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2019/11/05 第129期 | 訂閱/退訂 | 看歷史報份 | 科學少年 | 粉絲團
 
編輯的話 火箭新時代
本期主打 火箭──衝向新太空時代
好文推薦 亞馬遜失火了!
海豚也會收養小孩
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火箭新時代
編輯總監 陳雅茜
一說到火箭,大人小孩都會眼睛發光。想像它轟的一聲點燃,像沖天炮一樣射向天空,卻能載著衛星、太空船、甚至人類衝向天際,真是令人覺得不可思議。現代火箭一支比一支強大,技術也日新月異,還講究環保,能夠回收再利用,這和50年前人類剛登陸月球的太空時代已經大為不同,也因此在這次的封面故事〈火箭〉裡,我們要衝向「新」太空時代!讓各位在火箭的世界裡與時俱進。

更令人熱血沸騰的是,新竹交通大學吳宗信教授為我們介紹的〈臺灣火箭隊〉。不說你不知,原來臺灣有一群熱血的火箭人,已經這個領域努力了十幾年,而且臺灣其實很強,整體的工業水準在全世界排名前十大,而且科技島也不是說假的,上太空的基礎工業我們幾乎已經齊備。看完吳老師的介紹,真的很期待臺灣衛星由臺灣自己來運送的那一天!

 
火箭──衝向新太空時代
撰文/張容瑱 企編/陳怡軻
還記得幾個月前眾所矚目的福衛七號嗎?只見美國SpaceX獵鷹重型火箭轟轟的噴出烈焰,把我們的衛星送上天。但隨著火箭飛入天際,全世界還關注另一件事,就是獵鷹重型火箭能否成功回收。這在50年前,當人類剛進入太空時代,可是一件無法想像的壯舉。

50年前,人類首次登月成功,到了今天,人類不只登上月球,更讓探測車在火星上馳騁,還載運許多探測器進入太空,探索太陽、行星、衛星,甚至離開了太陽系;地球周圍布滿各式各樣的人造衛星,時時刻刻偵測地球的動靜並發射訊號,還有太空人在國際太空站裡生活。這一切到底是怎麼成真的?

第一位踏上月球表面的太空人─阿姆斯壯曾說過一句名言:「這是我的一小步,卻是人類的一大步。」人類在登月的一步之後大步邁向了太空,但在這一小步或一大步之前,還存在著決定性的一步,那就是火箭!無論是太空人、太空站、探測器,或是太空望遠鏡、人造衛星……全都是由火箭送到太空去的。隨著科技進步,火箭技術也日新月異,將把我們帶到更遠的地方,甚至能進行太空旅遊。

太空,也許將成為我們的日常,在出發探索之前,讓我們先好好認識火箭,了解它怎麼來,怎麼運作,又有什麼新發展!

從戰場到太空

火箭是我們很熟悉的字眼,但它究竟是什麼呢?現在一般都認為,火箭是利用噴射推進技術,把人造衛星、探測器或太空人等送到太空的運輸工具,也就是「進入太空的載具」。但你知道嗎?火箭最早其實是武器,一直到20世紀,才從武器轉為載具,把人類載進太空時代。

火箭最早出現在中國

火箭的出現與火藥密不可分,中國古代的道士在煉丹過程中,把木炭、硫磺和硝石混合在一起燒煉,結果迅速燃燒並產生爆炸,火藥因而問世。10~13世紀,宋朝時期,火藥被用來製作爆竹、煙火,也用來製作武器,像是火砲、火槍和火箭等。

原始的火箭是把火藥包綁在箭桿上,點燃後用弓弩射出,是名副其實「著火的箭」。之後更進一步,把一端封閉的火藥筒綁在箭桿上,利用引線點燃火藥,讓火藥燃燒產生的熱氣從火藥筒開口噴出,推動火箭前進。

戰「火」隆隆

19世紀初,英國的康格里夫對火箭進行改良,採用金屬外殼,並在末端裝設長木桿,維持飛行穩定,成為一款成功武器,不僅能在陸地上使用,還能從船上發射。當時英美之間發生戰爭,英國就是用康格里夫火箭攻擊美國。

武器怎麼會上太空呢?

