專題 | 登月50

「這是我的一小步,卻是人類的一大步」,距離上次人們登陸月球已經50年了!從9月9號到9月12號,「登月50」中秋特別節目,與古典音樂台一同探索未來,仰望星辰。

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《變形金剛3》與登月風潮:莫內的午後

張堯

登月之後,月亮面對我們的那面失去神祕性,於是科幻作家把未知的刺激感改到月球背面。

在《變形金剛3》中,甘迺迪總統在下令不惜一切代價趕在蘇聯人之前登陸月球,由於人類探測到月球上有外星人的痕跡。1969總統下令在阿波羅登陸月球時注意外星人行踪,他們發現了飛船"方舟"以及年邁的汽車人"禦天敵"。此時,正在全球直播的登月實況突然被中斷,同時總統命令阿姆斯壯不遺餘力的跑向月球陰暗面,也就是說在阿姆斯壯和地面失去聯繫的21分鐘裡,他其實是去執行另外一份重要任務。從月球上他帶回了變形金剛的核心科技...

 

人類登月50周年 登月潮再現  ※轉自 udn 羅方妤

美國太空人阿姆斯壯在將近50年前的1969年7月20日首度成功登陸月球,在人類登月50周年之際,近來各國紛紛開始想重返月球。然而,這波登月熱潮動機,卻和50年前大不相同。 

紐約時報報導,中國大陸嫦娥4號登月探測器,包括玉兔2號巡視器今年1月成為全球第1個在月球背面登陸的儀器。印度原定15日發射月球飛船2號,成為全球第4個登月國,但因技術問題臨時喊卡,將擇期再發射。 

以色列小型非營利組織SpaceIL今年4月也曾發射一個小型登月探測器「創世紀號」(Beresheet),但失敗墜毀。

歐洲太空總署擬建國際「月球村」,預計2030年送10名太空人登月居住,2050年可能增至千人。月球村打算利用月球土壤、3D列印建造房屋,融化隕石坑內的冰層當飲用水,並用月球土壤種植蔬菜。

俄國也想在2030年送太空人登月,但是否能負擔相關費用引發許多疑慮。

 

 

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《關鍵少數》與登月背後的那些人:梵谷向日葵

Corena

 《關鍵少數》改編自一段不為人知的真實故事。故事背景是1960年代初美國與蘇聯進行太空競賽和美國種族歧視時期,主要敘述三名非裔女性凱薩琳強森(Katherine G. Johnson)、桃樂絲范恩(Dorothy Vaughan)、瑪麗傑克森(Mary Jackson)在NASA的蘭利研究中心進行與水星計劃相關的計算工作,期間三人時常因膚色和性別受到刁難和歧視,但她們仍不放棄自己的理想和本分,最終幫助NASA,在1962年2月,讓約翰·格倫成為首位進入地球軌道的美國太空人。

 

凱薩琳.強森  ※轉自 泛科學 張瑞棋

1962 年二月,美國「國家航空暨太空總署」(簡稱 NASA)的水星計畫終於要進行極為關鍵的發射任務——首度將美國太空人送上地球軌道。這項任務的成功與否,不僅意謂著美國能否在太空競賽中趕上蘇聯,也關係著甘迺迪總統提出的登月計畫能否如期實現。

擔任這次飛行任務的太空人是葛倫上校(John H. Glenn),他不但是二次大戰的的空戰英雄,也是第一位駕駛超音速飛機橫越美洲大陸的人,備受敬重。NASA 還特別採用 IBM 新一代的電腦——內部的真空管改用電晶體取代,可以更迅速準確的算出太空船的返航軌道。 

不料,葛倫竟堅持指名一定要凱薩琳.強森(Katherine Johnson)親自計算軌道,確認電腦算出的結果無誤後,他才願意出任務!

