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你的手機可以開「飛行」模式嗎?

海苔熊
・2013/08/04 ・2471字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 464 ・五年級

「這樣我們去擎天崗野餐那天就可以帶它去飛了耶!」她興奮地樣子讓我幾乎忘記了熱戀會隨時間殞落的事實,不知不覺就拿出了錢包。

「好阿,不過在那之前我得先到國父紀念館練習一下飛飛看……」我說。

多年前我和一個長髮飄逸的女孩,在艋舺夜市買了一架遙控飛機,但最後說好一起飛的擎天崗,卻成了我一個人飛的國父紀念館。

隨著她的離去,遙控飛機也跟這記憶一起塵封了,我甚至問自己,為什麼要買這架遙控飛機呢?根本沒飛過幾次不是嗎?

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分手這件事情最讓人清晰的是,你開始藉由對方留下的小東西,看見世界真實的樣子。幾年以後,我終於開始學會不去責怪她,也終於發現,我之所以沒時時拿出來飛,不是因為不願面對那些有她的回憶,而是因為──沒有人會有事沒事帶著遙控飛機亂跑啊!

前幾天P轉了在Yahoo知識家的問題:「我的手機開了飛行模式,但從五樓丟下去還是摔壞了,為什麼?」,並且問大家:「如果手機真的可以開飛行模式,不是很棒嗎?」

我突然想到前幾天康心奕在TEDx溫羅汀<1>,分享了他做四旋翼和八旋翼的能夠一邊飛一邊攝影甚至做地理分析,甚至可能做出非常動人的賽德克巴萊霧社街空拍。我心想,iPhones如果插了竹蜻蜓,能做到同樣的效果嗎?這樣不就可以不用帶遙控飛機了嗎?

關鍵時刻:飛行模式的可能性

熊:手機可能充當「單旋翼」空拍攝影機嗎?說不定不用爬到頂樓,也可以拍到凱道上的白十字呢!!

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心:你是說,把手機直接當成(四旋翼)中心那片控制板嗎?理論上來說,可行性還滿高的,因為現代的手機都具備我們需要的感應器了!

熊:不是耶,我是說,會不會有一種可能是把竹蜻蜓插在iPhone底側充電處,然後打開攝影機360之類的APP,直接用iPhone飛……

心:不!只插一支竹蜻蜓就飛是沒可能的

熊:為什麼,是怕重量承受不住會掉嗎?

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心:當然重量是一個問題,不過應該不難克服,就像某些手機吊繩卡榫做好一點還是可以承擔重量;但最主要的問題應該在於,這樣手機會「朝反方向高速旋轉」,沒辦法錄影。

熊:朝反方向高速旋轉?

心:想像你要扭轉一個螺旋槳,換個方向看,其實就是螺旋槳以反方向扭轉你。今天如果是一支手機的話,最終,高速旋轉的空氣阻力會讓手機的轉速到達極限,而螺旋槳也能夠到達平衡的升力……(至此我已經開始頭昏了)。所以硬要飛應該還是可以的,只是會有兩個問題。

(1)   畫面會以大概每秒鐘幾十轉的速度旋轉吧,你會獲得很混亂的畫面。

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(2)   這樣手機的電力大概會在五分鐘之內死機喔,接下來就跟開國防布相機沒有兩樣──報告海苔熊,完全沒有畫面!

哆啦A夢的頭暈

熊:原來是這樣!那為什麼哆啦A夢不會轉轉轉?照理來說大雄跟哆啦A夢應該都會頭暈才對啊!

心:因為它是卡通,認真就輸了<2>!畢竟作用力等於反作用力,也是為什麼現在的直升機要有個小螺旋槳在尾巴,就是要抵銷逆向旋轉的力量!

熊:照這樣說,只要在哆啦A夢的尾巴上面加一個小螺旋槳就可以了吧?同樣的在手機的背面貼一個小的電動螺旋槳, 應該可以達到一樣的效果吧?

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就在這個時陣,公館劉寶傑插話了<3>。

凱:不然多拉A夢也可以在頭上插兩個轉向相反的竹蜻蜓……

心:是的寶傑!只要像這個小叮噹遙控飛機一樣,直接利用兩個正反轉的螺旋槳就好。我們稱之為「同軸反槳」,只要利用互相反轉的螺旋槳即可抵銷這股扭力。若是以iPhone重量120g,電池1cell 1440mAh來推估,在合理的能源利用及續航力下,大概會需要直徑30~40公分的螺旋槳(就是大約兩枝半15公分的尺),續航時間大約2分鐘,只是飛完電池會接近瀕死狀態。

熊:沒關係啊,至少不會在一開始就完全沒有畫面。而且如果再搭載行動電源……

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心:沒!有!錯!是有可能加上電源。所以整體來說,礙於動力跟重量種種因素,實際上要做出類似竹蜻蜓形狀的飛行攝影機,會比較像是一個巨大的殼,上面有雙旋翼(像剛剛那個小叮噹遙控飛機一樣),中間百寶袋剛好預留一個給手機插入的位置,一方面可邊飛邊充電,另一方面也用「同軸反槳」解決反作用力的問題。也就是比較像是在飛行器裡卡進手機,而不是手機改裝成飛行器。

