文／蕭俊傑（科學 X 博士）｜國家太空中心任務科學家
J 編按：在上一篇中介紹人類從開始幻想上太空，到真真正正開始啟動各種太空計畫，以及美蘇之間緊張刺激的太空競賽。接下來，人類前往太空已不再是夢想，我們逐漸發展出各種高科技，帶領我們探索地球之外的宇宙奧秘。
我在韓國首爾 NASA 展看到一個很有趣的現象：假的東西大家搶著看、真的東西大家不知道怎麼看。
看展花錢、花時間，除非你很清楚你的目的是只是想要拍照、打卡、上傳，不然如果能在看展前對內容多一點了解，那在看展時就會更知道要看什麼門道，上傳 FB 時也可以多打幾個字，讓你的朋友們知道照片中這個東西到底有多厲害！
什麼是展場中「假的東西」，什麼又是「真的東西」。我講「假的東西」不是策展單位故意拿假的東西給你看，我舉個例子來講，像是火箭、太空船已經被射到太空中去了，怎麼可能拿出真的來給你看呢？為了讓民眾能了解它的樣子，所以需要一個「模型」來展示，讓大家從視覺上來感受這個沒有辦法出現在現場的東西。那什麼又是「真的東西」？玻璃櫃中展示的 V2 彈道飛彈的碎片，就是其中重要的真品。V2 彈道飛彈是世界上第一個長距離彈道飛彈，在二次世界大戰時出現。雖然它的外觀看起來沒有火箭模型炫，但在看一個科學特展時如果想要更深入的去欣賞一個展品的話，把感情與歷史放進去將一起來看就會有不同的感受。
接著讓我們回到 NASA 特展韓國展的現場：
4. 探險先鋒 PIONEERS
這個展區中介紹了很多重要的火箭與引擎。
在這邊可以看到農神五號火箭（SATURN V），它是史上最大的火箭，高度達到 110.6 公尺。登陸月球的阿波羅計畫就是使用農神五號火箭。這邊常常聽到一個大家對火箭名稱的誤解。SATURN V 這個名字指的並不是「這一支火箭」的火箭，而是「這一型火箭」，SATURN V 一共發射了 13 次，阿姆斯壯他們登陸月球是第 6 次。
從照片中可以看出在火箭最前端的地方，有一個像是尖塔的東西，那其實是太空人的逃生裝置發射逃生系統（launch escape system, LES）。在太空人登上火箭後，如果在火箭發射過程初期發生問題，LES 會帶太空人離開火箭，等到火箭升空到一定高度後，為減輕重量 LES 會脫離火箭，而如果在那之後火箭才發生問題，那太空人就自能自求多福了。
除了最搶眼的 SATURN V，這裡還有泰坦一號（TITAN I）的引擎。有些火箭會分節（stage），第 1 節、第 2 節、第 3 節是從火箭下方往上算，最下面的叫第 1 節。TITAN I 是美國第一枚多節式洲際彈道飛彈，共有兩節。火箭的目的是把太空船或是衛星（這些會稱為火箭的酬載）送上太空，但火箭的重量遠遠超過酬載本身，也就是說太空船或是衛星本身重量不重，重的是把它送上太空的火箭。所以為了減輕重量，火箭把部份燃料用完之後，就會把第一節（stage 1）脫離，第二節引擎點火繼續飛向太空。但大家也不要覺得把火箭分節可以減輕重量，所以分節分越多越好。因為分節雖然有減輕重量的好處，但卻有以下壞處：
1. 脫離失敗
火箭節與節之間是用像是「栓」這樣的東西鎖在一起，脫離時是用適量的火藥把栓炸斷，如果炸栓過程不順利，就有可能脫離失敗。
2. 點火失敗
第一點火箭脫離後，第二點火箭的引擎就要接著點火。就像家中瓦斯爐的電子點火，有時第一下火沒點起來，我們可以點第二下、第三下。第一節火箭在地面上點火，如果點火失敗還可以補救；第二節以上的火箭都要在空中點火，如果點火失敗任務就玩完了。
以上兩點都要在空中進行，兩節火箭（TITAN I）要做一次空中脫離＋點火、三節火箭（SATURN V）要做兩次空中脫離＋點火。這些動作都是做越多次越危險。
3. 引擎太多
每增加一節，就需要增加一組引擎，引擎不但占重量，而且要花錢。所以太多節也會有引擎太多的缺點。發射前只有第一節引擎是外露的，第二節以上的引擎都是包在火箭本體裡面，所以大家在展場看 TITAN I 引擎的時候，不用看說明就知道哪一個是第一節，因為第一節的會長得比較大。
4. 結構變弱
一個完整的火箭，如果分太多節，想也知道整個結構強度會減低，這也是一個分節的缺點。
展示櫃中有一個很顯眼的牛仔帽，這個是火箭之父華納．馮．布朗（Wernher von Braun）的，雖然與太空科學沒有直接關係，但也算是重要的歷史文物了。旁邊皫碎片就是我前面提到的在二次世界大戰時出現，世界上第一個長距離彈道飛彈 V2 彈道飛彈的碎片。
這個展示櫃中是各種火箭與太空梭的模型，所有的比例都是 1/72。大家可以對各種火箭的大小有個比較。
最後有一個我覺得很可愛的東西，展區入口有一塊玻璃，感覺上好像是一塊透明的黑板。這是一個拍照的好地方，大家可以站在玻璃的這一邊，假裝在跟其他人講解太空船軌道相關原理，拍照的人從玻璃的另一邊來拍照。
這片玻璃上面的公式跟圖我簡單介紹一下：大家國中時都學過 F=ma，這是牛頓第二運動定律，F 是力，m 是質量，在地球上的很多狀況就直接等於重量，a 是加速度。我用很不嚴謹的白話來講就是「讓一個東西加速需要花力氣、把一個東西減速也需要花力氣，而這個東西重量越重，這個力氣也要越大」。如果不計任何阻力（空氣阻力也不計），讓一個東西一直保持一樣快（a = 0）是不需要力氣的。我們身邊的東西常常會有速度的增加或減少，學校也會有題目叫我們算說把 100 公斤的物體從靜止加速到多少，需要花多少的力氣。大家注意一下這個題目：它告訴你把「100公斤的物體」，其實已經設定了這個物體的質量是固定的，但在太空中的太空船的質量會改變的，像是脫離、燃料減少，或是把東西放在月球上、從月球又帶了石頭回來等等的原因，都會改變太空船的質量，所以在用 F=ma 這個公式時，不止 a 會變，m 也會改變。（你在這塊玻璃前面講前面這段話，應該可以唬住一些人吧！）
我本來以為是韓國展場的裝潢而非展示品的一部份，後來經過確認這片玻璃也會在台灣展出現。
J 編按：這趟旅行還沒有結束，人類上太空不只靠火箭、太空船，還有很多在太空生活的必需品，食衣住行樣樣不能少阿！
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本文轉載自作者網站科學X博士