凱薩琳.強森原姓柯爾曼(Coleman),1918 年出生於西維吉尼亞州。在她的家鄉,黑人只能讀到八年級,因此她的父親特地把妻女送到二百公里外的城鎮,讓小孩可以在那裏唸完高中,上大學。凱薩琳自幼即展現數學的天份,因此即使當時社會仍瀰漫種族歧視的氛圍,她在求學過程中仍能得到許多教授的特別照顧與指點。畢業後因西維吉尼亞州仍未開放黑人攻讀研究所,因此她大學畢業後只能到中小學教書。三年後,得助於美國最高法院的判決,凱薩琳才受母校之邀,重返校園,攻讀數學研究所。

1952 年,凱薩琳從妹夫處得知「國家航空諮詢委員會」(NASA 前身)的蘭利研究中心(Langley Research Center)正在招募女性數學計算員,不限膚色。這應該是她所能得到的,最接近夢想的工作了!於是凱薩琳毅然辭去教職,隔年如願進入蘭利研究中心。 

起初凱薩琳只是女性計算員中的一員,她們的主要工作是把飛機的黑盒子所記錄的資料拿來計算分析;她笑稱她們宛如「穿裙子的計算機」。但有一天,她被暫派到一個都是男性的研究小組幫忙計算,結果她在解析幾何方面的能力令同事與主管都刮目相看,甚至解出許多男性同事解不開的問題,於是她就被留了下來,沒再回去當「穿裙子的計算機」。 

1958 年 NASA 成立後,凱薩琳繼續與其他科學家共事,負責計算火箭升空與太空船返回地球的軌道。1961 年,美國第一位太空人薛帕德(Alan Shepard)駕駛的太空船,完全依照凱薩琳的計算結果,從次軌道安全降落海面,更是讓她贏得大家的信賴。之後葛倫上校果然成功繞行地球三圈,平安返抵地面,達成美國在太空競賽中一個重要的里程碑。

凱薩琳之後繼續參與了後續的太空梭、火星探測等太空任務,她在 NASA 服務前後長達三十三年,直到 1986 年,才以 68 歲的高齡光榮退休。

2015 年,她從美國第一位黑人總統歐巴馬手中接過美國平民的最高榮譽——「總統自由勳章」,可說別具意義。2016 年 5 月,美國第一位太空人薛帕德安全返航的 55 週年紀念日,NASA 新落成的計算研究中心冠以凱薩琳的姓名,以表彰她的貢獻與背後的時代意義。

儘管她被視為掙脫膚色與性別歧視的典範,凱瑟琳對此卻謙沖以對。她多次表示從來不覺得自己低人一等,因為她自小深信父親對她的剴切教誨:「妳絕不比鎮上任何一個人差,但是,你也沒高人一等。」

 

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《登月先鋒》與太空競賽:日出印象

EMMA

電影是改編自紐約時報記者James R. Hansen所著的傳記小說,在敘述阿姆斯壯1961年至1969年的故事,從他歷經二女兒因為腫瘤而去世的痛楚,到成功錄取了美國的阿波羅計畫,和最後成功登陸月球等種種事蹟。電影《登月先鋒》製作團隊不只要講述他的故事,還要挖掘他、他家人和同事到底有什麼動力,才能夠完成如此難以想像的任務。

 

美國和蘇聯之間太空競賽 ※轉自 泛科學 屋頂上的天文學家

冷戰時期,超級強國美國和蘇聯進行了一場太空競賽,這場航太技術比拚 1955 年才正式開跑,蘇聯卻在 1957 年 10 月 4 日就率先成功發射史波尼克 1 號(Sputnik 1)人造衛星。史波尼克飛過美國上空時,造成極大的恐慌,美國人懷疑蘇聯正在進行偵查,更害怕史波尼克會丟下核彈。一個月後,又發射史波尼克 2 號(1957 年 11 月 3 日),這次的太空船裡還搭載了一隻小狗,讓蘇聯成了第一個把動物送上太空的國家。

早期美國的太空計畫由軍方主導,由陸海空三軍各自開發自己的火箭。為了趕上蘇聯,搭載美國第一枚衛星的海軍先鋒火箭(Vanguard),在時間壓力下倉促發射──結果就是美國人在全國電視轉播中,看見先鋒火箭升空,接著不過上升 1.2 公尺就墜毀爆炸。太空競賽初期,美國遭受巨大挫敗。還好後來由美國陸軍主導的探險家 1 號(Explorer 1)計畫,在 1958 年 1 月 31 日發射成功,讓美國也進入太空時代,勉強追上蘇聯腳步。

1958 年 10 月 1 日,美國航太總署(NASA)正式運作,吸收整合了美國軍方太空計畫的資源,航太總署自此為美國太空計畫吹起了反攻號角!

