零重力水渦實驗登上國際太空站 台灣學生脫穎而出

2023-02-25

(中央社記者張璦桃園25日電)國際太空站內,日本太空人若田光一手拿看起來像是藍色熔岩燈的物體,用力一晃,仔細端詳變化,100多秒的實驗片段,並不是獵奇的黑科技測試,而是來自於台灣的大學生蔡志群,以高中科展題目為靈感,所發想的「零重力水渦」提案。

日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)發起「2022零重力實驗」(ATZG)活動,向亞太地區學生募集實驗提案,從201案海選出6個實驗,交由國際太空站(ISS)上的太空人執行,目前就讀國立中央大學太空科學與工程學系二年級的蔡志群,正是入選者之一。

蔡志群接受中央社記者訪問表示,大學一年級時,曾在學程課上聽國家太空中心工程師林信嘉介紹JAXA活動,比賽提案須以全英文撰寫,看似令人卻步的規定,反成了他參賽的「誘因」。

「當時考完微積分,想來練一下英文作文」,蔡志群笑說,於是以高中時期做過的水漩渦科展為基礎,發想出符合JAXA要求,簡單、新穎、視覺效果明顯的實驗計畫。

國立中央大學太空科學與工程學系學生蔡志群(圖),以「零重力條件下水渦」提案,入選日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)的「2022零重力實驗」(ATZG)活動。中央社記者張璦攝 112年2月25日

蔡志群表示,去年3、4月交出提案,原本以為會就此「石沈大海」,想不到6月收到入選通知,7月開始馬不停蹄與JAXA視訊會議,討論材料規格、步驟與進度等。由於沒跟外國人講過話,他在和JAXA開會前,甚至到校內語言中心「特訓」英文自我介紹。

儘管做足萬全準備,計畫總是趕不上變化,蔡志群說,由於COVID-19疫情,JAXA取消入選者赴日行程,但他也因此在去年11月,獲得與國家太空中心到越南參加「亞太地區太空機構論壇」(APRSAF)的機會,孰料後來日本之行恢復辦理,讓他得以在短時間內兩度出國見世面。

今年農曆春節前,蔡志群抵達日本茨城縣,他參訪的JAXA筑波太空中心,不僅是日本衛星整測、火箭技術研發、太空人培訓重鎮,他更在此實況見證太空人若田光一,親自執行他提出的「零重力條件下水渦」實驗。

「嚇一跳,就像電影裡演的,像NASA(美國太空總署)那樣」,蔡志群形容筑波太空中心地面控制室的規模,以及戒備森嚴的程度;隔著一片玻璃,他與來自日本、泰國、新加坡的其他入選者,觀摩地面人員與國際太空站(ISS)上的日本希望號(Kibo)實驗艙連線。

其實,若田光一拿著的,只是個重量不到200公克的水瓶、不是熔岩燈。蔡志群解釋實驗畫面,水在太空艙內,之所以看起來呈現油狀、布滿泡泡,是因為在微重力下,水分子之間的凝聚力會更明顯;把水染成藍色,則是為凸顯視覺效果以及更方便觀察。

蔡志群指出,在地面上大力搖晃裝滿一半水的瓶子,水會產生一個渦漩,不過,他預想,在太空微重力環境中,分別以縱軸和橫軸方式搖晃瓶子,水體會產生不同變化。

日本籍太空人若田光一(圖)今年1月在國際太空站(ISS),操作「零重力條件下水渦」(The Water Vortex in Zero Gravity Condition)實驗,提案者為台灣國立中央大學太空科學與工程學系學生蔡志群。(圖片來源及所有權者:JAXA/NASA)中央社記者張璦傳真 112年2月25日

將瓶身立直,以縱軸搖晃,產生的向心力,讓水貼著瓶壁旋轉,微重力狀態下的漩渦,形成「中空」的渦管;瓶身橫躺,以橫軸旋轉,水會分開集中在瓶子的左、右兩側,中間則有個大泡泡;這兩個實驗結果,都符合蔡志群預期。

「過去6個月,絕對是人生到現在最精彩的半年」,蔡志群表示,平時就有關注若田光一的動態,看他在離地表400公里外的國際太空站,操刀自己發想的水渦實驗,時隔一個多月,至今仍相當感動;經過一番洗禮,對「太空外交」等國際合作交流,也萌生了興趣。

此外,蔡志群在意外踏上的越南行,結識了系上教授張起維,他主動提起希望加入對方的「立方衛星」計畫,張起維欣然同意,讓年僅20歲的蔡志群,加入以研究生為主的團隊。

雖然不少讀太空相關科系的學生,畢業後就轉換跑道,蔡志群堅定要留在太空領域,他表示,國中時看「科學人」雜誌,讀到有關探測土星的卡西尼─惠更斯號(Cassini-Huygens)等文章,就燃起了對宇宙的嚮往,未來目標是拿獎學金出國攻讀博士學位,學成後繼續研究衛星。

蔡志群說,「太空看不到界線,投入這個產業,感覺像走在人類前端,光想到這一點,就很興奮」。

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