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Google Lunar:想要3000萬美金嗎?去月球上吧!

菜配囧
・2015/01/29 ・3440字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

↓Google Lunar XPRIZE登月競賽計畫

舊金山專職激勵性大獎競賽的XPRIZE宣佈,五支Google Lunar XPRIZE登月競賽團隊總共獲得525萬美元獎金,以表揚他們在「私人太空船登月」的重大進展。里程碑獎(Milestone Prizes)由前一年裡評估過無數測試的科學家、航空學專家和航太工業專家組成的評審委員會評選,旨在表揚於影像、行動和登陸系統三個關鍵技術領域克服所需的軟/硬體創新。這些關鍵領域的技術創新都是成功完成Google Lunar XPRIZE登月競賽任務的必要條件。

五支團隊獲得的9個里程碑獎如下:

  • Astrobotic(美國):影像系統(25萬美元)、行動系統(50萬美元)、登陸系統(100萬美元)
  • Hakuto(日本):行動系統(50萬美元)
  • Moon Express(美國):影像系統(25萬美元)、登陸系統(100萬美元)
  • Part-Time Scientists(德國):影像系統(25萬美元)、行動系統(50萬美元)
  • Team Indus(印度):登陸系統(100萬美元)

XPRIZE副董事長兼總裁Robert K. Weiss表示:「獎金達3,000萬美元的Google Lunar XPRIZE登月競賽籲請參賽隊伍完成一項前所未有的壯舉——讓私人太空船安全登陸月球表面,行進至少500公尺,並將高畫質視訊和影像傳回地球。這項競賽希望能激勵全球各地的工程師和企業家,開發低成本機器人探索太空的方式,這些成就代表這次重返月球之旅的關鍵時刻。」

Google品牌合作與體驗總監Matt Hirst表示:「我們要恭喜Astrobotic、Hakuto、Moon Express、Part-Time Scientists和Team Indus獲得里程碑獎,同時也祝福另外13個Google Lunar XPRIZE登月競賽競爭者,他們繼續在為登月競賽的目標孜孜不倦地努力著。在Google的我們充滿熱情,並且深信提出大問題(asking big question)能帶來的力量;對於能夠提供資源給那些為了讓世界變得更美好、致力於推動科技和社會進步的人,我們感到很驕傲。」

對於里程碑獎的每一個類別,參賽團隊各進行了一系列關於登月任務而自行規劃的硬體測試,同時與評審委員會分享大量的設計資訊和分析。登陸系統獎頒發給私人登月太空船研發上有優秀科技進展的團隊,行動系統獎授予橫越月球表面所不可缺的行動裝置,影像系統獎則頒給回傳高畫質視訊和影像所需的攝影系統。

里程碑獎於1/26,由XPRIZE和谷歌在加州科學院(California Academy of Sciences)舉辦的一場私人活動上頒發。

*如欲瞭解有關里程碑獎詳情,請造訪http://lunar.xprize.org/about/milestone-prizes

Google Lunar XPRIZE登月競賽的參賽隊伍可自由選擇參加里程碑獎評選與否,選擇不參加里程碑獎的參賽隊伍仍有資格贏得首獎和二等獎。未來如果已獲頒里程碑獎的參賽隊伍贏得首獎或二等獎,則將從該二座獎項的獎金中扣除里程碑獎的獎金。Google Lunar XPRIZE登月競賽的截止日期正式延期至2016年12月31日。截止日期延長後,至少須有一個團隊在2015年12月31日前提交發射計畫文件,所有團隊才能繼續競賽。

 

來看看榮獲里程碑大獎的五支競賽隊伍吧!

astrobotic
Astrobotic Technology Inc.(美國)

 

Astrobotic Technology Inc. 介紹登月裝置。

2008年自卡內基梅隆大學的機器人學機構(Carnegie Mellon University’s Robotics Institute)分出,公司駐點於匹茲堡(Pittsburgh)。旨在提供相較下價格親人的機器人商品、服務,或是新興的商業太空任務。

他們2015年的首發任務以「破冰號」(Icebreaker)在月球北極探查甲烷、氨氣和水,並角逐Google Lunar XPRIZE。目前根據破冰號的軌道太空船及月球觀測衛星(Lunar CRater Observation and Sensing Satellite, LCROSS)遠征回傳的數據顯示,月球-尤其在極地-可能富含揮發性氣體。這項發現重燃了月球上的生命跡象、推進燃料的生產可能性,以及地球之外的資源利用的各種前瞻性。