這不得不提起法國大名鼎鼎的作家凡爾納。他在1865年出版了科幻小說《從地球到月球》,故事中利用大砲把太空船發射到月球。凡爾納的故事啟發了很多人,包括「太空航行之父」齊奧爾科夫斯基和「美國火箭之父」哥達德。

航向太空

哥達德的成果沒有受到美國重視,倒是德國積極研發火箭,運用在軍事上。德國人馮布朗打造的V2火箭採用液態燃料,可裝載炸藥,射程達300多公里,在第二次世界大戰後期,曾飛越海峽攻擊英國倫敦,造成大恐慌。俄國和美國領略到火箭的威力,戰後爭相發展火箭。1957年,俄國使用R-7火箭,發射史上第一顆人造衛星,揭開太空競賽的序幕。馮布朗投奔美國,建造了農神五號火箭,並在1969年成功載人登月,實現人類探索太空的夢想。

怎麼飛上天?

重返地球再出發

發射,然後降落

火箭世界

臺灣火箭隊

看著福衛七號隨著美國火箭升空,不禁要想,如果臺灣的衛星能夠自己來運送,那該有多棒!

咻!火箭升空!這麼令人熱血沸騰的場面,是在美國還是歐洲?都不是,是在臺灣!

沒錯!臺灣也有火箭研究。新竹交通大學的「前瞻火箭研究中心」已經在新竹濕地、屏東海邊,試射過幾十次。從一開始課堂上用蔗糖做燃料的小型實驗火箭,到幾十公斤的小型火箭系統,再到幾百公斤的混合式火箭推進器,他們的火箭愈做愈大、愈飛愈高,目標是讓臺灣能在興起的太空經濟中占有一席之地。

想想看,今年福衛七號登上太空,是由美國SpaceX的火箭來運送,如果有一天,臺灣的衛星能夠用臺灣自己的火箭來運送,那該有多棒!

這個目標看似遙遠,但前瞻火箭研究中心正一步一腳印逐漸接近中。臺灣的火箭究竟長什麼樣子?目前研究進展到什麼程度?許多的問題,就請「臺灣火箭隊」的隊長─交通大學機械系的吳宗信老師來幫我們解惑。

科學少年:「前瞻火箭研究中心」在哪裡?是誰在做火箭呢?

吳宗信:前瞻火箭研究中心的簡稱是ARRC,2012年在新竹的國立交通大學正式成立,是一個跨校的研究中心,現在主要由交通大學機械系的我與陳宗麟老師、成功大學工程科學系的何明字老師、臺北科技大學電子系的林信標老師,帶著學生一起做火箭,還有十幾個全職的工程師,總共大概有三四十個人。

......

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亞馬遜失火了!
撰文/許雅筑
前些日子,全世界都在關注亞馬遜雨林失火的消息,各國新聞媒體紛紛報導。其實火災不稀奇,雨林裡每年都會發生,有部分原因是農民傳統的耕作,為了整理田地而砍伐雜木、用火燒除雜草;也有少許自然引起的野火,能讓生態系汰舊換新。但今年的火災數量和強度是近十年來最高的!最大原因是人為刻意焚燒,以取得廣大空地用來發展大規模的農業和工業。亞馬遜雨林看似很遙遠,但其實和你我的生活息息相關,你對它有多少認識呢?

