NASA

【為什麼我們要編譯這篇文章】先前,NASA 毅力號成功登陸火星,背後在地球遠端 coding 的「駕駛員」來自台灣。

但若論及要把「人類」送上火星,可說是個更為困難的任務,而 NASA 近日一項成功的試驗,讓人類離這個遠大目標更近了!

下文,你將能了解,NASA 的這項試驗意義何在、原理為何,以及可能衍生的全新太空商機。

而台灣則可藉此思考,將來在人類登陸火星這個遠大目標上,台灣能幫上什麼忙、抓住哪些新機會呢?(責任編輯:藍立晴)

過去 20 幾年來, NASA 將數個探測器送上火星,去年甚至成功透過探測器「毅力號」,將火星大氣中的二氧化碳,轉化為氧氣,締造人類首次在非地球區域製造氧氣的創舉。去年 NASA  還透過送到火星上的無人直升機「創新號」完成首次在火星上的「空拍」,收集珍貴影像回傳地球。

儘管人們對 NASA 各種火星創舉感到興奮,但大眾最想問的還是:究竟何時人類才有望登陸火星?但就在本(11)月稍早, NASA 一項在低軌道試驗的充氣型減速器實驗(the Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator,簡稱 LOFTID) 可望讓人類對登陸火星的目標,跨出一大步。

LOFTID 試驗內容是將一個巨大充氣裝置送入太空,最後從低地球軌道將其帶回地表。該試驗在 11 月 10 日美東時間的凌晨發射,歷經數小時後該裝置最終降落在夏威夷附近海域。

大型充氣裝置成最強煞車,有望協助飛行器「軟」著陸

但送充氣裝置往返太空,如何與登陸火星扯上關係?原來,目前 NASA 一系列送上火星的機器人探測器,最重不過 1.5 噸,約是一台普通小客車的重量。但如果要讓人類足以安全登陸火星表面,至少需要 20 噸的火箭或類似的航太裝置。

對 NASA 而言,這項耗資 9300 萬美元試驗,所展現出的技術潛能,正是讓火箭系統安全著陸在火星上的可能。

原因是 LOFTID 這套設備,就像一張由多層特殊織物製成的巨型碟狀氣囊、環繞在飛行器外圍,而寬達 6 公尺多的傘面能在降落過程產生更多空氣摩擦,使 LOFTID 像是巨型煞車,能協助更重的飛行器安全降落,且獨特材質能讓它承受時速近 3 萬公里、 1600 多度攝氏溫度的降落環境。

據《紐約時報》報導揭露整套 LOFTID 的詳細試驗過程:充氣前的 LOFTID,僅是塞在火箭裡 1.2 公尺寬、不到 50 公分高的圓柱體。當火箭開始進入軌道後,壓縮氮氣會使  LOFTID 逐漸充氣膨脹。

充氣後, LOFTID 看起來像是從火箭頂部彈出開花的蘑菇或雨傘。而在整個 LOFTID 「開傘」的過程中,為了增加穩定度,火箭會像陀螺,維持每分鐘 3 轉的慢速旋轉,直到釋放測試飛行器、開始進入穿越大氣層之旅。

不止上火星,充氣隔熱罩技術有望降低衛星回收成本

其實早在 50 年前,航太界就有過充氣隔熱罩技術(The inflatable heat shield technology )的點子,但當時還沒有具備足夠耐熱度及強度的材料。

據《SciTechDaily》報導 LOFTID 試驗的充氣隔熱罩,其編織纖維強度是鋼的 10 倍,而三層耐熱設計,從外層的陶瓷纖維,中間抑制熱傳導的絕緣層,都能防堵高溫破壞控制充氣的最內層纖維。

NASA 表示,過去 10 多年,當局針對充氣隔熱罩技術進行多次試驗,而這次 LOFTID 是該技術首次到低地球軌道飛行實驗,也是目前為止最大規模的試驗行動。未來該技術除了用於登陸火星,也有望應用在金星、土星的衛星等,另外同樣令人興奮的是,該技術同樣有助於回收低軌道衛星,或其他在地球大氣中的裝置。

《紐約時報》指出,近年許多新技術使得衛星發送至軌道的成本大幅降低,但要嘗試回收裝置,卻仍然是項棘手任務。目前一間從事充氣隔熱罩技術的新創公司 Outpost Space 已與 NASA 簽署合作,要在未來開發更多能將裝置、物品運輸往返太空的業務。

參考資料:紐約時報SciTechDailySpace.com,首圖來源:United Launch Alliance。本文提供合作夥伴轉載。