Google Lunar：想要3000萬美金嗎？去月球上吧！

本文由 高柏科技 合作，泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時，曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏，那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓，引來眾多師生抗議。

「從此以後，我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中，帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言：在理論模型中，氨是太空熱控系統的理想介質；但在現實的辦公大樓裡，它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯，但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險，以及必須為後果負責的工程師。

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ，曾任職於美國 OAO 工程部熱流組，深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球，他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心：當晶片運算速度無止境攀升，那股伴隨而生的熱，究竟該往哪裡去？

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗，彷彿進步毫無邊界。然而，每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化，一旦設備過熱，系統便會降頻保護。在物理現實面前，再動聽的發表會敘事也必須低頭。

回顧個人電腦發展早期，晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後，鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級，其實更像是對空間的極限勒索：晶片功率翻倍，發熱源的面積卻沒變大，機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出，散熱設計的核心只有三要素：功率、熱源面積與空間限制。他舉例，在標準的 1U 機箱中，若發熱面積約為三十乘三十毫米，氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數，而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於，風扇轉速提升的背後，是噪音、電力損耗與空間占用。

因此，「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫，而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱，卻也將新的挑戰帶入機房：漏液風險、流道堵塞、材料相容性，以及維運時的難度。工程的進步，本質上鮮少是徹底消滅問題，更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的，不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人，是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中，沒有空氣能讓風扇製造對流；受光面溫度破百度，陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射，以及熱管與環路型熱管（LHP）來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱，冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力：在他設定的特定條件下，實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能；但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變，移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦（kW）。他強調「每秒」的觀念，因為散熱談的是動態流動速率，而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此，太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度，偏好無馬達幫浦的被動式設計；但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度，往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒：技術是否「先進」，與它是否「適合」當下的場景，始終是兩回事。

好論文，為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」，而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作，還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據，在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時，也曾遇過實驗數據無法複製，或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠，而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝，高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」，每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作，並指派專業人才在過程中持續微調、校正，確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測，但由於儀器預設以「水」校正，換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算，卻發現缺乏重複性，數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面，改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證，才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號，而在於那段不夠優雅的挫折：假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻，企業需要的不只是會算數的人才，而是能洞察研究何時「走鐘」，並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

林唯耕坦言，過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」，進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽，卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計，若無法穩定生產或贏得客戶信任，也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案，誰來負責出貨？

訪談尾聲，主持人國威提出了一個時代難題：假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計，企業該選擇全面擁抱 AI 的速度，還是保留緩慢但穩定的工程驗證，以規避潛在的失效風險？

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是：兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案；但工程師仍須實作原型，進行嚴苛的性能與可靠度測試，最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺，而是基於一項事實：AI 的資料庫裡，通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節，且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代，最稀缺的未必是熟練下指令（Prompt）的人，而是具備這種能力的人：能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來，並且願意為最終的量產品質負起責任。

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中，雲端是由龐大的機房架構而成，裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張，都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值，就是不讓這筆物理帳單，被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

說到當今的登月計畫，除了美國阿提米斯外，中國也有載人登陸月球，並且已經進行過多次無人探測任務。甚至打算建立長期駐人基地，而這個計畫就是——「嫦娥工程」。

近期關於嫦娥工程的新消息：中國宣佈發現了月球上的全新礦物，並將它命名為「嫦娥石」。

中國目前的太空實力究竟如何？嫦娥工程到底在做些什麼？比起五十多年前的美國阿波羅計畫，中國的登月計畫又有什麼不同之處？

中國的太空科技實力

中國的太空實力雖然不是最頂尖，但無疑名列前茅，由於起步相對美俄晚了一些，同時在太空相關領域的透明度又比較低，再加上政治等因素，讓中國的太空發展相關消息蒙了一層面紗，鮮少出現在世人眼前。

回到 1950 年代，美蘇太空競賽如火如荼地進行著，追逐著許多人類從未完成過的壯舉。1957 年 10 月，蘇聯史波尼克一號衛星發射成功，引起全球的高度關注；中共政權看見蘇聯成功的同時，也萌生了自己發射人造衛星的想法……。

時間來到美蘇太空競賽打得最火熱的 1960 年代，中國的太空科技發展也沒有寂靜，由於中共對於軍事科技的需求，又受益於留美學者歸國和蘇聯的技術援助，飛彈及火箭技術逐漸發展成熟；美國阿波羅十一號載人登月成功隔年，中國發射了第一顆人造衛星「東方紅一號」，成為繼蘇、美、法、日後，第五個成功自主發射人造衛星的國家。