之後,美國航太總署組織了水星計畫,主要目的是要比蘇聯人更早上太空,以及研究太空對人類的影響。招募了美國第一批的 7 位太空人,他們被稱為水星 7 傑。不過蘇聯還是搶先了一步。1961 年 4 月 12 日,蘇聯的尤里 · 加蓋林(Yuri Gagarin)首先搭乘東方 1 號升空,繞行地球一圈後返回地球,讓蘇聯成為第一個將太空人送上太空的國家。之後1961年到1963年間,雖然美國拼命追趕,不過蘇聯還是保持一步領先。

緊接著雙子星計劃是美國的第二個載人航天計劃,計劃實施於水星計劃和阿波羅計劃之間,在1965年至1966年間共有10次載人飛行。計劃的目標是為更先進的太空旅行積累技術,尤其是其後的阿波羅登月計劃,雙子星計劃中任務時長足夠前往月球並返回。任務還包括太空行走和軌道機動。所有的載人發射都使用泰坦二號GLV作為運載火箭。

之後雙子星計畫經歷12次發射計畫,雖然美國在雙子星計畫中超越蘇聯,但是因為快速發展而疏忽安全,讓美國人付出極慘痛的代價。

1967 年 1 月 27 日,阿波羅 1 號的三名太空人古斯 · 葛利森(Gus Grissom)、愛德華 · 懷特(Edward Higgins White)和羅傑 · 查菲(Roger Bruce Chaffee),參加阿波羅 1 號指揮艙的斷電測試。這時阿波羅 1 號已經架設在神農火箭 IB 的頂端,預計在 2 月 21 日發射到地球軌道,進行首次的阿波羅指揮/服務艙飛行測試。這次斷電測試被認為是安全且無危險的,因為神農火箭還沒裝填燃料,但是,這次測試卻造成美國太空史上的一次嚴重意外!阿波羅 1 號的指揮艙突然發生火災,當時指揮艙內的空氣是純氧,火災迅速蔓延,大量的濃煙和高溫,讓三名太空人在還沒逃離太空艙就死亡。

意外發生後的調查發現,阿波羅 1 號的設計有許多致命的錯誤,而且沒有火災應變和解救太空人的措施。其中最致命的是太空船內的易燃物質,與受損的電線發走火碰上艙內助燃的純氧,才使得火災一發不可收拾。另外,艙門開啟的程序太過繁複,無法在意外發生時快速脫離險境。阿波羅 1 號意外發生後,NASA 徹底更改了太空船的設計,避免災難再次發生。

阿波羅 1 號的悲劇並沒有阻止美國人前往月球的決心。1968 年 12 月 21 日,阿波羅 8 號發射升空,進入月球軌道,雖然只有在軌道上繞月球運行,卻是人類首次飛抵月球。三位太空人在月球軌道上度過聖誕夜,在聖誕節當天返回地球,完成任務。

接下來的幾次任務,讓美國太空人對登陸月球做好準備。終於在 1969 年 7 月 20 日,阿波羅 11 號的太空人阿姆斯壯登陸月球,艾德林隨後也踏上月球表面。阿波羅 11 號的太空人在 7 月 24 日安全成功降落在北太平洋。阿波羅 11 號的成就也讓美國在太空探險保持數十年的領先地位!

 

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《2001太空漫遊》與太空科技:舞蹈馬諦斯

葉欣

50年前被許多人撻伐且畫下無數問號的科幻作品《2001:太空漫遊》,究竟何以撐過時間的考驗,成為至今仍被視為科幻圭臬的經典鉅作?

導演史丹利庫柏力克(Stanley Kubrick)在1968年推出了科幻大片《2001太空漫遊》,距今將近50年還是有非常多的細節值得研究,不論是類似現代的視訊通訊技術,或是太空冒險的高度科技,在人類第一次登入月亮之前,這些設定猶如《回到未來》般的無限想像,都精準地讓人瞠目結舌。電影本身也丟出了許多有趣的問題,從科技、人性一直到宗教、哲學範疇,都讓觀眾看完電影後仍深陷電影之中。

 

登陸月球跟我們有什麼關係?※轉自 泛科學 Rock Sun

1962 年,美國甘迺迪總統在萊斯大學的登月演說中曾說「我們決定在這十年間登上月球並實現更多夢想,並非它們輕而易舉,而正是因為它們困難重重。因為這個目標將促使我們實現最佳的組織和挑戰現有的能力和技術」於是我們也跟著仔細想想,在當時要完成這個目標的美國,需要多少的新技術呢?

