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太空科技大突破!專訪臺灣學界自製的大型混合式探空火箭【團隊篇】

馥林文化_96
・2014/09/23 ・6419字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 564 ・九年級

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2016.8.24 編按:樂團五月天「頑固」MV 是受到前瞻火箭研究中心(Advanced Rocket Research Center, ARRC)吳宗信老師及團隊研發自製火箭的故事啟發。

文/劉珈均    協助取材/邵意翔、ARRC團隊、美商國家儀器(NI)

圖01_S
圖01:2014年3月最新的HTTP-3S火箭在屏東海岸準備發射的情形。

「十、九、八、七、六、五、四、三、二、一!」第一道、第二道點火指令下達,直徑 15 公分、高 4.2 公尺的 HTTP-1 火箭冒出幾縷白煙,噴出刺目橘紅火光,一聲呼嘯巨響瞬間飆衝上天,破空留下長長尾雲,大夥兒全看呆了,興奮的大吼大叫「還在飛耶,超遠的!」「我們成功了!」「哇!」「注意看哪!」

過一會兒,火箭失去蹤影,激動的歡呼聲轉為嘈雜低語,幾十張臉仰望天空,雙眼搜尋著火箭,「應該差不多要開傘了。」「它有飛那麼久嗎?」「回報高度。」「開始追蹤訊號。」一個沉穩的聲音透過無線電指示:「觀測站有沒有收到訊號?收到請回答。」

這是 2010 年,臺灣學術界第一個試射成功的混合式燃料火箭 HTTP-1 在屏東旭海升空時的情形。

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這混合式燃料火箭是由交通大學機械工程系教授吳宗信,以及臺北科技大學、成功大學、屏東科技大學四校約三四十位師生自力研發製作。當時創下了全球學術界自力研製火箭的飛行紀錄。他們用參與學校所在地新竹(Hsinchu)、臺北(Taipei)、臺南(Tainan)、屏東(Pingtung)的英文縮寫 HTTP 作為研發的混合式燃料火箭名稱,不僅代表著整合性的通力合作,也隱含著研發的未來可能性如網際網路般無遠弗屆。

團隊主要成員包括太空中心火箭專家陳彥升、北科大電子工程系教授林信標、成大工程科學系副教授何明字、屏科大車輛工程學系教授胡惠文。這些跨校成員們自2008年開始自力研發、製作火箭。HTTP-1 火箭發射成功,是前瞻火箭研究中心(Advanced Rocket Research Center,以下簡稱 ARRC)「正式」成立的契機,2012年在私人與企業捐款之下,ARRC 成為正式機構,並作為團隊名稱與「品牌」,由吳宗信擔任中心主任。

2012 正式確立名稱、成立機構之後,行政工作更順暢,也與太空中心簽了合作備忘錄。並陸續加入交大機械系教授陳宗麟、銘傳大學資訊管理系助理教授余仁朋、海洋大學商船學系副教授黃俊誠與中央大學教授張起維。

在學界要單獨從事這樣的研究相當辛苦,人力、資金、場地都是挑戰。吳宗信說:「有太多理由可以放棄了!會繼續作是因為學生的熱情。」他說,上一代常覺得下一代不夠努力,但每個世代面對的課題、接收的資訊並不一樣。「我發現只要給學生相當的基礎和動機,給個適當的環境,其實學生的潛力是無限的。」在試射現場,往往是學生獨力進行系列工作程序,老師旁觀,在必要時指導一下。

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從小火箭一步步升級為百公斤的探空火箭

走進 ARRC 團隊在交大的實驗室,架上桌上琳瑯滿目擺著工具,甫於2013年底試射成功的APPL-7 II佇立一旁,白色箭身頂著赭紅鼻錐,刷著寶藍標誌,如士兵站哨般神氣昂揚。

ARRC 團隊的靈魂人物──交通大學機械系教授吳宗信是位臉龐瘦削,講話速度飛快,擁有十足的親和力與科學家氣質的老師,他是美國密西根大學航太工程博士,授課與研究領域涵蓋流體力學、熱力學、電漿相關實驗與模擬、火箭研究與實作。說起團隊研製火箭的故事,吳宗信笑著說:「這是一個自找麻煩的故事,」有人聽了他們的計畫,直呼他們是瘋子,根本不可能實現,「但我們就是要做做看。」

圖02_S
圖02 交通大學機械系吳宗信老師。

吳宗信在交大主持的實驗室「熱流與電漿物理實驗室(Aerothermal & Plasma Physics Laboratory, APPL)」,近 30 人的實驗室有三分之一成員研究火箭,同時身兼 ARRC 團隊成員,加上機械系教授陳宗麟帶領研究火箭感測器的學生、吳宗信課堂的專題生,交大團隊約十幾人投入 HTTP 研發。

2007 年,吳宗信與在美國認識的好友、他口中的「幕後黑手」──太空中心的火箭專家陳彥升決定將混合式燃料火箭的研發發展為大型實驗計畫,學生在吳宗信實驗室裡,製作小型固態燃料火箭 APPL,2008 開始與成大、北科大、屏科大共約三四十名師生合作,一頭栽進這個「自找麻煩的」HTTP 火箭實驗計畫。APPL 名字取自實驗室名字縮寫,以糖精和硝酸鉀,加上少許氧化鐵反應作為火箭動力,又暱稱為「蔗糖火箭(Sugar Rocket)」。APPL 搭配著 HTTP 研究時程,事先測試用於 HTTP 使用的系統。