既是碳庫也是生物資源庫

亞馬遜雨林位於南美洲的亞馬遜盆地,面積共550萬平方公里,橫越八個國家,這裡的植物與土壤能捕捉大氣中的二氧化碳並儲存下來,估計大約有1000億噸,相當於全球化石燃料逾十年的二氧化碳排放量!它是地球最大的碳儲存倉庫。雨林還可調節水循環,讓南美洲地區有穩定的降雨;它也滋養了多樣性的生物,其中有數以百萬計的物種,是地球上寶貴的藥物、食物、研究資源。

這麼重要的地方,為何會面臨縮減的危機?因為全球產業分工,有些國家主力發展工業,有些則主力發展農業,例如巴西會大面積生產作物或畜牧,把產品銷到工業國家。巴西國土有將近四成是亞馬遜雨林,這占了整片亞馬遜雨林2/3的面積,所以巴西的土地開發深深影響雨林的未來。近年因為農業、礦業開發者要取得大面積土地來種大豆、養牛、挖礦,放火燒毀雨林的情況愈發嚴重。

如果雨林持續被燒毀、縮減面積,儲存的二氧化碳將釋放到大氣中,造成全球暖化現象惡化,旱季也會延長,這些結果都會使地球氣候變動更加劇烈。

另外,亞馬遜雨林裡的原住民也會遭殃,他們原本在雨林環境中自給自足,是維持環境永續發展的守護者,卻因環境開發而失去家園。

關心食物和用品的產地

亞馬遜雨林有調節地球氣候的重要功能,但我們日常也享受許多產自雨林的食物和用品,如大豆、牛肉、皮革、樹木纖維等原料,身為一般消費者,該如何守護亞馬遜雨林呢?我們可以多關心購買的蔬果與肉類是從哪裡來,支持那些為雨林永續做了保護措施、維護生態平衡的企業,或是選用國內農產品。環境保護與經濟發展要取得平衡並不容易,我們需要時時思考反省,人類做出的每項決定都會影響地球的未來。

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海豚也會收養小孩
科學少年編輯部
而且還是其他物種的小朋友。

瓶鼻海豚是深受人們喜愛的動物,不僅聰明、可愛,學習能力也很強,讓牠成為全世界海洋公園最常飼養來表演及研究的動物。此外,瓶鼻海豚還是相當細心、稱職的父母,一次只會產下一隻寶寶,並專心養育孩子長達六年。但是,研究人員近年來在玻里尼西亞海域,觀察到一個不尋常的現象:一隻母海豚正在照顧另一個物種的小孩!

一開始,研究人員發現有隻母海豚旁邊跟了兩隻小海豚,這已是很特殊的現象,因為對海豚媽媽來說,一次養兩個小孩是非常辛苦的事,分給兩個孩子的食物也會相對減少。再仔細一瞧,竟然發現其中一隻小海豚的吻部特別短,一點都不像瓶鼻海豚。經過比對鑑定後,確認這隻外觀不同的寶寶是一隻瓜頭鯨!這是人類首次觀察到海洋哺乳動物收養其他物種寶寶的行為,讓人們充滿驚奇。

觀察紀錄顯示,這隻海豚媽媽在產下新生寶寶兩個月後,有隻一個月大的瓜頭鯨寶寶突然加入海豚母子的行列。這隻瓜頭鯨寶寶和海豚媽媽的互動相當親密,甚至會把海豚兄弟推離媽媽的腹部。有些人認為,也許是海豚媽媽缺乏經驗,搞錯物種,才會收養別的寶寶;而從牠與潛水員的互動,也可看出牠對其他物種很友善。一年多後,小瓶鼻海豚消失了,只剩小瓜頭鯨繼續跟著海豚媽媽,研究人員推測和資源競爭有關。

留下來的小瓜頭鯨非常融入收養牠的瓶鼻海豚族群,也會和瓶鼻海豚一起衝浪和跳躍,和其他年輕的瓶鼻海豚似乎也能溝通。不知道等牠斷奶後,是會獨自離開,去尋找瓜頭鯨族群,還是仍會繼續過著瓶鼻海豚的生活呢?

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11/22~24在華山文創園區,科學少年STEAM實驗場等你唷!

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爸媽必看!教養的黃金規則
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