從1950年代開始的太空競賽,可能是歷史上數一數二離我們最近、有大量新科技被研發的時代。

 

  • 太空人款的運動鞋:熱塑性塑膠換成了泡棉,同時「吹氣成形」,降低了走路時的反作用力。一體成形的裝備,去除太多零件可能會受力不均勻而損壞的風險。之後很多的鞋子製造商採用這種類似的技術,為各種運動打造出適合的運動鞋。
     
  • NASA 開的天窗:由Birdair 公司開發的太空衣全新技術-聚酯纖維,特色是每平方公尺只重1.5公斤,比鋼鐵還強韌,除此之外纖維還是半透明的,具有反射部分光線的能力。在歐美這些室外運動場林立的地方,如網球場、美式足球場,還有長期的半開放室外展覽會場一直到現在都大量使用這種纖維
     
  • 移動體育館內的7000個座椅:在阿波羅計畫中,有很多麻煩的大東西需要到處移動,又要盡量減少碰撞。之後一間叫做 Rolair Systems 的公司靠著前通用汽車工程師,研發了一種稱作氣動升降技術,他們成功靠著氣墊技術輕鬆移動夏威夷體育場內將近7000個座椅
     
  • 以前的太空裝是現在防火衣:阿波羅1號於1967年1月27日的一次例行測試中指揮艙發生火花,因為當時艙內都是純氧的環境,所以火災一發不可收拾,造成3名太空人死亡。後來,孟山都公司開發了一種完全防火的化學塗料纖維叫做 Durette;另外,有個和 NASA 與國家標準局共同執行的計畫,也產出了一系列輕便的飛行面具、繩索、氧氣瓶;而許多的儀器、設備則是改用鋁複合材料製作,大幅降低重量,而且設計邏輯是可以迅速拆卸。之後的消防員裝備都以這些技術、設計邏輯為藍本,不斷的進步。
     
  • 保全措施罩得住:當年美蘇冷戰又太空競賽,使兩個國家把國安都當作最高要務。NASA當然也必須具備當時最先進的防盜技術:是一種動態感測器,這種機關裝在一個不鏽鋼的管子內,設置在機密設施門口,每當有莫名人士踩到這個經過特殊設計的地磚,就會有警報通知保全。
     
  • 無「慮」食物:阿波羅太空人最好不要拉肚子,所以食物的消毒是一件非常重要的事。一間NASA的合約公司Caribbean Clear 開發了使用氯和溴消毒的方法,還可以依狀況替換化合物,而阿波羅計畫就是使用銀離子當做消毒系統的一部分,處理食物、殺菌、去除飲用水中的銅和藻類,讓太空人在任務中還能繼續享用高品質的飲用水。
     
  • 模擬地震:有史以來最強大的火箭農神五號,之前沒有任何設備能夠模擬它的影響,如果實驗設備震壞怎麼辦?地面承受不住呢?一間叫做Wyle-3S 的公司授命打造出一個可以模擬火箭發射等級震動、衝擊的設備,來模擬農神五號發射時的狀況。這種設備後來變成了現在的地震實驗機。
     
  • 心律調節、即時檢測、隨時保護太空人:整個太空人計畫中,如何了解太空人的身體健康,並即使在幾萬公里外也能發動救援,是很重要的一件事。NASA 與許多的醫療器材公司聯合開發了各種不同的儀器,包括迷你版的心肺復甦裝置,能夠檢測心跳、並在需要的時候給予電擊;還有新型的心律調節器。
     
  • 去除人體內有害物質:由 NASA 和 Marquardt Corporation 合作開發的一個技術,目的很簡單,就是要從液體中移除有害物質,讓太空人有乾淨的水可以喝。而之後整個透析技術發展成了現代的洗腎、過濾系統。
     
  • 冷酷的好點子:阿波羅計畫中,測試、火箭發射時都有可能會有高溫,為了讓太空人能夠應對並且取得時間逃離,NASA 研發出了一套水冷式服裝系統,之後發展成了裝甲車駕駛、消防員、和賽車手的標準配備,甚至還有醫療價值。包括輔助多發性硬化症、先天沒有汗腺或是對太陽光過敏的病患,還有研發出了協助檢測癌症的水冷式胸罩。
     