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「全臺灣找不到另一個跟這裡一樣特別的地方!」周子豪是火箭實驗室裡最資深的成員,從計畫起始之時就身在其中。他說,因為沒有任何基礎,一開始很茫然,毫無頭緒,不知該從何著手,他們想進行的事情在臺灣也沒有太多經驗供作借鏡,成員儼然像拓荒先鋒。一群大學專題生由小火箭開始摸索,後來周子豪升上研究所,著手研發 HTTP 火箭的發動機,當時大四的賴冠融隨即加入,加上實驗室學長們與老師的技術支援,由小火箭循序漸進至 HTTP。

吳宗信說:「雖然至今火箭點火次數超多,到現在還是會怕。」最初的蔗糖火箭曾經成功,也曾原地炸毀,還曾發生過在交大草坪上試驗時,噴嘴崩解彈射出來,後來搬來舊辦公室隔間板充當安全防護。

2009 年,他們第一次發射 APPL-1 小火箭,發射架為不鏽鋼曬衣架拼湊著用,後來也採取過木製架子加上一般的手推車固定的克難方法。隨著火箭系統壯大,團隊轉移陣地,尋覓更空曠的郊區試驗。

圖03
圖03:2009年發射APPL-1小火箭,當時的發射架十分簡陋。

2010 年 HTTP-1 火箭發射前,老師們緊張到睡不著,吳宗信與何明字老師甚至夢到計畫失敗,吳宗信回憶起發射火箭的那一刻,止不住笑容燦爛,眼裡也漾著笑意,成功那一刻的感動永生難忘,那次經驗讓大家相信,太空夢是有可能親手實現的。

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圖04:2010年HTTP-1火箭進行發射前的天線測試(發射端)。
圖05
圖05:2010年HTTP-1火箭進行發射前的天線測試(接收端)。

然而科學實驗的過程總是充滿起伏曲折,眾人灌注所有精力、智慧與期待,結果有可能唱反調或差強人意。2011 年 1 月他們在新竹香山濕地試射 APPL-4,主要是為了要測試降落傘,團隊成員拖著火箭走過泥濘的海灘地,火箭破空 500 公尺,不料加速規電路板裝反了,降落傘未打開,導致飛行電腦摔落地面,電路毀損。後續還有兩支 APPL-6,第一支卡在發射架,第二支的降落傘未開。同年8月,團隊重返屏東旭海試射 HTTP-2α,任務重點是回收火箭本體與資訊,因雨延遲兩三天,100 多人徹夜檢查火箭,複習發射程序,凌晨 3 點驅車到海邊準備,在 11 個月前同樣的地方倒數、點火,火箭卻冒出白煙而不動如山,原來是燃料槽的控制閥出問題,它處於高壓情況過久,馬達轉不動它,笑氣流不過閥門與燃料反應。團隊收工檢查、測試,第二天再試射一次亦然,眾人心情一下由頂峰跌到谷底,只能接受結果,收拾行李回去檢討。

圖06
圖06:2011年HTTP-2α發射前成員仔細檢查系統,不料仍發射不成。

距離 2011 年的發射後,經過兩年的檢討與新人員加入,2013 年 9 月一行人又浩浩蕩蕩地來到屏東東部海岸,準備發射約 4 公尺高的 HTTP-2β 火箭。這次升級了配備、新增了記錄火箭飛行軌跡與姿態的高階光纖陀螺儀、全球定位接收機GPSR。火箭雖然順利將射上接近十公里高空,但通訊狀況卻嫌不佳。

同年底的 APPL-7II 多了個小衛星作為酬載儀器,這是新加入的團隊,中央大學太空科學研究所助理教授張起維率領學生自製罐頭衛星(CanSat)「阿亮一號」,隨小火箭升空測試通訊與感測器。APPL-7II 不負眾望任務成功。

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圖07:2013年APPL-2火箭發射,衝上湛藍天際。
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圖08:2013年順利發射的APPL-7II火箭整體照。

2014 年,火箭研究邁入第 7 個年頭,步伐愈來愈穩健,團隊在今年2月甫完成小型火箭 APPL-8 試射,測試降落傘,3 月 24 日試射總重 300 公斤的 HTTP-3S(S 意為單節火箭),接下來更要一步步試著讓火箭穩定旋轉、設計兩節式火箭,年底將挑戰 HTTP-3 火箭送上 150 至 200 公里高空進行科學實驗。

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圖09:小型火箭APPL-8,2014年2月於香山濕地試射。
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圖10:大型火箭HTTP-3S,2014年3月24日於屏東東海岸試射。
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圖11:HTTP-3S試射現場,左起為太空中心張浩基博士、陳彥升博士、朱志雄博士、吳宗信、胡惠文、蘇芝明。

多領域的技術結合

圖12_S
圖12:火箭發射前的系統測試畫面。

火箭是集大成的專題研究,一枚探空火箭需要航電系統、感測系統、通訊系統、火箭結構、火箭構型、回收系統相互搭配,加上關鍵的燃燒推進系統。火箭的重心、材質、起飛後的飛行姿態、儀器通訊、何時開傘、降落,每個要求都得納進火箭設計的考慮,也需要精準掌握環境條件。火箭組裝前,各環節系統須經測試、預演等一連串複雜的準備步驟,稍微疏忽都有可能是致命傷。人造衛星、軍事國防、正興起的太空旅遊業,皆需要火箭技術做為基礎。

各校的領頭教授依個人擅長領域分工合作,吳宗信負責推進次系統,同樣是交大機械系的陳宗麟教授負責感測器部分;成大工程科學系副教授何明字負責航電次系統;屏科大車輛工程系的教授胡惠文以前從事汽車工程,現在帶領學生負責研究發射系統、火箭結構與材料;北科大電子工程系教授林信標負責遙測通訊。每個月團隊輪流往返於新竹、臺南或屏東之間開會,報告進度。

詢問起這群夥伴相遇的經過,吳宗信回答:「這很巧!像是天公伯冥冥中有安排。」他解釋,他與這些老師們以前在美國讀書時就認識,沒想到專長領域剛好互補,可以一起做火箭!

