一群瘋狂科學家 讓台灣在太空留名  

下午三點,一輛採蚵農人的柴油台車「噗、噗、噗」的,從堤防開向看不見邊的新竹香山濕地。一旁香腸攤的烤煙正旺,還有彈珠台、賣風箏。圍觀的大人小孩都很興奮,因為,車上載的是一具火箭。

這是「前瞻火箭研究中心」(Advanced Rocket Research Center,以下簡稱ARRC)的火箭試射(flight test),發射台就架在一片蚵仔殼上。在彈塗魚、螃蟹、寄居蟹、當地群眾圍觀的驚呼聲中,火箭沖向天際。

整支幾乎全是台灣製
握關鍵技術,國際專家說讚

去年三月的屏東,三百公斤重、兩層樓高、直徑四十公分的火箭同樣順利發射、劃破太平洋上空。除了加裝的感應器之外,其他全部由台灣研發製造,核心技術全握在團隊手上。他們用極低的成本、全部自製的精神,讓全球太空專家驚豔。

團隊成員來自全台六所大學,跨工程、機械、資訊等領域的六位教授,率碩博士生共四十幾人。雖是「大叔與宅男」的雜牌軍組合,卻敢與許多國家機構競爭;他們與Google、維京集團創辦人布蘭森(Richard Branson)、特斯拉創辦人馬斯克(Elon Musk)一樣,做著太空夢。

曾服務於美國太空總署(NASA),現任美國航空與航太協會委員、國家太空中心資深研究員的陳彥升指出,在各國同類型混合式火箭引擎的團隊中,ARRC「是國際上(學術界及工業界)最好的成果,」甚至已超越維京集團SpaceShipTwo的技術!「ARRC的技術突破已是該領域高度領先的地位,是混合式火箭推進科技發展很重要的一步。」現任維京銀河號技術顧問、美國太空總署與美國空軍合作專家卡拉貝佑古(Arif Karabeyoglu)說,他每年關注這支驚人隊伍,「他們去年三月的成功發射,證明了在如此貧乏的資源下,他們竟能操作複雜、困難的發射工作!」對此他大嘆不可思議。

太空夢始於二十年前
他們棄美國機會,回台搞火箭

這群「瘋狂科學家」是怎麼辦到的?

答案,要從二十多年,四位台灣留學生的故事說起。

「我們那時候離開美國回來,就是想為國家做些什麼,」ARRC主任、交通大學機械工程系教授吳宗信說,「大家對台灣都有熱情,『雙引號』的熱情!」

吳宗信與ARRC成員,北科大電子工程系教授林信標、成大工程科學系副教授何明字,二十多年前在美國修讀博士時就認識,加上屏科大車輛工程學系教授胡惠文,在台灣正值解嚴時期,他們常討論美國科技發展、台灣的前途該往哪走,畢業後,都放棄在美國三、四倍薪水的機會,回台深耕。

「前十年,都在為了升等做一些模擬,」吳宗信說,在台灣當教授,為了拿研究補助,成本高、風險高的實驗並不普遍,他只能埋頭寫程式;儘管他是「世界唯三」具有彗星噴流平行太空物質探測模擬技術(利用電腦模擬軟體,了解彗星物質成分的技術)能力的學者,但離實作總有距離。

台灣不是沒能力發展太空科技,但政府偏好透過購買、組裝,接著再委由美國發射火箭、為我國投射衛星,關鍵技術大多握在別人手中,就連地面測試的設備也都用買的。

本來,政府試圖扭轉技術劣勢,原定二○一二年發射探空火箭,展開太空科技應用布局,但計畫卻因不明因素在二○○八年突然終止。

吳宗信等四位好友,原先都參與上述國家計畫,在計畫暫停,太空中心許多合作學者都返回校園後,他們卻選擇繼續奮戰,加上銘傳大學資訊管理系助理教授余仁朋、海洋大學商船學系副教授黃俊誠也留下,共同奮戰。