未來計畫繼續探索月球地表坑洞,探勘、分辨及開發其上資源;並且提供衛星服務、「離地」採礦( off-Earth mining)、低地球軌道的太空旅遊,還有更進一步的NASA任務探索與研究。

 


 

hakuto_ogp
Hakuto(日本)

18支競賽團隊中唯一來自日本的隊伍,著力於月球車(rover, 漫步於月球表面的太空行動設備)的開發。曾效力於首「車」登陸小行星的隼鳥2號(Hayabusa 2)隨行微型月球探測車蜜涅瓦2號(Minerva 2),吉田和哉教授(Professor Kazuya Yoshida, Department of Aerospace Engineering at Tohoku University)領導一群無償而具航宇、科學專業的志工進行此月球車的研發。

“HAKUTO”翻成中文即為「白兔」,來自於日本民間傳說月球表面的暗處形似兔子。他們的月球車強項在於複雜機器微型化及電子工業的緊密結合。其上除了全景相機外,更具有即時定位與地圖創建的感應器(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)。

除了志在得獎外,他們終極目標是要探索月球表面上坑洞或是熔岩所造成的「天窗」(skylight);這些研究有助解釋月球的火山活動歷史,提供月球作為人類長期居住候選星的評估,以其新太空工業的探尋。

hakuto_top
HAKUTO登月小艇的俏樣。

 

 moon express

Moon Express Inc.(美國)

↓該團隊2014最新的飛行測試發表。

自許為夢想者與建築家,與NASA互為合作夥伴及主雇關係。他們將月球視為「第八塊大陸」,尋求人類商業太空活動及未來在月球上發展的可能性。由於地球上許多稀有金屬據信來自外太空,更有可能廣步月表(已被目為新商機),Moon Express竭力於月球解密及未來資源利用。

moon express aircraft
Moon Express的登月小艇。

 


 

GLXP Team Badges
Part-Time Scientists (德國)

 

↓該團隊的月球車於特納利夫島(Tenerife)上擬月環境的行進測試。

該團隊由100多位各國精通物理、資訊科技、電子、機械及軟體工程的科學家、工程師及企業家組成,總部成立於柏林-成員四散各地,可說是依賴網路遠端協力作業。他們採以新興全球的COMRAY社群網路做為溝通平台,以利全天候24小時,大家都能夠保持聯繫。那上面除了他們平常作業的近況外,也會更新一些他們的酷點子,像是外太空通訊、氣球火箭(rockoon)等。

pts
Part-Time Scientists的月球車,裝載雙眼一般的全景相機。

 


 

Team Indus
Team Indus(印度)

↓該團隊的登月模擬動畫。

身為唯一入選的印度團隊,他們自命為不受禮教拘束、非傳統的夢想家及冒險家聯盟。調合折衷各路好手的意見-前空軍飛行員、宗教領袖、企業家、航宇工程師等。他們秉持著企業家精神-諸如創新、合作、冒險、學習和成長,還有對於外太空的熱愛,在進行登月計畫的研發。

“It’s just rocket science! ” Team Indus致力於革新及鼓勵新一代的夢想家們,甚至是在臉書上與新生代做交流。有著國家級的航太研究組織(Indian Space Research Organisation, ISRO)幫助-該單位已經發射了許多印度自有的遙控感測衛星到太陽同步軌道上,其極地衛星運載火箭(Polar Satellite Launch Vehicle, PSLV)更可以把小型衛星送到地球同步運行軌道上(geostationary transfer orbit, GTO)-無疑地,他們對角逐這項競賽有更大的把握。

↓該團隊隊員們的介紹。

*註:1/26所頒發獎項為里程碑獎,Google Lunar XPRIZE登月競賽仍持續進行,截止日期為2016年12月31日。

參考資料:

  1. Private Moon Race Heats Up as Five Google Lunar XPRIZE Teams Take Home $5.25 Million for Key Technological Advancements [Business Wire (news release). Jan. 26. 2015]
  2. Google Lunar XPRIZE

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PanSci實習編輯,中興大學植物病理學系畢業。興趣有點泛濫,諸如自然生態、環境保育、地球科學、心理、藝術、設計、文學、語言、性別議題、音樂、社會正義、傳媒、經濟...是個貪心的人。