值得一提的是，「東方紅一號」由於是運行在幾乎沒有空氣阻力的中地球軌道，至今它仍持續繞著地球轉！

近二十年中國的太空發展也有了許多新進展，2003 年神州五號升空，太空人楊利偉搭著神州太空船繞地球 14 圈後安全返回，完成中國史上首次載人太空任務；在此之後，透過長征系列火箭及神舟太空船，持續執行了好幾次載人太空任務。而在 2022 年底，中國完成太空站「天宮」的建造，亦是目前世上僅有的兩座現役太空站之一。

嫦娥工程

「嫦娥工程」於 2004 年正式啟動，預期的工程方向大致分為：前期的無人探測器探月、中期執行載人登月任務，長期則以建設月球基地並讓基地常駐太空人為目標；目前正陸續進行前期的無人探測任務，中期載人任務則還在準備階段。

美國和蘇聯早在五十幾年前就在進行月球探測任務了，阿波羅十一更在 1969 年成功載人登月，中國現在才在進行探月任務，有什麼亮點是值得我們關注的呢？

和當年美蘇太空競賽時期探月任務相似的是，這一系列任務都是一個國家從無到有探測月球，同時將目標放在未來的載人登月的準備上。然而時間相差 50 年，如今電腦、通訊等各方面技術進展，因此嫦娥工程能用更少的任務次數和更精簡的預算，完成任務目標。

例如前期的無人探測器探測，技術難度由簡單到困難大致可以分為：飛掠、硬著陸、繞行、軟著陸，最困難的則是軟著陸後，採樣返回地球；而為嫦娥工程打頭陣的嫦娥一、二號兩項任務，都是一次就成功進入月球軌道環繞月球，到嫦娥三號就已經軟著陸月球，並讓玉兔號月球車在月球上行駛，還拍下了嫦娥三號在月球表面的照片。

不過，中國嫦娥工程的獨特之處，從接下來的任務才開始。

翻開過去登月任務的歷史紀錄就會發現，由於受到地球潮汐力影響，月球永遠都是以同一面面對地球（該現象被稱為「潮汐鎖定」），因此所有的登月任務，不論是無人探測器，或是阿波羅計畫中的每一次登陸，都是在月球面向地球的這一面進行。

那該怎麼解決這個難題的呢？中國在月球後方的「地月第二拉格朗日點」，設立了一座名為「鵲橋」的通訊中繼衛星；如此一來，鵲橋衛星就可以一直駐留在月球背面運行，維持地球與月球背面不間斷的通訊。

2018 年鵲橋衛星成功抵達預定軌道，從此讓月球的背面不再是無法觸及的通訊死角，同年年底嫦娥四號成功著陸月球背面，玉兔二號也開始在月球背面行駛，在人類的探月歷史上，達成一項全新的成就。

嫦娥工程最近一次的任務是在 2020 年，嫦娥五號完成了月球表面樣本採樣，並帶回了將近兩公斤的月球岩石；這是自 1970 年代後，終於再次有月球表面的樣本被送回地球。就在不久前，中國科學家從這批樣本中發現了目前只在月球上被發現、全新的礦物種類，並且命名為「嫦娥石」。

中國載人登月真的會實行嗎？未來的展望如何？

根據目前（2023）已知的規劃，嫦娥工程預計將發射嫦娥六號、七號、八號三顆無人探測器。

嫦娥六號原本是嫦娥五號的備份探測器，因此整體設計與任務流程應與嫦娥五號大同小異；但與嫦娥五號不一樣的是，嫦娥六號將飛到月球背面進行採樣。若成功，這將會是人類史上第一次獲得來自月球背面的月岩樣本！

嫦娥七號則將聚焦在探月計畫中各國的必爭之地——月球南極。本次任務進行兩次發射，第一次預計於 2024 年進行，將發射「鵲橋二號」中繼通訊衛星前往月球軌道；與前輩鵲橋號一樣，目的是為了確保未來多個任務與地球之間能夠隨時保持通訊。第二次任務則在 2026 年，將一次發射軌道器（Orbiter）、登陸艇（Lander）、探測車（Rover）與飛躍器（Hopper）在月球南極的永夜隕石坑（Permanently shadowed crater），尋找對未來月球開發至關重要的水冰。

最後，嫦娥八號的初步規劃與嫦娥七號類似，都是由四個部分組成；但比起嫦娥七號的「探測」，嫦娥八號有個更重要的任務，那就是為中國的「國際月球科研站 ILRS」打下基礎。這輪世界各國探月競賽不只是要上去插旗子而已，而是要建立永久基地，永續利用月球資源。