  • 不多不少、準確使用藥物:去太空,一公克都是累贅,燃料能省要則省。NASA 與 Parker Hannifin Corporation 共同研發了一種儀器,可以更準確的控制農神火箭的燃料使用。但這跟醫療有什麼關係呢?之後 NASA 又與 Parker 開發了一個同樣邏輯,但功能完全不一樣的系統,靠著電腦控制、可以不斷提共如胰島素的藥物,或多或少剛剛好,不會有過量的問題。
     
  • 無線設備:在太空任務中,有很多的東西需要傳遞,例如物質和訊號,其中首當其衝就是訊號。Black & Decker 的公司開發了一種無線、輕盈、攜帶式的溫度計,讓醫生作業有更大的自由度。當然還有工具,例如馬力足夠又是攜帶式的電鑽之類的工具,而沒有這些技術,國際太空站也不會出現。
     
  • 石鐘:整個太空計畫都是在跟縝密的時間賽跑,一分鐘都是很大的誤差。General Time公司研發了一台電子脈衝的石英鐘,一秒內石英震動4百多萬次,一年只會有一分鐘的誤差,給整個任務當作時間基準,也讓全世界的轉播都幾乎在同一個時間點上,之後校準時間變得更簡單了。
     
  • 如何在月球上大興土木:阿波羅太空人需要從月球帶回岩石,因此他們還需要鑽一個將近3公尺的洞,取得月球部分的表面。為了這個實驗,Black & Decker開發的鑽孔機靠著全新的技術最佳化電力消耗和馬力。後來這項技術變成了手持式吸塵器的前身,一樣要轉、一樣要輕便。
     
  • 太空數位化:為了處理阿波羅計畫中傳送的影片和照片,當時在影像分析的技術上有很大的進步。這種技術後來不只用在影像,還有MRI、電腦斷層、顯微鏡。
     
  • 特殊的金屬處理:太空旅行有一個東西很致命、破壞性極強的東西很常會被遺忘,那就是輻射,為了保護太空人和儀器不被輻射影響,NASA開發了一種絕緣填充物:由鋁鉑和杜邦公司的麥拉聚酯薄膜構成。這種絕緣又具有反射功能的材料在之後很多的汽車、住家、廚房都找的到。
     
  • 這是一隻間諜母豬:一間農業機具公司Farmatic Inc 研發了一種機械豬媽媽,這個設備可以預存母奶、加熱再餵養小豬,甚至還會發出類似豬媽媽的聲音,讓豬農可以減少損失。其實這一整套技術最一開始是阿波羅太空船內的循環系統,讓太空艙內保持正常的溫度和濕度,誰會想的到之後竟然變成豬農的好幫手呢?


精彩內容,請聽葉欣的舞蹈馬諦斯!!

 

※本內容由古典音樂台整理編輯
 

50年前的那場太空競賽,人們搶著登月
直到阿姆斯壯的那一小步,開啟人們望向太空的一大步

9月9號到12號「登月50」中秋特別節目
與古典音樂台一同探索未來,仰望星辰


當時太空競賽下的時代背景是什麼狀態
人們又因為這場競賽發展出多少新科技
所以才造就現代我們都習以為常的日常

9/9在舞蹈馬諦斯
聽葉欣從電影《2001太空漫遊》
與你漫談,太空科技


距今50年後的今日,人們的科技越來越進步
對月球的想像也越來越豐富,從小說到電影
尤其是月球的另一側黑暗面,讓人好奇探索

9/10在莫內的午後
聽張堯從電影《變形金剛3》
與你分享,新登月計畫


登月之前,太空人在內心的掙扎與焦慮
還有那令人無法想像的不斷練習跟準備
直到確定真的登上月球,又能平安返回

9/11在日出印象
聽Emma從電影《登月先鋒》
與你漫談,太空競賽歷史故事背景


登月計劃的背後,有多少無數偉大無民英雄
默默支撐,不斷演算,每個必須精確的數字
才能安全無誤,將太空人送上月球又送回來

9/12在梵谷向日葵
聽Corena從電影《關鍵少數》
與你分享,登月背後的那雙手


9月9號到12號
歡迎敬請鎖定「登月50」中秋特別節目
與古典音樂台一同度過不一樣的中秋佳節