• 宇宙迷宮 │ 騰空創舉 (李偉才)

  • 發布日期:2021-04-24 10:00
  • 宇宙迷宮 │ 騰空創舉 (李偉才)

 

考考大家,1903年 12月17日這個日子,和 2021年 4月19日有什麼共通的地方呢?

除非你是「航空/太空」發燒友,否則腦裡多會一片空白。答案揭曉:前者是人類在地球上首次實現「重於空氣的飛行」(heavier-than-air flight),而後者則是人類首次在另一個天體上實現「重於空氣的飛行」。

即使大家不是航空發燒友,應該也聽過美國萊特兄弟(Wright Brothers)發明飛機的歷史。1903年12月17日,由兩人所製造的飛機,在螺旋槳的帶動下成功在美國北卡羅來納州的小鷹鎮(Kitty Hawk)起飛。雖然只是飛行了12秒和36.5米(120英尺),卻開啟了人類的「航空時代」(Age of Aviation)。

無論在和平時期還是戰爭時期,這個成就帶來的影響是巨大和深遠的。令人驚訝的是,不足120年後,人類便將這個成就延伸至另一個天體 — 火星。

美國太空總署(NASA)火星探測器「毅力號」(Perseverance)於2020年7月30升空,並於2021年2月18日成功降落火星表面。但跟以往的探測器不同,「毅力號」運載的不是一輛「火星車」(Mars rover),而是一架特製的直升機「機智號」(Ingenuity,又譯作「獨創號」)。約兩個月後,在完成了一切檢測和評估之後,重1.8公斤的「機智號」終於在4月19日啟動升空,然後再平穩地降落。

這次飛行雖然只是維持了39秒而高度只達3米左右,在人類太空探險的路道上卻有著重大的意義。它證明了只要別的天體擁有大氣層,我們便可以用飛機作交通工作在它的表面活動,而不必依靠極其費耗燃料的火箭推進。

讓我們先回顧一點歷史。上文用了「重於空氣飛行」這個詞語,是因為在飛機發明之前,人類已經懂利用熱氣球(hot-air balloon)飛上天空。但這種「輕於空氣」(指總體重量較諸同等體積的空氣而言)的飛行只能隨風漂蕩,速度和靈活性都很受限際。能夠研制出高速並可控的「重於空氣」的飛行器,一直是發明家(及至全人類)的夢想。有趣的是,著名物理學家威廉‧湯姆森(William Thomason)— 即開耳文勳爵(Lord Kelvin),今天一個冷氣機品牌 Kelvinator便以他命名 — 曾於十九世紀末聲稱,「重於空氣飛行」是永遠無法實現的。他萬萬料不到,不出十年,他的論斷便被推翻。

這趟誤判(以及其他類似的例子)促使了科幻大師克拉克(Arthur C. Clarke)說:「如果一個德高望重的科學家說一樣事物有可能,他很大機會是對的;但如果他說某一事物屬不可能,那麼他很大機會是錯的。」(另一著名例子是物理學家盧塞福說原子能的開發永不可能。)

回到「機智號」的創舉之上。這趟飛行的最大特點,是火星的大氣層非常稀薄,以至表面的大氣壓力(atmospheric pressure)只有地球的1%左右。也就是說,要以螺旋槳的動力騰飛空中絕非易事。「機智號」採取了上、下兩層的雙車葉反向轉動設計,車葉轉動的速度是每分鐘2,500次,比起地球上的直升機和無人機(drone)的快5倍之多。

最後要一提的是,「毅力號」還運載了一小片有過百年歷史的帆布。讓我賣個關子,請猜猜這片帆布是來自哪兒的?

李偉才

科普達人

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