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什麼是「造父變星」?標準燭光如何幫助人類量測天體距離?——天文學中的距離(四)

CASE PRESS_96
・2021/10/22 ・3032字 ・閱讀時間約 6 分鐘
  • 撰文|許世穎

「造父」是周穆王的專屬司機,也是現在「趙」姓的始祖。以它為名的「造父變星」則是標準燭光的一種,讓我們可以量測外星系的距離。這幫助哈柏發現了宇宙膨脹,大大開拓了人們對宇宙的視野。然而發現這件事情的天文學家勒梅特卻沒有獲得她該有的榮譽。

宇宙中的距離指引:標準燭光

經過了三篇文章的鋪陳以後,我們終於要離開銀河系,開始量測銀河系以外的星系距離。在前作<天有多大?宇宙中的距離(3)—「人口普查」>中,介紹了距離和亮度的關係。想像一支燃燒中、正在發光的蠟燭。距離愈遠,發出來的光照射到的範圍就愈大,看起來就會愈暗。

我們把「所有發射出來的光」稱為「光度」,而用「亮度」來描述實際上看到的亮暗程度,而它們之間的關係就是平方反比。一旦我們知道一支蠟燭的光度,再搭配我們看到的亮度,很自然地就可以推算出這支蠟燭所在區域的距離。

舉例來說,我們可以在台北望遠鏡觀測金門上的某支路燈亮度。如果能夠找到那支路燈的規格書,得知這支路燈的光度,就可以用亮度、光度來得到這支路燈的距離。如果英國倫敦也安裝了這支路燈,那我們也可以用一樣的方法來得知倫敦離我們有多遠。

我們把「知道光度的天體」稱為「標準燭光(Standard Candle)」。可是下一個問題馬上就來了:我們哪知道誰是標準燭光啊?經過許多的研究、推論、歸納、計算等方法,我們還是可以去「猜」出一些標準燭光的候選。接下來,我們就來實際認識一個最著名的標準燭光吧!

「造父」與「造父變星」

「造父」是中國的星官之一。傳說中,「造父」原本是五帝之一「顓頊」的後代。根據《史記‧本紀‧秦本紀》記載:造父很會駕車,因此當了西周天子周穆王的專屬司機。後來徐偃王叛亂,造父駕車載周穆王火速回城平亂。平亂後,周穆王把「趙城」(現在的中國山西省洪洞縣一帶)封給造父,而後造父就把他的姓氏就從本來的「嬴」改成了「趙」。因此,造父可是趙姓的始祖呢!(《史記‧本紀‧秦本紀》:造父以善御幸於周繆王……徐偃王作亂,造父為繆王御,長驅歸周,一日千里以救亂。繆王以趙城封造父,造父族由此為趙氏。)

圖一:危宿敦煌星圖。造父在最上方。圖片來源/參考資料 2

回到星官「造父」上。造父是「北方七宿」中「危宿」的一員(圖一),位於西洋星座中的「仙王座(Cepheus)」。一共有五顆恆星(造父一到造父五),清代的星表《儀象考成》又加了另外五顆(造父增一到造父增五)。[3]

英籍荷蘭裔天文學家約翰‧古德利克(John Goodricke,1764-1786)幼年因為發燒而失聰,也無法說話。1784 年古德利克(John Goodricke,1764-1786)發現「造父一」的光度會變化,代表它是一顆「變星(Variable)」。2 年後,年僅 22 歲的他就當選了英國皇家學會的會員。卻在 2 週後就就不幸因病去世。[4]

造父一這顆變星的星等在 3.48 至 4.73 間週期性地變化,變化週期大約是 5.36 天(圖二)。經由後人持續的觀測,發現了更多不同的變星。其中一群變星的性質(週期、光譜類型、質量……等)與造父一接近,因此將這一類變星統稱為「造父變星(Cepheid Variable)」。[5]

圖二:造父一的亮度變化圖。橫軸可以看成時間,縱軸可以看成亮度。圖片來源:ThomasK Vbg [5]

勒維特定律:週光關係

時間接著來到 1893 年,年僅 25 歲的亨麗埃塔‧勒維特(Henrietta Leavitt,1868-1921)她在哈佛大學天文台的工作。當時的哈佛天文台台長愛德華‧皮克林(Edward Pickering,1846-1919)為了減少人事開銷,將負責計算的男性職員換成了女性(當時的薪資只有男性的一半)。[6]