火箭藉由不同的氧化劑與燃料搭配、混合燃燒產生高溫高壓氣體,經噴嘴加速噴出,推動火箭向上。交大的學生解釋,火箭主要的燃料模式分為固態、液態、混合式。固態燃料設計最簡單,備便性最佳,但點火後便無法控制推力,安全性較低,部分燃燒配方會產生對人體有害的氯氣;液態燃料火箭的燃料利用效率最大,但燃料槽設計、管線結構複雜。最常用的氧化劑為氧氣,若以氣體儲存,儲藏器必然笨重龐大,通常將之降溫至 -183℃ 成液態氧來縮小體積,但低溫又可能導致管路結冰或金屬脆弱,無法承受振動,因此設計須考量種種因素,成本也貴上許多。

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ARRC 團隊的 HTTP 系列火箭最突出的成就在於燃料設計,採用混合式燃料,以俗稱「笑氣」的一氧化二氮做為氧化劑,通過控制閥注入以人造橡膠聚丁二烯(HTPB)的燃燒室,混合後燃燒產生高溫與高壓,做為火箭動力來源。此混合式燃料具有成本低、安全性高、系統簡單、可多次點火調整火箭速度快慢等多種優點。混合式燃料運用技術近幾十年才開始發展,尚不如固態與液態燃料成熟,要支撐起大型火箭,得繼續鑽研。

圖13_S
圖13:HTTP-2β火箭燃燒艙組裝情形。
圖14_S
圖14:HTTP-3S火箭燃料藥柱製作。

交大此燃料設計的效率表現亮眼,而要評估火箭的燃料利用效率,就得算「比衝」。舉個例子,比衝 250 秒的意思是,每秒反應 1 公斤重的燃料(含氧化劑)可以得到 250 公斤重的推力;若每秒能反應 2 公斤重的燃料,就獲得 500 公斤重的推力,以此類推。比衝除了與火箭性能和設計有關,也與周圍環境大氣壓力相關,HTPB-N2O 類型的混合式火箭在海平面的大氣壓力下,比衝理想值為 250 秒,在同一條件下,交大團隊研製的混合式燃料比衝比理想值低,若換算成真空條件則現可達 240 至 250 秒。

研發探空火箭還有另外一個目的,探空火箭是各國探測高空時的最佳選擇。在高度 40 公里以下的資訊可以靠探空氣球來蒐集,但要觀測更高的高空則需要發射一顆上軌道的人造衛星,成本約 30 至 40 億,價格不斐。理想中,成本較低的探空火箭可在短短幾分鐘行於天際的時間,迅速啟動儀器,觀測、紀錄、即時回傳資訊,而後返回地表;若作為人造衛星載具,火箭途中分節拋棄部分構造,飛上太空,以每秒 7.6 公里以上的速度背著人造衛星,以精巧的角度讓人造衛星入軌,高速與地心引力達成巧妙的平衡方可讓人造衛星保持在一個軌道,繞地球運轉。ARRC團隊的最終目標也是希望研製出小型人造衛星載具,支援太空和大氣科學的研究。

動手做的精神

「自力研發」是 ARRC 的原則,如此技術才能「操之在我」,火箭的材料必須到處尋求資源,買來原料自己設法加工,不會的地方就查書問人或查網路。擅於衝浪的成員莊康閔利用衝浪板製材的玻璃纖維製作火箭零件;魏世昕逛市集蒐購尼龍布尼龍繩、查找網路教學影片,一針一線縫出降落傘,收納降落傘的曲型管則是設計後找 3D 列印廠商列印出來的。部分元件其實隨手可買得現成品,但有的成本高,有的配備功能多於需求,成為火箭額外負擔。自主設計好處是成員對設備瞭若指掌,能屏除多餘部分,並依點子發想加進需要的功能。

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圖15_S
圖15:成員自行進行HTTP-1火箭航電骨架修改。
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圖16:HTTP-3S火箭航電外殼修正加工情形。

「動手做」的體驗讓人學習思考、學習挫折、學習務實,一次次的失誤同時也是珍貴收穫,團隊學會和失敗相處,反覆的檢討、改進、練習、修正,漸漸讓火箭系統更周全。團隊一路走來,在先天不良的情形下,一點一滴刻苦建立軟、硬體資源,克難帶點跌跌撞撞,但底子磨練得紮紮實實。「這個火箭計畫不僅訓練學生,也訓練了老師。」吳宗信坦言,臺灣學界大部分人多埋首理論,少有實地觀察、研發,實地了解火箭各系統如何搭配、運作細節的機會。

未來

愈來愈大的目標帶來愈來愈多的挑戰,從小火箭到大火箭,並不是只要將火箭各結構等比例放大即可。將火箭尺寸放大不是簡單差事,還關係到結構的強度、耐熱度也要增加,但有些材料性質(如機械強度、化學特性)是不變的,火箭零組件牽一髮動全身,修改一處,模擬、試算工作就得再來一遍;控制火箭旋轉也有許多因素得考量,例如應該把火箭重心位置擺哪裡、要怎麼控制到適當的轉速,讓火箭穩定同時不妨礙搭載的配備儀器運作。周子豪說:「火箭最重要的是確保可靠性,讓一個元件運轉很簡單,但要讓所有零件同時順利運轉很困難,每次出問題的地方都不一樣。」

有別於其他研究單位多專精研究特定的火箭次系統,ARRC 團隊選擇集大成的整合,同時進行火箭各系統研製工作的方式。「臺灣沒這產業,但也是機會。」吳宗信強調:「學會設計並製作『系統』是國家科技進步的動力。」臺灣素以代工科技產品零件聞名,然而,如果有朝一日科技風向改變,不再需要這些零組件時,臺灣該何去何從?

