通識導賞:一飛冲天去 太空旅行不是夢

文章日期:2020年06月14日

【明報專訊】「我要做太空人!」不再是奢想。SpaceX上月底成功載人升空,令商業太空旅行變得指日可待。香港太空館館長李為君直言,很久沒見證人類升空,今次SpaceX的成功令他深感震撼。自1972年美國結束登月行動後,載人升空技術近半世紀未見新突破。但3位熟知天文的受訪者都興奮表示,2020年開始踏入有趣的年頭,相信有生之年或會見到人類重返月球、登陸火星。

技術突破 火箭可回收重用

自古以來,人類總是仰望天空,想要了解星星、月亮、太陽。自細迷上太空科幻小說的Tesla老闆馬斯克(Elon Musk),於2002年創辦太空探索科技公司SpaceX,期望降低太空運輸成本,最終達至帶地球人移民火星的宏願。18年後,SpaceX終在上月底邁出一大步,在美東時間5月30日下午3時22分,在佛州甘迺迪太空中心發射搭載「龍飛船」(Crew Dragon)的「獵鷹9」號(Falcon 9)火箭,運載了兩名美國太空人的「龍飛船」在翌日早上10時16分成功與國際太空站(ISS)對接。此行是美國睽違9年後再在本土載人上太空,SpaceX亦成為史上第一間私人商業公司載人升空。

李為君解釋,SpaceX今次升空最歎為觀止的技術是火箭能夠重複使用,而且能夠垂直降落。「垂直發射和降落(VTVL)技術難度好高,因為火箭重心好高,而第一級火箭回收時需要減速,周圍的風速干擾非常大。網上影片都見到以前有SpaceX火箭回收時站不穩、倒下、爆炸。所以今次見證火箭垂直着陸都幾精彩,個人來說是幾震撼的科技。」

在當日升空直播片段可見,「獵鷹9」穿過煙硝與雲層,在升空後約1分鐘,越過最大阻力位置Max-Q(最大動壓點),一級推進器繼而熄火,由二級推進器接力,一二級推進器完成分離。在升空後約9分鐘,一級推進器成功垂直降落在大西洋海上的無人駕駛躉船,完成回收。「獵鷹9」號火箭早於2010年首次發射,10年間多次運載補給物資到ISS,2015年12月首次成功回收火箭推進器,令「獵鷹9」號成為全球第一枚可多次重複使用的液態燃料火箭。

打破俄羅斯「銀河唯一」?

不少傳媒都說俄羅斯是近10年唯一能載人升空的國家,但等等,中國不是自2003年楊利偉成功升空後,亦多次載人升空嗎?香港大學理學院太空研究實驗室總監及太空科學碩士課程總監Quentin Parker澄清,現時只有美國、俄羅斯和中國可以載人航天,只是美國自2011年太空穿梭機退役後暫停載人航天,而中國自1992年才發展航天計劃,時日尚早,因此俄羅斯幾乎壟斷了載人升空,美國近年都是向俄羅斯繳付巨額「旅費」將太空人送到ISS。他又提到,日本、印度等國家都正計劃推行載人航天。

香港大學地球科學系、物理學系副教授李文愷說,相比美國,俄羅斯載人航天技術出名可靠,單說現役的「聯盟」號(Soyuz)系列太空船,早在1966年,即蘇聯解體前已開始使用,用足50多年,飛行次數超過1700次。「為何很可靠?以前人們會開玩笑地說,俄羅斯和美國的分別在於俄羅斯不會用好複雜的技術,而是用最基本的辦法解決問題。我都不知道這是真是假,但例如有人說當年原子筆的發明是與美國太空計劃有關,因為美國說要發明一支太空人都可以在太空上使用的筆;但俄羅斯的解決計劃是用鉛筆,什麼都不用想。」

遊太空分兩種 離地有高有低

載人升空不是新鮮事,自冷戰期間美蘇爭霸,首名蘇聯太空人加加林在1961年成功上太空,創下歷史。但最經典的畫面,始終要數1969年7月20日美國太空人岩士唐乘坐「阿波羅11」號登月。李文愷解說,太空旅行現時主要分兩種,第一種是次軌道(Sub-orbital)飛行,即太空船冲上離地100公里的太空邊緣,之後慢慢滑翔下降回到地面。維珍航空老闆布蘭森的維珍銀河(Virgin Galactic)去年曾成功載人升空,計劃今年舉行首次商業太空旅行。至於亞馬遜創辦人貝索斯的藍色起源(Blue Origin)亦正嘗試類似的商業太空旅行方式,旅客大概有4分鐘時間俯瞰地球,體驗無重力狀態。

第二種則是載人到太空站內逗留,隨太空站環繞地球軌道航行。俄羅斯於2001至2009年間曾進行這項商業太空旅遊計劃,共有7個太空旅客坐過飛船前往ISS。首個太空旅客、美國富商Dennis Tito透露當時花費近2000萬美元(約1.55億港元)完成8天太空旅遊。

