家公司提供清理太空垃圾的服務，則可以獲得這些「太空垃圾權」並換成對應的金額。

另外，雖然目前對於在軌道上進行捕捉再回收的直接經濟效益並不突出，但如果未來在太空可以建立起專門的處理設施，或許可以作為一個長期的太空垃圾處理機制，沒想到吧，人類要成為跨行星文明的第一步，竟然是得先成立太空垃圾清潔隊。

不過話說回來，要讓各國政府願意砸大錢在太空垃圾回收產業可能還需要一點時間。畢竟相較於直接影響到生活的全球暖化，太空垃圾的危害並不那麼可怕，大型垃圾的撞擊也可以預測並提前避開，因此短時間內也還不會有明顯的感受，但如果你是需要觀測的天文學家，可能就覺得垃圾好礙眼了。

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