國家實驗研究院的太空中心有系列探空火箭計畫,但這共計10枚的探空火箭的計畫將於今年結束。至今臺灣還沒有送衛星入軌的火箭載具技術,ARRC 團隊最終目標是研製出小型人造衛星載具,支援太空和大氣科學研究,讓臺灣能自主發射衛星,不需倚賴他國。美國詩人婁維爾說:「夢既無所忌,行亦無所懼。」這個自製火箭的計劃一路走來,正是為了未來千里之行的穩固打底,期盼有天臺灣在太空科技領域能獨當一面。

圖17_S
圖17:ARRC火箭隊全體隊員與HTTP-3S火箭合照。

各校團隊分工表:

學校 交通大學 臺北科技大學 成功大學 屏東科技大學 銘傳大學 海洋大學
領頭老師與實驗室 機械系教授吳宗信:熱流與電漿物理實驗室機械系教授陳宗麟:微機電伺服控制實驗室 電子工程系教授林信標:行動通訊實驗室 工程科學系副教授何明字:控制與訊號處理實驗室 車輛工程系教授胡惠文:複合材料與輕結構實驗室 資訊管理系助理教授余仁朋 商船學系副教授黃俊誠
學生 十幾人 2人 8人 4人
負責工作 推進力系統、感測器、火箭系統整合 通訊系統 航電系統 航架結構、火箭結構 飛行資料即時顯示系統 空氣動力設計
HTTP-2β火箭準備升空。(ARRC粉絲頁提供)
HTTP-2β火箭準備升空。(ARRC粉絲頁提供)
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HTTP-2β火箭升空。(ARRC粉絲頁提供)
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HTTP-2β火箭升空。(ARRC粉絲頁提供)

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版 2014/9月號

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馥林文化_96
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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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喝鮮奶真的能長高?拆解營養素與身高的關鍵連結!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/17 ・3185字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 食力foodNEXT 合作,泛科學企劃執行。

日本的兒童與青少年在 1960 年代開始,身高像是坐上了成長的直升機!有人說,關鍵就在於1964年推動的學童乳政策,這一喝就是 60 年,讓孩子們「蹭蹭蹭」地長高。

那麼台灣呢?從 2010 年與 2015 年,嘉義、雲林率先實行學童乳政策,到 2024 年在進一步全國推動「班班有鮮奶」,我們的孩子也有這樣的機會長高嗎?但如果孩子長不高,真的是因為牛奶喝不夠嗎?其實,想要孩子長個子,還有更多「長高密碼」!

為什麼長不高?哪些因素決定身高?

人的身高是高是矮,有 80% 來自於基因決定。圖/envato

到底是先天還是後天在主宰我們的身高?科學家告訴我們,影響身高的原因,有 80% 來自基因!到目前為止,已經辨識出 700 多個基因和身高有關,其中一部分是影響骨骼中的生長板,另一部分則影響身體荷爾蒙的分泌,這些基因一起合力,最終決定了我們的身高表現。

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影響荷爾蒙分泌的基因,就像人體的「身高總指揮」,主要控制三大荷爾蒙:生長激素、甲狀腺素和性激素。

  • 生長激素是由腦下垂體分泌的,如果人體生長激素分泌較少,身高也會明顯受影響,也就是身高比較矮。
  • 甲狀腺素則是幫助粒線體這個「細胞能量工廠」順利運作,讓細胞有充足能量來代謝與生長。如果甲狀腺素分泌不足,細胞發育自然跟不上,就會影響身高表現。
  • 性激素則是影響生長板與肌肉的關鍵!例如,女性賀爾蒙分泌旺盛,會促使骨骼中的生長板提早關閉,所以女性平均身高比男性矮。而男性賀爾蒙不僅有助骨骼發育,還能增加肌肉量,讓身材更高挑結實。

所以,基因是命定的,後天就無法再突破了嗎?其實不然!雖然基因決定了大部分,但後天的努力也有很大空間來改變結局!接下來,我們就來看看後天四大關鍵:飲食、運動、睡眠和環境,如何影響孩子的身高成長!

後天逆轉勝!抓住長高的四大黃金關鍵

長高需要什麼?首先,飲食是關鍵!長高需要足夠的營養素,充足的蛋白質、鈣質與維生素能幫助骨骼發育,而均衡飲食則是孩子長高的基石。除此之外,運動也不可或缺,發育中的孩童建議每天至少一小時的運動,包括阻力訓練、有氧運動和放鬆運動等,能讓肌肉與骨骼的發育更加堅實,並且維持正常體重,促進生長激素分泌。

睡眠則是很多家長容易忽略的重要因素 。研究顯示,生長激素的分泌高峰在晚間 11 點至凌晨 1 點,以及清晨 5 點至 7 點。因此,確保孩子有規律且足夠的睡眠時間,可以顯著提升骨骼生長效率。

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最後,外在環境因素也會影響兒童身高。例如,空氣污染及鉛、鎘等有害物質可能阻礙發育。為了給孩子最好的成長環境,就要避開這些污染源。

盤點完這些後天因素後,我們不禁要問:牛奶真的能幫助長高嗎?答案將隨著我們深入探討後揭曉!

喝牛奶真的能幫助長高?