據《紐約時報》今年3月報道,SpaceX商業太空船最快在明年下半年啟航,可接載3個旅客和1個專業太空人到國際太空站,10天旅程索價5500萬美元。李文愷提到,根據NASA向SpaceX批出的商業載人開發(Commercial Crew Development)合約,當SpaceX開始恆常地派太空船前往ISS後,每年可接載商業旅客前往太空站一至兩次。

上國際太空站 看每90分鐘日出日落

難得一飛冲天去,究竟太空旅途中會見到什麼?李文愷說,ISS離地約350公里,時間概念和地球沒分別;不過,ISS每90分鐘會環繞地球一圈,即每90分鐘就會見證一次日出和日落。李為君則認為,可以見到整個地球和星空都已經值回票價,而難能可貴的體驗是真正體驗失重狀態,因為即使在地球乘坐俗稱「嘔吐彗星」的失重飛行訓練機器,最多都只能經歷30秒鐘失重狀態。李文愷補充,研究發現無重力狀態會影響人類的骨質密度,在太空時身高會略高少許,如果有幸到太空旅遊,不妨留意。

李為君說,自己要等到載人升空技術非常安全,才敢挑戰太空旅遊。提起美國太空穿梭計劃發生的兩次意外,他仍心有餘悸。美國於1981至2011年期間進行的太空穿梭計劃,曾執行135次飛行任務,出過兩次嚴重意外,即1986年「挑戰者」號及2003年「哥倫比亞」號,兩次機上7名機組人員均告陣亡。「1986年那次好震憾,我當時還未加入太空館,嚇到傻咗。」

1986年挑戰號是火箭升空時出現事故,2003年哥倫比亞號則是返回地球時發生意外,李文愷指出,載人升空最困難部分始終是火箭設計,除了要確保安全和防熱,足以承受穿越大氣層時的巨大摩擦力,還要準確計算燃料是否足夠。

時至今天,火箭升空時爆炸的問題仍不時出現。原來就算SpaceX也是運用好基本的燃料,即kerosene(煤油),「平時用於油燈那種,當然會用高級些的,但原理都是加入氧氣就會燃燒」,李文愷解釋道。李為君稱,太空公司一直在研究有無更輕、更便宜、釋放能量更快的替代燃料,他指得悉SpaceX都開始思考能否重新使用甲烷燃料,即沼氣。

太空垃圾多 旅行暫難普及

此外,Quentin Parker補充,太空垃圾亦是嚴重問題,現時太空存在好多廢置的人造衛星和火箭,由於太空船以高速航行,即使是撞到一顆極細小垃圾,都可引致爆炸。一旦太空旅行普及,出現林林總總的太空酒店等配套,就必須思考如何處理垃圾,例如研究在太空中燒毁或將垃圾完全移走。種種技術上的困難,令李為君相信短期內太空旅行無法大幅降價至平民水平,太空船亦無法像飛機一樣普及。

太空研究 香港有得讀

自1972年最後一次美國登月行動之後,人類再沒有踏足地球以外其他星體,取而代之是用無人探測器探索太空。因此,即使商業太空旅行成行,相信旅客都只能局限於在宇宙間飄浮,無法實踐月球漫步。

李文愷直言48年來載人航天並沒有太大突破。李為君說,隨着SpaceX成功升空,而且美國NASA已着手籌備2024年人類重返月球計劃,相信有生之年將會見證人類重返月球,甚至登陸火星。李為君對數字琅琅上口:「因月球平均距離地球384,400公里,火星離我們最近5600萬公里,最遠距離達4億公里,即是平均都2億幾公里,比起和月球距離遠幾百倍。派人去火星最快都要用一年時間,還要派人回來,是相當艱巨的任務,但科技發展亦進步了好多。」

隨着商業太空旅行變得有可能,摩根士丹利最新報告稱,2040年太空經濟規模可達一萬億美元。素來以先進科技發展自居的香港能否分一杯羹?Quentin Parker相信香港可以提供下游太空科技產品,例如研究太空通訊科技、機械人與大數據等,他透露香港大學將在今年7月和南京大學合作發射人造衛星探索穹蒼,港大亦將於今年首次開辦太空研究碩士課程,希望捕捉先機。

為了人類文明的出路

究竟人類值不值得花費龐大金錢和不惜犧牲人命探索無垠宇宙?3位受訪者都認為,地球人口持續上升,地球資源必有耗盡的一天,移民其他星球或許成為唯一延續人類文明的出路,繼續探索宇宙有其必要。Quentin Parker說,更重要是人之為人,正因為不僅關心生存,同時需要發夢。

文 // 彭麗芳

圖 // 資料圖片、網上圖片

編輯 // 劉子斌

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