這些「哈佛計算員(Harvard computers)」(圖三)的工作就是將已經拍攝好的感光板拿來分析、計算、紀錄等。這些計算員們在狹小的空間中分析龐大的天文數據,然而薪資卻比當時一般文書工作來的低。以勒維特來說,她的薪資是時薪 0.3 美元。順帶一提,這相當於現在時薪 9 美元左右,約略是台灣最低時薪的 1.5 倍。[6][7][8]

圖三:哈佛計算員。左三為勒維特。圖片來源:參考資料 9

勒維特接到的目標是「變星」,工作就是量測、記錄那些感光板上變星的亮度 。她在麥哲倫星雲中標示了上千個變星,包含了 47 顆造父變星。從這些造父變星的數據中她注意到:這些造父變星的亮度變化週期與它們的平均亮度有關!愈亮的造父變星,變化的週期就愈久。麥哲倫星雲離地球的距離並不遠,可以利用視差法量測出距離。用距離把亮度還原成光度以後,就能得到一個「光度與週期」的關係(圖四),稱為「週光關係(Period-luminosity relation)」,又稱為「勒維特定律(Leavitt’s Law)」。藉由週光關係,搭配觀測到的造父變星變化週期,就能得知它的平均光度,能把它當作一支標準燭光![6][8][10]

圖四:造父變星的週光關係。縱軸為平均光度,橫軸是週期。光度愈大,週期就愈久。圖片來源:NASA [11]

從「造父變星」與「宇宙膨脹」

發現造父變星的週光關係的數年後,埃德溫‧哈柏(Edwin Hubble,1889-1953)就在 M31 仙女座大星系中也發現了造父變星(圖五)。數個世紀以來,人們普遍認為 M31 只是銀河系中的一個天體。但在哈柏觀測造父變星之後才發現, M31 的距離遠遠遠遠超出銀河系的大小,最終確認了 M31 是一個獨立於銀河系之外的星系,也更進一步開拓了人類對宇宙尺度的想像。後來哈柏利用造父變星,得到了愈來愈多、愈來愈遠的星系距離。發現距離我們愈遠的星系,就以愈快的速度遠離我們。從中得到了「宇宙膨脹」的結論。[10]

圖五:M31 仙女座大星系裡的造父變星亮度隨時間改變。圖片來源:NASA/ESA/STSci/AURA/Hubble Heritage Team [1]

造父變星作為量測銀河系外星系距離的重要工具,然而勒維特卻沒有獲得該有的榮耀與待遇。當時的週光關係甚至是時任天文台的台長自己掛名發表的,而勒維特只作為一個「負責準備工作」的角色出現在該論文的第一句話。哈柏自己曾數度表示勒維特應受頒諾貝爾獎。1925 年,諾貝爾獎的評選委員之一打算將她列入提名,才得知勒維特已經因為癌症逝世了三年,由於諾貝爾獎原則上不會頒給逝世的學者,勒維特再也無法獲得這個該屬於她的殊榮。[12]

本系列其它文章:

天有多大?宇宙中的距離(1)—從地球到太陽
天有多大?宇宙中的距離(2)—從太陽到鄰近恆星
天有多大?宇宙中的距離(3)—「人口普查」
天有多大?宇宙中的距離(4)—造父變星

參考資料:

[1] Astronomy / Meet Henrietta Leavitt, the woman who gave us a universal ruler
[2] wiki / 危宿敦煌星圖
[3] wiki / 造父 (星官)
[4] wiki / John Goodricke
[5] wiki / Classical Cepheid variable
[6] wiki / Henrietta Swan Leavitt
[7] Inflation Calculator
[8] aavso / Henrietta Leavitt – Celebrating the Forgotten Astronomer
[9] wiki / Harvard Computers
[10] wiki / Period-luminosity relation
[11] Universe Today / What are Cepheid Variables?
[12] Mile Markers to the Galaxies

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CASE的全名是 Center for the Advancement of Science Education,也就是台灣大學科學教育發展中心。創立於2008年10月,成立的宗旨是透過台大的自然科學學術資源,奠立全國基礎科學教育的優質文化與環境。
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