後天因素同樣會影響兒童身高,那喝牛奶會有幫助嗎?圖/envato

聯合國對於發育遲緩之定義,是該年齡孩童所測量身高,低於世界衛生組織制定的身高標準中位數 2 個標準差,就視為發育遲緩。

2023 年一篇跨國研究研究顯示,增加乳製品攝取能降低發育遲緩比例。

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當然,乳製品消費量增加可能也代表當地正在經濟成長,可能從其他面向影響飲食。為了避免其他因素干擾,這份研究也納入了人均 GDP、兒童扶養比、人口成長率、農村電氣化比例與女性參與勞動比等等變數進行控制。此外,該篇研究還另外指出乳糖不耐症常見於青少年與成人,對孩童沒有影響,因此不必過於擔心。

總之,喝牛奶的確可能對長高有幫助,但牛奶只是眾多因素之一。而更重要的是,台灣孩童真的缺這一杯鮮奶嗎?

牛奶的確對身高的發育有幫助,但台灣的學童真的缺奶嗎?

根據《國民營養健康狀況變遷調查》,除了 1-3 歲的幼兒外,其他年齡層的乳品攝取量都遠低於建議標準。特別是 7-18 歲的學童,乳品攝取量僅達建議量的一半,顯示台灣兒童的乳製品攝取明顯不足。事實上,7-18 歲的學童中,有 8 成每天攝取不到 1 份乳品,這對正在生長期的孩子來說,營養攝取遠遠不夠。

然而,學童缺的不僅是鈣,還有維生素 D。根據 2008 年一篇回顧性的研究,維生素D對身高發育與鈣質同等重要。如果鈣和維生素 D 攝取不足,會影響骨骼發育。1999 年中國的實驗研究指出,飲用牛奶能有效促進身高,尤其是加強維生素 D 的補充後,骨密度顯著提高。

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那麼,台灣學童的鈣與維生素 D 攝取是否足夠呢?答案是遠遠不夠!根據國民健康署的調查,7-18 歲的學童,鈣的攝取量平均不到建議量的一半,維生素 D 的攝取量甚至只有四成多。這樣的營養狀況,怎麼能夠提供足夠骨骼發育的營養環境?

更令人關注的是,這些營養缺口與乳品攝取不足有直接關聯。每份乳品大約含有 240 毫升牛奶,其中含有 240 毫克的鈣質及 3 微克的維生素 D。根據國民健康署採用的推薦膳食攝取量(RDA),每天需要的鈣質約為 1000 毫克,維生素 D 則是 15 微克,如果每人每天攝取2份乳品類,加上其他的飲食攝取,就有機會補足鈣與維生素 D 的缺口。

此外,牛奶中的鈣質容易被人體吸收。牛奶有三分之一的鈣是以游離態存在的,能夠直接被吸收,剩餘的鈣與酪蛋白結合,當人體消化酪蛋白時,這些鈣質也會被釋放,然後被人體吸收。事實上,人體對牛奶鈣質的吸收率為 32.1%,遠高於其他食物。因此,想要補充鈣質,牛奶無疑是最佳選擇。

人體對牛奶的吸收率達 32.1%,是補鈣的理想選擇。圖/envato

喝的不是鮮奶,而是加溫處理後的保久乳,營養素會被破壞嗎?

至於保久乳的營養價值問題,根據國民健康署 2021 年針對這個問題,提出了說明。鮮乳是生乳經過短時間高溫或超高溫殺菌方式所製成,所以無法達到完全滅菌,保存期間較短,而且需要冷藏。保久乳則是透過高溫或高壓滅菌,並且以無菌的填充方式放入無菌包材,所以能夠保存較久。

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根據食品藥物管理署營養成分資料庫,鮮乳跟保久乳中的蛋白質、脂肪、碳水化合物(乳糖)、礦物質及維生素都沒有太大差異,只有少數熱敏感的營養素,像是維生素 C 會稍微少一點外,其他成分大致上都一樣。所以,不管是鮮乳還是保久乳,在營養成分上差異不大!

另外,許多父母擔心乳糖不耐症影響孩子喝牛奶、容易引起腹瀉。牛奶中含有乳糖,而乳糖是一種雙醣,由半乳糖與葡萄糖所構成。人體想要運用乳糖,需要先把它分解成半乳糖與葡萄糖,這時候需要一種特別的腸道酵素:乳糖酶。在兒童時期乳糖酶會正常分泌,這是為了要分解母乳,隨著年齡增加,乳品類食物逐漸減少,人體的乳糖酶漸漸地分泌越來越少。然而,這並不代表不能喝牛奶。透過逐步攝取少量低乳糖的牛奶製品,或使用乳糖酶補充品,都有機會能改善不適,重新恢復對牛奶的耐受力。

總結來看,牛奶確實能補足我們失落的鈣質和維生素 D 缺口。這些營養素,也確實與身高有關。但別忘了,影響身高的因素有很多,飲食、運動、睡眠和環境等各方面都不可忽視!補充足夠的營養素,並搭配運動和良好的作息,將會是孩子的身高發育的關鍵。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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當開發遇上「術前檢查」:環境影響評估大揭密!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/16 ・4339字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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本文由 環境部 委託,泛科學企劃執行。 

無論是在立法院的質詢臺,還是網路媒體或社論上,你應該經常聽到「環評」這個詞吧?它的核心理念其實很簡單,就是要在「經濟發展」和「環境保護」之間取得平衡。不管是建設重金屬冶煉廠、台積電進駐,還是打通山壁開闢新道路,都必須經過像動手術前的詳細檢查一樣,透過環評的嚴謹審查程序,確保這些開發不會對環境造成過度或無法挽回的損害。

 環評的概念起源於 70、80 年代,當時大規模開發導致嚴重的環境破壞,人們開始反思,發現單靠法規和污染處理技術不足以應對這些問題,環境惡化越來越嚴重,於是「事前預防」的想法應運而生。

我國的環評制度是借鑒美國的經驗,但並不是所有開發案都需要環評,只有那些可能對環境產生較大影響的開發行為,才需要在開發前進行環評。環評其實是開發許可的一部分,環保機關負責審查環評報告,並擁有否決權。但即便環評通過,並不代表開發案就能立即進行,最終的開發許可還是需由相關主管機關綜合考量政治、經濟、環境等多方面因素後,才能做出決定。

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環評到底在忙什麼?