在無人探測之外，中國對載人登月的準備也在如火如荼進行中。雖然具體細節仍不明朗，但是中國多年來一直有在研究比長征五號更大、更強、能夠進行承擔登月任務的新火箭。

比如前陣子在中國載人航天工程三十年成就展上，就展出了下一代載人火箭長征十號，以及其搭配的載人太空船與登陸艇的模型。根據目前的規劃，長征十號將於 2027 年首飛，能將 27 公噸的酬載送往月球。

經過二十年的努力，中國的探月計畫順利地走過了無人繞月、登月以及採樣返回的過程，交出相當亮眼的成績，未來更有多個任務正蓄勢待發……。

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50 年前，美蘇之間的太空競賽造就了無數的故事和科技創新。50 年後，一支從 SpaceX 太空競賽誕生的以色列團隊，要挑戰一件前無古人的事情：靠著民間資助及技術能力，送一顆探測器上月球去。

目前歷史上只有 3 個國家曾經在月球上成功降落過探測器（軟著陸，不是計劃性墜毀的硬著陸），按時間排列依序為蘇聯、美國、中國。而最近幾年民營太空計畫和重返月球的話題和重要性越來越明確，Space X 的成功、美國宣布重返月球、中國登陸月球背面等等的事情，一再的告訴我們～舊愛可能還是最美，熟悉的月球在未來最對味。

或許有些天文迷已經知道 SpaceIL 團隊和創世紀號（希伯萊語： Beresheet）的故事。但在最終報告還沒出來之前，我們還有很多時間可以認識一下這近期最野心蓬勃的登月計畫和與其團隊 SpaceIL 奮鬥的故事。

功敗垂成的 Lunar X Prize大賽

｢今天我們要向世界各地的民間團隊提出挑戰，請他們設計、建造月球探測器，並儘速將成品送上月球表面，讓探測器在月面上移動 500 米，還必須回傳 1G 的高解析影像及數據。｣

以上～就是大名鼎鼎的 Lunar X Prize 的比賽重點，看起來很單純是吧？這個著名的獎項在 2007 年宣布，原本預計在 2012 年結束，但是經過不斷的延期，最後才在去（2018）年 3 月由主辦單位宣告比賽結束。

長達 11 年的比賽過程，有將近 30 支隊伍參加，但沒有人完成任務。有些人可能會認為 Lunar X Prize 失敗了，但這其實可以視為一場慘烈的大成功：因為這些（雖然沒有成功登月的）團隊靠自己的能力，發展出了新時代的硬體和技術。

以色列登月團隊 SpaceIL的誕生

來自以色列，打造了創世紀號的SpaceIL 團隊，就是參賽隊伍之一。他們在漫長的競賽結束之後，仍決定堅持下去，試著去完成任務。

一切要從 2010 年說起，一位名叫亞里夫‧巴許（Yariv Bash）的年輕工程師，聽說了當時 Lunar X Prize 的事，而有個瘋狂的構想（可參見預告片 5:45的畫面），他找了另外兩位夥伴，分別是電子工程師跟電腦學家，想要從零開始參加這場競賽，連草圖都在第一天完成了，上面還寫了可能會有的問題和時程表。

但是就像每一個剛起步的民營公司、創業者會遇到的問題：他們需要錢。

他們很幸運的某個大型會議上遇見以色列媒體業富豪莫里斯卡恩（Morris Kahn），非常樂意贊助整個計畫。 SpaceIL 團隊由此建立，開始了他們另類的月球探測器計畫，該探測器後來經由民眾投票取名為創世紀號。

創世紀號很小，沒裝燃料大約才 160 公斤，尺寸跟廚房餐桌差不多大。而在沒有多餘時間或人力設計零件的情況下，他們利用很多現成物件，加入一些巧思，然後大量運用 3D 列印技術來產生需要的設備，例如它的腳有另外鋁製的蜂巢結構，用來吸收與月球表面接觸時的衝擊能量。為了節省太空艙的建造費用，SpaceIL 甚至沒在上面裝太多的防護設備。

「老實說……這些東西（太多的零件）很可能會變成阻礙，在前往月球的路上就壞掉，所以你如果想做個簡單的首次太空任務，只要規劃能撐幾天的系統就好」計畫主持人巴許在紀錄片《登月50周年鉅獻：以色列登月計畫》裡面說到。

