报道|郑美励   图|陈竺博渊、ESS提供

2020年12月21日上午11时40分左右,在许多人并未察觉之下,马新两地企业及学术机构携手合作进行了一次火箭发射活动。这也可能是东南亚地区首枚由私人企业研发并采用混合燃料的低空火箭。

说到火箭发射,大多数人联想到美、中、俄、日等国或者是马斯克的Space X、贝佐斯的Blue Origin,而马来西亚发射火箭?!不得不说令人惊讶万分。

事实上,来自新加坡的航天科技(Space Tech)新创企业Equatorial Space Systems(简称ESS),在大马籍技术顾问陈竺博渊博士的穿针引线之下,与玛拉工艺大学、MTC Engineering公司合作,去年底在霹雳成功发射了一枚长2.5米、飞行高度达1200米的低空火箭(Low Attitude   Demonstrator)。

从门外汉角度来看,此火箭比新闻中常见的火箭来得迷你而且飞行高度不高?

这么想也没错,不过这次发射具备几项意义,包括:

1.马新合作。新加坡有技术、大马有空地有人才而且获得政府批准,促成两地企业合作的美事。ESS总执行长兼创办人西门格沃兹( Simon Gwozdz)指出,单打独斗很容易碰到瓶颈,共同合作才是王道。

2.商业化。这枚火箭其实是原型(Prototype)而非最终成品,而且本次实为一次试射。西门表示,试射成功为该公司往后的商业发射创造有利条件。 这间以成为东南亚版Space X为目标的新创企业,计划今年内以同样技术推出飞行高度逾250公里(注)的次轨道太空火箭(多用于科研实验)——即飞行至一定的高度后会减速并降陆地球,但长期而言如同Space X般,用火箭携带卫星升空并发射至太空轨道运行才是他们的终极目标。

3.技术创新。西门直言,火箭的燃料性能越强可以让火箭飞得更高更远,这枚只有2.5米的火箭是预算有限下的成品,硬体成本是3万美元(约12万令吉),不算贵但值得庆贺的是在推进和燃料技术上的创新。

注:从地面飞行100公里即达到太空边缘,一般民航机飞行高度为10公里。

混合燃料成分组合

就如汽车有油电混合动力驱动,ESS这枚火箭采用了由“固态燃料+液态氧化剂”组成的混合动力燃料来发射,一般称为混合式火箭。

西门格沃兹指出,早在1930年代便有混合式火箭存在,这类火箭具备更高安全性但碍于固态燃料成分组合而在发射火箭时要嘛“火力”不够强大或不够稳定。

但ESS的总技术长解决了这个困扰混合式火箭的技术问题,因此上述火箭在性能方面既具备与固态火箭和液态火箭竞争的能力,却没有固态火箭带来的风险,也没有液态火箭带来的挑战和复杂性,“这是我们带来的价值,低空火箭是首次在飞行条件下对这种固体燃料成分进行测试,这不仅仅只是在东南亚某个地方发射火箭,我们确实带来一些技术创新。”

把劣势转优势

从燃料/动力来区分,火箭除了有混合式火箭,还可分为固态火箭和液态火箭。顾名思义,固态火箭应用固态燃料和固态氧化剂,西门指出,这个系统很简单直接且容易打造,但具备高危险性和易爆炸,次轨道太空火箭普遍使用这类火箭技术,而液态火箭则是应用液态燃料和液态氧化剂,成本高昂且复杂但较为安全,被许多公司广泛使用。

而他选择混合式火箭,与环境有关。在欧美地区,自制火箭或者说办火箭俱乐部易如反掌,但东南亚地区缺乏这种环境,可选择的材料也有限。他所使用的固态燃料和液态氧化剂的成分在马新一带属于可自由购买,没有被政府列为管制品/违禁品,他笑言这是把劣势转为优势,带来更安全的火箭发射技术。

迷你卫星市场庞大

航天科技新创企业令人联想到“烧钱”。的确,如此前沿的科技,口袋没有一定深度难以应付初期研发,但Space X的先例证明民间企业进行商业火箭发射是可行的,而且不愁没有投资者。

西门格沃表示,这是一个商机庞大的市场。他指出,商用火箭的主要功用是把卫星送上太空。而卫星的价值在于收集资料和传送资料,帮助人类更加了解地球表面、提供更好的网络连接(尤其是在网络连接不好的地方,例如马斯克的星链计划(Starlink)便是透过发射卫星提供覆盖全球的高速互联网服务)。

随着科技的进步与发展,卫星越来越迷你但功能越来越强,再加上人们可以购买到价格可负担的各种零组件,越来越多小型卫星正在建造中,许多市场观察者预测在未来8年内至少会有8500枚小型卫星(500公斤以下)升空,而这需要许多火箭把卫星送上太空,“从商业的角度来说,这是蓝海甚至是深海。”