環評的全名為「環境影響評估」(Environmental Impact Assessment, EIA)。就像動手術會有術前檢查、術後定期追蹤及按時服藥,健康的把關需要仰賴定期進廠維修,同樣在開發行為實施前,我們需要評估其可能對環境造成的影響,提出相應的預防或減輕措施,施工中或營運後也需要由目的事業主管機關來進行追蹤,並由環保機關進行監督,確保不會進一步損害環境品質。

環評負責評估開發對環境的影響,並制定措施與監督確保環境品質。圖/envato

雖然「環評」這個名字大家耳熟能詳,但實際上它的評估過程可一點也不簡單,就像醫療檢查一樣,科學、客觀且精密,評估項目可不只侷限在空氣品質、水質或土壤是否受農藥或化肥影響、生態景觀與棲地等和自然環境切身相關的議題。根據環評法第 4 條規定,評估還涵蓋了社會、經濟、文化等多個層面。

環評就像是開發案的「術前檢查」,確保開發行為不會對環境造成不必要的風險和破壞。那麼,大家常聽說環評要耗費很長時間,那它到底在忙什麼呢?其實,環評的目的是要求開發單位對開發可能帶來的環境影響進行詳細調查和分析,這些調查結果會寫成報告,並進行公開,讓社會大眾了解並參與討論。最後,由專家組成的委員會審查,只有通過審查的案子,才有機會繼續進行開發,從而保護我們共同的生活環境。

誰應該接受環評的「考驗」?

根據環評法的立法精神,不是所有的開發案都需要進行環評,環評主要是針對那些可能對環境造成不良影響的開發行為。那麼,哪些開發案需要環評呢?環境部依法訂定了「開發行為應實施環境影響評估細目及範圍認定標準」(簡稱「認定標準」),這些標準主要是根據開發案可能帶來的影響程度、所在的敏感區域(如國家公園、重要濕地、野生動物棲息地等),以及開發的規模(如面積、處理量)來判斷是否需要進行環評。

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舉例來說,像高速鐵路、大眾捷運、機場、離岸風力發電系統等這些建設,不論它們的規模或地點,都必須經過環評。而像科學園區、高爾夫球場的建設,若位於國家公園、重要濕地或野生動物棲息地,也需要辦理環評;至於太陽能光電設施,則是當它位於重要濕地時,才需要進行環評。

宛如開發前的「術前檢查」!淺談環評流程

我國的環評審查採取專家審查機制,環評主管機關依法成立環評審查委員會。委員會的成員包括政府機關的代表和專家學者,其中專家學者的比例不得少於總人數的三分之二。以環境部為例,環境部的環評審查委員會共有 21 位委員,其中 14 位是來自不同專業領域的專家學者,這些專家分別在生活環境、自然環境、社會環境等方面進行把關,確保審查過程的專業性與公正性。

臺灣的環評制度通常分為兩個階段。一階環評是透過報告書撰寫前的公開意見蒐集,開發單位將意見回應情形納入報告書後由專業的環評審查委員進行審查,若經審查後認為開發後對環境有重大影響之虞,則應對症下藥,進入二階環評,這個階段的審查更為嚴謹,並且依法規定進行範疇界定,篩選出環境關鍵項目與因子。整個環評流程大致包括以下幾個重要步驟,讓開發案能夠更透明、公開地接受環境影響的評估與檢驗。

STEP 1 資料填寫:開發行為規劃

這就像醫生在手術前,先為病患制定計畫,並在檢查前登錄好病患的個人資料,例如身分訊息、健康問題、藥物過敏或病史等。同樣地,環評也是這樣運作的。開發單位首先要擬定開發案的規劃,並且將這些內容在網路上公開蒐集意見 20 天,同時也會舉行公開會議,讓大眾參與討論。

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接著,開發單位需要編寫環境影響說明書的主要章節,並且決定是否自願進入二階環評。這個階段開發單位會進行初步的計畫,確認開發的目標與範圍,並評估這個開發案可能對環境產生的潛在影響。這些步驟都是為了確保開發行為在開始前,能夠徹底評估可能的風險和影響

開發單位需撰寫環境影響說明書,初步評估目標、範圍及潛在影響。圖/envato

STEP 2 初步評估:編製環境影響說明書

就像術前檢查結果會匯集成一份醫療報告,在這個階段,開發單位也需要把他們的調查結果、預測和分析整理成一份「環境影響說明書」(簡稱環說書),環說書會說明如何預防或減少對環境的負面影響。

開發單位需要根據作業準則製作環說書,交給目的事業主管機關,確認無非屬主管機關所主管法規之爭點後,再轉請主管機關審查;主管機關確認沒有需要補正的地方(例如:沒有檢具環境保護對策與替代方案、執行評估的人忘了簽名等),環保主管機關所設的「環境影響評估審查委員會」則會著手進入審查階段。

STEP 3 手術可行與必要嗎:審查與結論

這部分就像醫療團隊評估手術的風險。環保機關會審查這份環境影響說明書,專家委員會會進行詳細的審查,並在一定的時間內做出結論。如果所有的環保問題都能得到妥善解決,開發案就能獲得初步通過並公告審查結論,告訴你這個「手術」(開發項目)可不可以做、在甚麼條件下做比較安全,或是可能要再做更進一步的檢查等等。以離岸風電開發為例,可能就會要求開發商調整風機位置,以避開白海豚的棲地。