這個被政府放棄的計畫,卻是他們的希望。

「那時候人家在笑啊,你們這些教授都只會紙上理論,你們也想要做火箭,還射上去?」胡惠文回憶。要做出一枚探空火箭需要航電系統、感測系統、通訊系統、火箭結構、火箭構型、回收系統間的相互搭配,加上推進系統萬無一失的運作。飛出去後,還要考量火箭重心、材質、飛行姿態、儀器通訊、何時開傘、降落,考量各環節的互相影響,要檢查的手續跟零件超過一千項。

對他們來說,這是一場台灣不能落後的競賽。去年,南韓已躋身全球十大具備發射火箭能力並讓衛星入軌能力的國家,「韓國可以(自製火箭、發射)、日本可以,台灣應該沒那麼差吧?」何明字自問。

透過太空中的衛星,光是通訊、資訊偵測就能影響所有產業,更別提對國土安全的影響。「私人企業如果能射自己的衛星群上去,他就可以擺脫地面上所有通訊系統,而且抓到更多他自己才有的資訊,」陳彥升說,也因此Google 才會以五億美元收購衛星公司Skybox,並加緊投資馬斯克的太空計畫。

但民間要做政府規格的事,處處都是挑戰。

首先,要自己栽培人才。吳宗信開出了交大史上第一個火箭專題研究課,不同系所甚至清大的學生都跑來修,當時還是個大學生的交通大學機械工程學系博士研究生周子豪說,「本來以為是高科技,但其實根本是來當黑手啊!」

原來,他們要用裁縫機縫出十幾頂回收火箭用的降落傘,要成天拿鋸子、鑽子試驗不同外殼。沒有錢訂製鋼管,只能用現成的切割。因為太空科技高度敏感,各國都不分享相關數據,他們只能土法煉鋼,一點一點摸,靠網路搜尋、YouTube影片、文獻,將理論化成實作。

奔波鐵工廠找零件
厚臉皮砍價,還被當詐騙

接著,他們試著找到工廠製造火箭需要的零件。

「他們都覺得我是詐騙集團,」胡惠文說,一個教授跑到工廠來拜託說要做火箭裡的零件,還說沒有錢,可不可以算便宜一點,他們就這麼「厚臉皮」的,在屏東、台中、桃園的鐵皮工廠間穿梭。

好消息是,他們發現台灣廠商的技術水準可比擬美國航太工業,做馬桶的廠商能做火箭隔熱層、屏東的鐵工廠能打造炮管。但台灣廠商創造的產值,卻與國外天差地別。

主因是,台灣長年自我定位做代工,儘管技術精進,但只能配合客戶需求開發,而後複製,缺乏設計及整合系統的思維與能力,導致特斯拉、iPhone的關鍵零組件,多半來自台灣廠商,但台灣廠商卻無法做出完整的電動車、電腦作業系統甚至機器人。價值鏈中最豐厚的財富從來不屬於我們。

ARRC打造自有火箭系統,讓台灣廠商驚覺原來自己能做火箭,幾家廠商甚至自掏腰包相挺,十萬元零件也分文不取。

「現在有多少教授敢接受這種考驗?」精密機械廠、瑞領科技總經理李芳壽看見ARRC發射火箭的消息,主動上門拜訪,確認對方是玩真的之後,決定支持,不收任何費用。

李芳壽不只看到火箭,還看見這群人的膽識,「明知不可為而為之,台灣現在最缺的就是這個膽識,不幫他們還要幫誰?」三十年的產學合作經驗,他看見高等教育政策下,學校研究離業界越來越遠;否則就只是接受企業訂單、跑數據,「這些教授願意這樣,一批人、一批人的帶,台灣都沒有一家企業願意這樣做了。」

在ARRC努力下,竟與台灣廠商共同打造專門製作火箭、飛彈外殼,被列為美國國家管制出口品的碳纖維五軸纏繞機,這台國際上報價四、五千萬元的設備也是豐田(Toyota)氫汽車中的關鍵設備。

「航太科技真的是科技發展的火車頭,」吳宗信說,3D列印、燃料電池、太陽能板、遙控系統等,都是一九六○年代阿波羅計畫以來,太空科技不斷發展的副產品。發展自製火箭系統、整合產業鏈,等於是讓台灣產業鏈從機械代工端,走向航太產業,甚至培養出打造系統的人才。

