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太空科技的滥觞

  • 林一平

图一:收藏于中华电信的通讯卫星模型

今日我们谈第六代无线通讯,主角之一是低轨道、低成本的通讯卫星。通讯卫星(Communications Satellite;COMSAT)是用于电信的人造卫星。图一是收藏于中华电信的通讯卫星模型,当中图右为Intelsat-3卫星,设计寿命5年,造价530万美金。

通讯卫星的原始构想来自于科幻小说大师克拉克(Arthur Charles Clarke,1917~2008年;图二) 。他于1945年在《Wireless World》这份杂志上发表文章“Extra-terrestrial Relays”陈述通讯卫星的概念。他提出以火箭发射卫星到地球轨道上,当作接收和反射地面信号的中继站,实现远距离通信。他特别建议布建3颗等距离的同步卫星,组成全球通信网,并提出杀手应用(Killer Application),利用卫星同时向几个地区转播广播节目。

克拉克的理论受到两个人的影响:前苏联的齐奥尔科夫斯基 (Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky,1857~1935年;图三)及奥匈帝国的波托西尼克(Herman Potočnik,1892~1929年;图四)。齐奥尔科夫斯基与波托西尼克的影响层次不仅只于通讯卫星,更涵盖火箭技术及外太殖民等议题。齐奥尔科夫斯基小时候因病失聪,被拒绝进入小学念书。他只好自我教育,独自到图书馆找书念,之后担任高中数学老师。他受到凡尔纳(Jules Gabriel Verne,1828~1905年)的影响,开始研究太空科学,并于1929年出版一本书《Space Rocket Trains》,倡导多节火箭(Multistage Rocket)的概念,奠定火箭航行的理论基础。齐奥尔科夫斯基被归类为「怪博士」之流,大部分研究被当时的人们认为不切实际(例如设计外太空殖民地的食物养殖)。不过他的想法影响后世科学家,被称为「火箭之父」。

另一位太空科技先驱波托西尼克出身军校,专长为铁路及桥梁工程。他参与第一次世界大战后,因结核病于1919年除役。退役后他到维也纳大学拿了电机博士学位,却因结核病痼疾,找不到工作,也娶不到老婆。1925年他开始研究火箭及太空科技,并于于1929年出版《The Problem of Space Travel》一书。他在同一年贫病交迫,仅37岁便英年早逝。他往生之后,著作风靡了30多年,被认为是研究人类长期居住外太空的权威。

齐奥尔科夫斯基和波托西尼克不但影响了克拉克的想法,也影响到美苏太空争霸战的两位关键人物:布劳恩(Wernher von Braun,1912~1977年)以及科罗莱夫(Sergei Pavlovich Korolev,1907~1966年)。美苏在太空竞争上有极为戏剧性的过程。由于科罗莱夫的贡献,苏联一路领先美国,最后却因为科罗莱夫早逝,被美国捷足先登的上了月球。这个故事告诉我们,起始输不算输,最后赢才是赢!

图二:克拉克(Arthur Charles Clarke,1917~2008年)。林一平绘
图三:齐奥尔科夫斯基(Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky,1857~1935年)。林一平绘
图四:波托西尼克(Herman Potočnik,1892~1929年)。林一平绘

现为交通大学资工系终身讲座教授暨华邦电子讲座,曾任科技部次长,为ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究兴趣为物联网、行动计算及系统模拟,发展出一套物联网系统IoTtalk,广泛应用于智能农业、智能教育、智能校园等领域/场域。兴趣多元,喜好艺术、绘画、写作,遨游于科技与人文间自得其乐,著有<闪文集>、<大桥骤雨>。