凱:心奕我跟你說,iPhone的鏡頭拍攝不是同步快門(global shutter),對震動非常敏感。也就是說,不管你用的是相機360還是香蕉、布丁相機等等,一定會出現果凍紋,導致畫面變得很差,只是要解決這個問題是大工程……

結論

總而言之,手機開飛行模式攝影只有在兩種情況下可行:

(1)   插一支同軸反槳在底部充電處,但幾分鐘之內就會完全沒有畫面

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(2)   買一支哆啦A夢遙控飛機,把手機塞在百寶袋裡面

但無論是哪一種方式,拍到的畫面都會像是音浪太強一樣一直晃。

其實貓咪也可以開飛行模式……

[註解]

  1. 康心奕,於「PanSci Talks」與「開放吧!科學」不畏(?)個人與觀眾生命危險表演N旋翼的成功大學航空太空系學生。
  2. 想認真的人可以參考這本空想科學讀本,裡面有分析如果真的可以的話,多拉A夢會以多少轉速逆轉。
  3. 廖英凱,人稱公館劉寶傑,曾任M.I.C.IV 「未來」講者。
  4. 章首圖片係藉由pixlr合成ABC而得
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文章難易度
海苔熊
70 篇文章 ・ 472 位粉絲
在多次受傷之後,我們數度懷疑自己是否失去了愛人的能力,殊不知我們真正失去的,是重新認識與接納自己的勇氣。 經歷了幾段感情,念了一些書籍,發現了解與頓悟總在分手後,希望藉由這個平台分享一些自己的想法與閱讀心得整理,幫助(?)一些跟我一樣曾經或正在感情世界迷網的夥伴,用更健康的觀點看待愛情,學著從喜歡自己開始,到敏感於周遭的重要他人,最後能用自己的雙手溫暖世界。 研究領域主要在親密關係,包括愛情風格相似性,遠距離戀愛的可能性,與不安全依戀者在網誌或書寫中所透露出的訊息。 P.s.照片中是我的設計師好友Joy et Joséphine

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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

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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從 3G 到 6G:行動通信的進化之路
數感實驗室_96
・2024/06/20 ・825字 ・閱讀時間約 1 分鐘

本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

摩斯發明電報和貝爾發明電話,這些似乎是上古時代的科技,其實都發生在過去兩百年內。而手機,作為近五十年來的產物,又經歷了怎樣的演變呢?

讓我們來探討行動通信是如何從 3G 發展到 6G 的。

1989 年,一張名為《The Great Radio Controversy》的搖滾專輯發布,迅速走紅,登上告示牌熱門榜。雖然專輯的歌詞與通信無關,但它的名字「偉大的無線電爭議」確實讓人聯想到無線通信的歷史。而這張專輯的樂團名為 Tesla,沒錯,這正是向那位傳奇的天才科學家特斯拉致敬。特斯拉對無線通信的貢獻可謂奠基石般的重要,而從 3G 到 6G,行動通信技術又經歷了哪些突破和變革呢?讓我們一起深入了解。

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行動通信的歷史雖然只有短短幾十年,但其中包含的豐富內容實在說不完。從精彩的發明故事到商業競爭,再到行動通信所帶來的社會變革,每一個環節都值得深入探討。而在這集影片中,我們僅僅觸及了冰山一角。

下一集將深入探討 WiMAX 那成功的哥哥——Wi-Fi,也就是大家熟悉的無線區域網路技術。讓我們繼續探索這些改變世界的科技!

更多、更完整的內容,歡迎上數感實驗室 Numeracy Lab 的 YouTube 頻道觀看完整影片,並開啟訂閱獲得更多有趣的資訊!

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76 篇文章 ・ 50 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

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改變世界的通訊革命:電話發明家亞歷山大.貝爾(Alexander Bell)
數感實驗室_96
・2024/05/28 ・582字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

你多久沒有用手機打電話了呢?現代人大多將手機當作上網的工具,每天接到最多的電話應該也是快遞、推銷跟詐騙吧。但其實以前電話可以說是最重要的溝通方式。畢竟比起電報只能傳遞幾個字,能一口氣說出想傳遞的內容,不是方便許多了嗎?

 這樣在通訊史上扮演著舉足輕重的角色,他的發明改變了人們的生活方式,也開啟了全新的溝通時代。今天我們就來介紹,讓大家能說話的那位關鍵科學家,亞歷山大.貝爾(Alexander Bell)。

貝爾不僅是一位發明家,他同時也是一位教育家,他擔任私人家教時曾教導過海倫凱勒。海倫凱勒與貝爾一生保持聯繫,她在回憶錄中寫道,貝爾全心投入於聾啞教育,做出了許多貢獻,卻從不以此自豪。

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亞歷山大.貝爾最了不起的地方是他既擁有卓越的科技發明能力,又持續關心著聾啞教育。也許正是因為他如此關心人,才能發現各種尚未被滿足的需求,從而成為他發明的靈感來源。

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