二○一○年,ARRC首次大型試射成功,跌破眾人眼鏡,「我們開始相信We can do something!(我們也可以做些什麼!)」吳宗信看見學生的眼淚,「你發現真的做得到,只是沒有人給他們這個機會。」

此時,發射火箭不只是自己的事,而是讓學生、廠商相信能做大夢的社會使命。

錢是四處奔走來的
最難時刻,笑說要搶銀行

但即使有廠商義氣相挺,未來還有重重難關。錢,是最大的問題。

過去幾年來,教授們四處拉贊助。七年約七千多萬的花費,除了教授各自寫計畫申請政府與學校補助,還有一千六百萬元來自民間友人捐款,「我就看新聞,哎?那好像是我同學的公司要上市了欸,我就去跟他pitch(提案)啊!」吳宗信開玩笑的形容自己籌錢的模樣。不這麼做,團隊可能已經解散。

沒錢,曾讓計畫走到最谷底。二○一三年在屏東的大型試射,大隊人馬從台北一路集合到屏東,好不容易申請來的發射許可,卻遇上颱風。

大夥兒不管水淹大腿,顫抖中顧著設備,兩天後終於進入發射倒數,火箭卻毫無反應。

原來,其中一個關鍵零件買得太便宜了,兩天就失去彈性,無法運作,大型試射就敗在一個細節,兩年多籌備瞬間泡湯。

設備要錢,人也要活。成員周子豪說:「常常問自己,台灣是不是真的太小?」已破全球學術圈紀錄的他們,讀到博士還靠工讀金過活,計畫還未定,繳不起學貸該怎麼交代?

陳彥升說,ARRC中的學生,個個有實作經驗,能設計系統、解決問題,在美國都是三、四百萬年薪起跳的人才。

而他們留在這裡,為了火箭賠上青春,就像一群只有石頭跟木棍的野球隊,卻能打出大聯盟般的水準,若不是民間單位去年捐了一千萬元,錢早就空了,人才也等不下去。

「我常常想說,不然襪子戴在頭上去搶銀行好了啦,」學生透露,這句話已成了吳宗信口頭禪。七年來有太多冷言冷語,「連我老婆都說我有問題啊,」胡惠文說。

親友的擔心不是沒有理由。教授們已在各領域有穩定發展,例如吳宗信在世界知名的歐盟羅賽塔計畫(歐洲太空總署難度最高、近二十年的太空探測計畫)中扮演關鍵角色;台積電、東京電子、應用材料、科林等世界著名的半導體製程設備公司,都曾經或正在與他合作;國際期刊上發表文章近百篇。他們年近半百,國外邀約以好幾倍薪水招手,為什麼還要留在台灣,四處籌錢做火箭?

不只因為當年的承諾,更因為學生的堅持。「很多人會說台灣沒有希望,但那些年輕人臉上的表情是不會騙人的,」胡惠文說,「他們放出來的能量你沒辦法想像。」

「我要想到這些孩子的出路,學到這樣了,還去台積電按button(按鈕),很可惜啊!」吳宗信坦言。

資源少也要繼續做
盼台灣囝仔,永不停止做夢

長年待在美國航太界的陳彥升觀察,ARRC走到今天,不只證明台灣科技的能量,更要讓台灣人跟美國的孩子一樣,永遠不停止想像,「只要眼光放遠,能做的事可以有很多,只要下功夫就可以達成。」

今年暑假,他們將挑戰飛行一百公里的目標。為此,他們透過募資顧問公司「貝殼放大」對外公開募資。

這場發射可能成功也可能失敗,但團隊會全力以赴,「我們只是想告訴大家,台灣不要忘記自己有做夢的權利,」吳宗信說。

●小檔案_前瞻火箭研究中心(Advanced Rocket Research Center)
■ 成立:2012年

■ 成員:交大、成大、北科大、屏科大、海洋、銘傳,6校師生共40餘人

■ 紀錄:
.造出第一個「台製火箭」
.花費是南韓的40分之1,7年只用7千萬元
.混合式燃料推進專利比衝值250~290秒,世界最好
.21次試射,今年挑戰飛行100公里

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