地势优势节省燃料

他透露在现阶段唯一提供小型卫星发射服务的企业是Rocket Lab,每次发射火箭载送重约250公斤小型卫星上太空,而这也是ESS计划率先进入的市场。

“现今只有一家公司成功并定期提供小型卫星发射,我预料今年会有至少4家企业成功发射小型卫星,但这不足以满足市场庞大的需求,”而除了市场的庞大需求,ESS还具备另一个优势:东南亚地区、赤道线上。

陈竺博渊解释,越靠近赤道进行火箭发射越节省燃料,而且有更多的发射角度可供选择,从地理位置来说,大马是适合进行火箭发射的地点,“太阳从东边升起西边落下,地球从西转到东,在赤道地区发射,地球的转动会帮助你把火制箭抛到太空里,就可以省下很多的燃料,也能提高火箭的载重量。”

市场上可以有无数卫星发射服务供应商,但集中在欧美和东北亚。西门格沃指出,如同ESS般位于东南亚地区、赤道线上而且具备发射火箭能力……基本上没什么竞争者。更何况,火箭科技属于高度敏感科技(可当成武器使用),受各国管制,即使赤道是最佳发射位置也不可能从外国把火箭运来大马发射,他指出这也为ESS的成长带来机会。

他坦言,现在不做,更待何时?!“时机正好,商业潜能也支持着我们的努力,我们也为本区域提供一个诱人的机会。如果我们现在不做,总有一天会有其他人做,所以,没理由现在不做。”

“大马能”精神研发计划

陈竺博渊除了促成ESS与大马企业和学术机构进行合作,更协助ESS设计上述火箭整体外型以及内部的重量布局等。同时,他也是Boleh Rockets的创办人。

响往自由和探险,从小就有着探索太空梦的他在长大后没有放弃自己的梦想并报读航空般天工程系,“每次读探险小说都很想体验类似的生活,但是在现代社会根本没法探险,除非你走向航空航天探索太空,这是走在科技前沿,类似探险,非常有意思。”

早在2011年冬天,在美国深造期间他便以Boleh Rockets的名号展开一系列为追求“Malaysia Boleh”精神的火箭研发计划,在数年内Boleh Rockets从美国南部发射了第一枚近2米高的Boleh 1火箭,第二枚近音速飞行的小型Boleh Mini火箭以及第三枚5米高的超大块头的Boleh 2火箭。

“美国有很多大学有火箭、无人机的学生俱乐部,当时以大马人的角度来说也觉得不太可能,所以就去火箭俱乐部看看,结果做了火箭还真的飞了起来,就有了Boleh 1火箭和后面的火箭。”

火箭3大类

他解释,火箭大致上可分为3类。第一类是入轨火箭,发射成功后把人类、卫星送入太空进入永久的太空轨道运行;第二类是不能入轨的太空火箭(suborbital space rocket,又称次轨道太空火箭),这种火箭飞行高度超过100公里(达到太空边缘)后会继续上升但关闭发动机之后就会减速并降落在地球,主要功用是进行科学实验或用作导弹功能等。

第三类是非入轨也非探空火箭(即低空火箭,在美国又称为高能量火箭),发射后会飞越好几公里甚至100公里高度并在燃料耗尽后重新降落地面,Boleh Rockets和ESS便属于这种低空火箭,主要用途是示范新科技和验证一些工程设计等等。

持续探索太空梦

陈竺博渊目前在台湾阳明交通大学机械系执教,除了继续研发火箭他也希望能串连东南亚、台湾各地的志同道合者,集众人之力制造升太空的火箭,一圆太空梦。

他指出,大马人无需对于大马发射火箭感到惊讶,因为早在90年代我国的一些大学已展开发射小型火箭的计划。但当时“新太空竞赛”还没启动,这些计划也未能持续下去。

如今已来到全新的时代(国际间新一轮太空竞赛活动已开启),也有许多对火箭有经验或充满热衷的人陆续从欧美返马,在他看来如今是距离梦想成真最近的时代,关键在于是否要把握机会并实现!

需要大量人才

当然,要发展上太空的大型火箭需要大量人才,他以私营航空航天和小型卫星发射服务提供商Rocket Lab为例指出,该公司有数百名员工,这还未计入其他提供协助的外来人材在内。“人才方面当然需要,但是这是供需的问题,如果没有公司就没有人才,没有人才也没有公司,所以这是一步步的建起来的。”

在他看来,若要提高国家及国人对火箭的重视,是时候开始“热身”——尽量推广并有较多的火箭相关活动、让监管机构逐渐了解、熟悉并接纳,而上述发射计划的意义除了科技创新也包括让监管机构开始认识、习惯和接纳,“一旦建立起来,就可以开展更大型更有趣的项目。”

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