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對應環評法施行細則裡的審查結論,除了通過審查、不應開發等結果,也可能會出現「有條件通過審查」或「進行第二階段審查評估」的狀態。

STEP 4 完善的手術方案:進入二階環評

就像術前檢查發現可能有重大問題或可能帶來影響的副作用時,醫生可能會要求進行更詳細的檢驗及評估更好的治療方案,環評也是如此。如果第一階段的環評顯示這個開發案可能對環境造成較大的影響,那麼它就必須進入「二階環評」。

進入二階環評的開發案,意味著要進行更加深入的分析與評估。就像醫生要進行更精密的檢查來了解手術風險。除了基本的環評程序,開發單位還需要舉辦公開說明會與範疇界定會議、編製更複雜的「環境影響評估報告書初稿」送目的事業主管機關,目的事業主管機關收到初稿後需進行現場勘查與公聽會,讓當地居民或關心這個開發案的人可以參與,了解開發案的影響,並提出意見。

二階環評需更深入分析,與舉辦說明會、公聽會,讓居民一同參與評估影響。圖/envato

同時,開發單位也要依據這些意見,編製更詳細的「環境影響評估報告書」,將所有的調查、分析結果都納入評估報告書中,才能由目的事業主管機關轉送環保主管機關審查。而如果在審查過程中發現需要修改或補充資料,就像醫生建議調整手術計畫一樣,開發單位會進行修正,並重新提交補正及取得定稿備查。只有在所有問題解決後,開發案才是真正通過環評審查並進入下一階段。

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如果在你生活周遭環境的開發案正好遇到環評的爭議,或者你關心的案件正在環評階段,你可以隨時上「環境部環評書件查詢系統」(https://eiadoc.moenv.gov.tw/eiaweb/)查詢相關的最新資訊。不僅如此,環評審查委員會的會議還有線上直播,讓大家能夠親自參與,為國內的開發案共同把關!

整個環評流程耗時多久?

環評法第 7 條規定,主管機關在收到環境影響說明書後,必須在 50 天內完成審查並公告結果,並通知相關主管機關和開發單位。如果遇到特殊情況,最多可以再延長 50 天。

根據環評法施行細則第 15 條,這個審查期限是從開發單位備妥所有資料,並繳交審查費後開始計算。但是有一些情況是不計入這個審查時間的,包括:

  1. 開發單位補充資料所花的時間。
  2. 請目的事業主管機關就法規進行釋疑,且不超過 60 天的時間。
  3. 其他不可歸責於主管機關的可扣除天數。

因此,整個環評流程的時間會因為不同情況有所變動,但主管機關的基本審查時間是 50 天內,特殊情況最多延長至 100 天。

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然而,實際所需要的時間,可能會根據開發案的複雜程度而有所不同。就像去放射科拍攝X光可能只要一、兩分鐘,但如果要做電腦斷層,可能就需要半個小時左右。

同樣地,根據環評法的規定,環境影響說明書的審查通常在收到資料後的 50 天內完成,若是進入二階環評,審查時間則是 60 天。聽起來似乎不算太久,通常三、四個月就能有結果。

但實際上,環評過程常常會因各種原因延長時間。環境部目前也正在進行環評總體檢,蒐集各界的意見,逐步檢視現行制度,並作為未來修正相關法規的參考依據。

環評帶來的效益是全方位的,它不僅幫助我們在追求經濟發展的同時,兼顧環境的永續。透過環評,開發行為的潛在風險可以提前被識別,並且在問題發生前採取預防和減輕措施。這樣的過程不僅讓開發行為更具透明度,減少未來可能面臨的環境爭議和成本,還能促進社會對環境議題的關注與參與。期待隨著法規的修正與完善,未來的環評制度在效率、透明度與公眾參與等方面有望取得更大進展,為可持續發展提供更有力的保障。這不僅是對環境的保護,更能促進經濟發展和社會福祉,實現政府、企業和民眾三贏的局面,讓我們共同打造一個更健康、更永續的未來。

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當心網路陷阱!從媒體識讀、防詐騙到個資保護的安全守則
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/17 ・3006字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文由 國家通訊傳播委員會 委託,泛科學企劃執行。 

網路已成為現代人生活中不可或缺的一部分,可伴隨著便利而來的,還有層出不窮的風險與威脅。從充斥網路的惡假害訊息,到日益精進的詐騙手法,再到個人隱私的安全隱憂,這些都是我們每天必須面對的潛在危機。2023 年網路購物詐欺案件達 4,600 起,較前一年多出 41%。這樣的數據背後,正反映出我們對網路安全意識的迫切需求⋯⋯

「第一手快訊」背後的騙局真相

在深入探討網路世界的風險之前,我們必須先理解「錯誤訊息」和「假訊息」的本質差異。錯誤訊息通常源於時效性考量下的查證不足或作業疏漏,屬於非刻意造假的不實資訊。相較之下,假訊息則帶有「惡、假、害」的特性,是出於惡意、虛偽假造且意圖造成危害的資訊。

2018 年的關西機場事件就是一個鮮明的例子。當時,燕子颱風重創日本關西機場,數千旅客受困其中。中國媒體隨即大肆宣傳他們的大使館如何派車前往營救中國旅客,這則未經證實的消息從微博開始蔓延,很快就擴散到各個內容農場。更令人遺憾的是,這則假訊息最終導致當時的外交部駐大阪辦事處處長蘇啟誠,因不堪輿論壓力而選擇結束生命。