Lunar X Prize 競賽宣布結束後，很多團隊都停止開發，但是仍有少數幾個公司繼續堅持自己的道路，SpaceIL 就是其中一個（另一個比較有名的是Moon Express）。Lunar X Prize 宣布結束時，創世紀號已經設計好，也準備好要搭載在 Space X 的火箭上，只差沒有發射。團隊此時需要新的一輪資金才能在接下來 1 年內順利發射，幸好另一位猶太裔富商謝爾登‧阿德爾森（Sheldon Gary Adelson）此時加入了這場計畫。最後～創世紀號完成了，花的不多……總共花了大概 1 億美金。

創世紀號的旅程與目的

2019 年 2 月 21 日，創世紀號搭著獵鷹型火箭，跟著一個美國空軍的機密衛星和印尼的通訊衛星一起升空。

它預計在離開地球軌道之後，獨自旅行七週才會到月球……等等，阿波羅計畫不是 4 天就到了嗎？為什麼創世紀號要這麼久？這也就跟整個創世紀號的設計理念有關──它並不是走最快路線，而是要靠著重力拋射，走抵達月球最省燃料的路線。創世紀號總共要走 640 萬公里，比阿波羅 11 號還遠了 1 倍，但它只需要裝 570 公斤的燃料而已，跟其他登月計畫相比，根本是芝麻般的重量。

至於創世紀號的任務是什麼呢？當然不只是拍拍照這麼簡單。

在今年月球與星球科學協會（Lunar and Planetary Science Conference, LPSC）中，SpaceIL 團隊針對創世紀號的任務提出了詳細的說明。除了研究與測量月球本身的磁場之外，創世紀號最特別的任務內容大概就是要重新登陸在當年阿波羅 17 號著地的地點：澄海。當年阿波羅計畫總共在澄海登陸兩次，傳回的資料讓科學家發現這個地方有磁場異常，這在月球上是很少見的一件事情。

紀錄片《以色列登月計畫》中提到：「我們計畫連接磁場異常與特殊地形的關係，主要利用剩磁的特性。磁場與月球地貌的理應是連續性的關係，如果我們假設寧靜海的磁場相對於月球其他地方（或其他區域的玄武岩）更高但是也比較穩定，但這裡只有表面破裂的地方產生磁場，因為場線與地貌有關係。」

團隊希望創世紀號上面搭載的磁力儀能帶給我們更多資訊，讓我們瞭解月球的磁場變動歷史。將月球岩石磁力與地質年代的研究連結起來，會讓我們對月球的形成歷程有新的認識。

創世紀最後的旅程與未來

密集研究月球地磁，需要在月球軌道上待很久的時間，這也是創世紀號面臨的挑戰。因為資料需要花兩天的時間傳送回地球，這段期間內會遭遇到月球軌道上高得誇張的溫差。在任務第四天，正準備要點燃推進器的那一刻，甚至發生了電腦停擺的情況。SpaceIL 團隊認為故障原因可能是宇宙射線或范艾倫帶的輻射線能量超出預測值，儘管最後使用遠端通信的方式修復了這種情況，但並不是這台迷你探測機最後的苦難。

今年的 4 月 11 日，創世紀號離開月球軌道開始往月球表面墜落，過程中通訊都沒問題就此進入著陸程序，創世紀號逐漸往月球表面降落，途中還傳來一張在太空中拍攝的照片。在接近月球表面時，創世紀號點燃反向火箭，照理講這時候應該要減速的，但回傳資料顯示垂直速度還是很快，主引擎似乎出了問題，在離地 150 公尺處……創世紀號的訊號停止了。

所有軟登月的任務中，任務是否成功都要取決於著陸。沒錯，最近一次嘗試要登陸月球的新成員創世紀號，最終與以失敗收場。SpaceIL 團隊在斷訊後就無法再聯絡上創世紀號，只是到今天，都還沒有確定的答案到底為什麼機械會在最後一刻失靈。

但是之後無論是誰、無論來自宇宙何方，只要找到創世紀號，就會發現團隊在船上塞了幾件非常特別的物品：一枚小硬幣上刻寫了整部聖經，每個字母都只有微生物大小；還有一個時光膠囊，這個時光膠囊容納了所有參與建造這艘太空船的人的夢想和希望。

雖然創世紀號的登月最終失敗了，但要提醒大家，最偉大的技術和突破，都是在一群人協力追逐同一個夢想中的過程產生的。

Discovery頻道《登月50週年鉅獻》每週六晚間 7 點播出
《登月50週年鉅獻：以色列登月計畫》8月3日晚間 7 點首播