科研火箭再試射,台灣太空產業如何繼續前進?【獨立特派員】

國科會在屏東縣牡丹鄉旭海村設置短期科研火箭發射場域,繼陽明交通大學大之後,近期由成功大學航空太空工程學系師生組成的團隊,再次發射兩節式混合火箭。台灣歷經這兩次科研火箭試射,如何從中記取教訓、朝火箭MIT前進?這個發射場域未來將如何提升?

成大航太系火箭試射登場 氣象因素成關鍵

國科會在旭海村設置短期科研火箭發射場域,2022年7月陽明交大發射成功後,這是第二次發射火箭,換成大航太系團隊登場。

成功大學航空太空研究所講座教授趙怡欽分析,最大意義就是在驗證脫節、空中脫節,然後空中點火,因為以混合火箭來講,空中點火是比一般的火箭困難很多。

趙怡欽教授團隊投入火箭研發15年,這已經是第4代火箭。長6.2公尺、重260公斤,一共分成兩節,第1節推力1500公斤、第2節300公斤,還酬載成大自行研發的探測器。這個探測器裝載在火箭的第2節,未來將飛上天空探測宇宙射線。

成功大學物理學系副教授楊毅說明,這酬載做的是宇宙射線量測,是台灣自己設計的、成大自己設計的,主要是專門用在探空火箭或是立方衛星。

趕在冬天東北季風增強前發射,火箭終於衝上天際,但事後觀測的結果,卻讓團隊有點失望。

成功大學航空太空研究所講座教授趙怡欽指出,進入雲層以後,研究團隊發現上面氣流大概是每秒15到20公尺,而且地面是東北季風,上面是完全西風。

風向的轉變,使火箭動態偏移,也可以從火箭煙霧的軌跡看出端倪。

趙怡欽說明,看到煙開始偏了,就是火箭姿態完全變調了,那個就是火箭的結構受損,

火箭結構受損後,電腦的安全裝置啟動,導致第2節無法點火。

趙怡欽解釋,電腦不讓它點火了,因為那個姿態不對,點火會很危險,所以就一起掉落。

第一節跟第二節火箭,一起從天上掉落,趙怡欽認為,事前對風速的低估及火箭結構設計都需要檢討。

檢討結構設計、建立氣象資料 從試驗中累積經驗

儘管無法驗證空中點火技術,但這次試驗,也是台灣火箭研發的難得經驗。懸吊在探空氣球下方,是成大師生自行研發的GPS發報機,可以在高空追蹤風場,回傳即時資訊。

成功大學物理學系教授陳炳志分析,上方風速現在大概是每秒15公尺,離架是每秒10公尺的風速之下,它才能發射。因為離架的時候,火箭速度還沒建立,如果側風太強,怕會影響火箭的穩定度。

而火箭要在高空脫節,風速也是關鍵。陳炳志說明,飛上去之後,風速大概就是影響火箭整個的軌跡。如果上面預測風速跟發射之前規劃差比較多的話,那個彈著的位置可能就會不會在原來預定的位置,偏得比較遠的話,就會有一些安全上的疑慮。

當天地面及高空風速,確實都在臨界點,這也是未來要持續在這裡發射科研火箭,必須建立的氣象資料。

成功大學航空太空研究所講座教授趙怡欽坦言,在那邊做發射場地,需要累積滿多的氣象資料,因為像東北季風季節性的東西,其實每年都會出現,而且差不多時間。

科研火箭的下一步 如何影響太空產業的未來?

除了研究單位的投入,要讓MIT火箭順利升空,還有其他人也在努力。現場的小型氣象站,用光纖傳輸氣象資訊,給各個研發團隊。還有火箭發射時,也得做交通管制。

國家太空中心射場指揮官曾坤樟表示,看箭體的容量,大概會估算出一個安全的距離,基本上在發射的時候,大家都要退到安全距離以外。

成功大學明年的全型火箭,預計要飛80到100公里,等於已經到了大氣層與太空交界。

成功大學航空太空研究所趙怡欽坦言,這種場地畢竟是科研火箭,學生學習、培養人才,以國家來講這個場地是不夠的,這場地要發射100公里真的很危險。

克服氣候限制、提升火箭製造技術、留住各個領域的專業人才,甚至找出真正的國家發射場域,科研火箭的每一步,都攸關太空產業的未來。

(※林珍汝 賴振元/採訪報導)

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