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同年,另一則「5G 會抑制人體免疫系統」的不實訊息在網路上廣為流傳。這則訊息聲稱 5G 技術會影響人體免疫力、導致更容易感染疾病。儘管科學家多次出面澄清這完全是毫無根據的說法,但仍有許多人選擇相信並持續轉發。類似的例子還有 2018 年 2 月底 3 月初,因量販業者不當行銷與造謠漲價,加上媒體跟進報導,而導致民眾瘋狂搶購衛生紙的「安屎之亂」。這些案例都說明了假訊息對社會秩序的巨大衝擊。

提升媒體識讀能力,對抗錯假訊息

面對如此猖獗的假訊息,我們首要之務就是提升媒體識讀能力。每當接觸到訊息時,都應先評估發布該消息的媒體背景,包括其成立時間、背後所有者以及過往的報導記錄。知名度高、歷史悠久的主流媒體通常較為可靠,但仍然不能完全放下戒心。如果某則消息只出現在不知名的網站或社群媒體帳號上,而主流媒體卻未有相關報導,就更要多加留意了。

提升媒體識讀能力,檢視媒體背景,警惕來源不明的訊息。圖/envato

在實際的資訊查證過程中,我們還需要特別關注作者的身分背景。一篇可信的報導通常會具名,而且作者往往是該領域的資深記者或專家。我們可以搜索作者的其他作品,了解他們的專業背景和過往信譽。相對地,匿名或難以查證作者背景的文章,就需要更謹慎對待。同時,也要追溯消息的原始來源,確認報導是否明確指出消息從何而來,是一手資料還是二手轉述。留意發布日期也很重要,以免落入被重新包裝的舊聞陷阱。

這優惠好得太誇張?談網路詐騙與個資安全

除了假訊息的威脅,網路詐騙同樣令人憂心。從最基本的網路釣魚到複雜的身分盜用,詐騙手法不斷推陳出新。就拿網路釣魚來說,犯罪者通常會偽裝成合法機構的人員,透過電子郵件、電話或簡訊聯繫目標,企圖誘使當事人提供個人身分、銀行和信用卡詳細資料以及密碼等敏感資訊。這些資訊一旦落入歹徒手中,很可能被用來進行身分盜用和造成經濟損失。

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網路詐騙手法不斷進化,釣魚詐騙便常以偽裝合法機構誘取敏感資訊。圖/envato

資安業者趨勢科技的調查就發現,中國駭客組織「Earth Lusca」在 2023 年 12 月至隔年 1 月期間,利用談論兩岸地緣政治議題的文件,發起了一連串的網路釣魚攻擊。這些看似專業的政治分析文件,實際上是在臺灣總統大選投票日的兩天前才建立的誘餌,目的就是為了竊取資訊,企圖影響國家的政治情勢。

網路詐騙還有一些更常見的特徵。首先是那些好到令人難以置信的優惠,像是「中獎得到 iPhone 或其他奢侈品」的訊息。其次是製造緊迫感,這是詐騙集團最常用的策略之一,他們會要求受害者必須在極短時間內作出回應。此外,不尋常的寄件者與可疑的附件也都是警訊,一不小心可能就會點到含有勒索軟體或其他惡意程式的連結。

在個人隱私保護方面,社群媒體的普及更是帶來了新的挑戰。2020 年,一個發生在澳洲的案例就很具有警示意義。當時的澳洲前總理艾伯特在 Instagram 上分享了自己的登機證照片,結果一位網路安全服務公司主管僅憑這張圖片,就成功取得了艾伯特的電話與護照號碼等個人資料。雖然這位駭客最終選擇善意提醒而非惡意使用這些資訊,但這個事件仍然引發了對於在社群媒體上分享個人資訊安全性的廣泛討論。

安全防護一把罩!更新裝置、慎用 Wi-Fi、強化密碼管理

為了確保網路使用的安全,我們必須建立完整的防護網。首先是確保裝置和軟體都及時更新到最新版本,包括作業系統、瀏覽器、外掛程式和各類應用程式等。許多網路攻擊都是利用系統或軟體的既有弱點入侵,而這些更新往往包含了對已知安全漏洞的修補。

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在使用公共 Wi-Fi 時也要特別當心。許多公共 Wi-Fi 缺乏適當的加密和身分驗證機制,讓不法分子有機可乘,能夠輕易地攔截使用者的網路流量,竊取帳號密碼、信用卡資訊等敏感數據。因此,在咖啡廳、機場、車站等公共場所,都應該避免使用不明的免費 Wi-Fi 處理重要事務或進行線上購物。如果必須連上公用 Wi-Fi,也要記得停用裝置的檔案共享功能。

使用公共 Wi-Fi 時,避免處理敏感事務,因可能存在數據被攔截與盜取的風險。圖/envato

密碼管理同樣至關重要。我們應該為不同的帳戶設置獨特且具有高強度的密碼,結合大小寫字母、數字和符號,創造出難以被猜測的組合。密碼長度通常建議在 8~12 個字元之間,且要避免使用個人資訊相關的詞彙,如姓名、生日或電話號碼。定期更換密碼也是必要的,建議每 3~6 個月更換一次。研究顯示,在網路犯罪的受害者中,高達八成的案例都與密碼強度不足有關。

最後,我們還要特別注意社群媒體上的隱私設定。許多人在初次設定後就不再關心,但實際上我們都必須定期檢查並調整這些設定,確保自己清楚瞭解「誰可以查看你的貼文」。同時,也要謹慎管理好友名單,適時移除一些不再聯繫或根本不認識的人。在安裝新的應用程式時,也要仔細審視其要求的權限,只給予必要的存取權限。

提升網路安全基於習慣培養。辨識假訊息的特徵、防範詐騙的警覺心、保護個人隱私的方法⋯⋯每一個環節都不容忽視。唯有這樣,我們才能在享受網路帶來便利的同時,也確保自身的安全!

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