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睽違 5 年再集資,ARRC 主任吳宗信打造台灣火箭的最後一哩路

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和前瞻火箭研究中心主任吳宗信見面這天,他行程滿檔。前一個會議延遲,採訪晚了 25 分鐘才開始。好不容易坐下來喝口水,他又想起今天還沒空去洗手間,匆匆起身離去。趁我們在準備拍攝器材時,他抓緊時間為自己泡了咖啡,嘴裡叨唸著:「我今天 7 點就來辦公室了,半天喝 3 杯咖啡,我真的欸死。」(編按:應為「累死」。

研究室的陽台有一張躺椅,供他小憩時使用。但助理告訴我們,五月中疫情趨緩以來,他四處趕場演講,恐怕已好一陣子無法睡午覺。「我現在是老灰仔啦,中午不瞇 10 分鐘不行。」他自嘲。眼前的中年男子一臉疲憊,但說起火箭,他眼神有光、中氣十足,彷彿成了另一個人。

(ARRC 團隊成員。圖片來源:ARRC 提供)
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56 歲的吳宗信是交通大學機械工程學系特聘教授,他更為人知的另一個稱號是「火箭阿伯」。2014 年,由吳宗信帶領、多校共同組成的前瞻火箭研究中心(Advanced Rocket Research Center,縮寫為 ARRC)成功發射大型火箭 HTTP-3S。為了籌措後續研究經費,團隊發起群眾集資,獲得超過 4,000 人響應。2020 年,同一團隊再次發起群眾集資,計畫發射技術更進階的 HTTP-3A 火箭,證明台灣太空產業的實力。

5 年繞了一大圈,更確定「台灣沒問題」

火箭研發的終極目標,是開發出運送衛星進入繞行地球軌道的太空載具。衛星繞行地球可以回傳網路、電信訊號、進行大範圍的探勘地表、搜集氣候資料,應用範圍廣、商業價值極高。台灣因為沒有自己的衛星載具,每次衛星試射都必須委託國外的火箭公司代為發射,成本高達數億台幣。

HTTP-3S 火箭屬於探空火箭,可以搜集短期太空資料。(圖片來源:ARRC 提供)
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過往,ARRC 試射的 HTTP 系列火箭都屬於探空火箭。發射後僅停留在空中 5-16 分鐘,只能回傳即時觀測的資訊,無法送衛星入軌。但團隊最新研發的 HTTP-3A 則是可以姿態控制的「類衛星載具」,不僅能飛上太空,還可以控制運行的方向。一旦開發成功,台灣離真正的衛星載具又更進了一步。團隊比喻,兩者差異就像玩具迴力車和先進的自動駕駛車,技術難度判若雲泥。

兩次集資相隔 5 年,火箭科技的進展飛速,人的改變亦是。說起過去 5 年間的人事變遷,吳宗信坦言,僅管 HTTP-3S 發射成功,群眾集資也順利募得超過 1,200 萬,然而整體來說,團隊所獲得的資金仍不足以完成後續研究。加上當時幾位跟隨他多年的學生即將畢業,長期累積的技術可能瞬間歸零。2016 年,他決定從大學借調,帶著一群學生創辦研發商用火箭的民間公司「晉陞太空科技」。兩年後卻因和其他成員理念不合,不得不離開自己一手創辦的公司。

在業界走過一圈後回到學校,讓吳宗信對 MIT 火箭更有信心。(攝影:羅晴)
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「以前在學校做的事都很 pure,研究 fail 也沒關係,人家都說我們是象牙塔裡的學者。創辦晉陞讓我從社會幼稚園拿到社會小學的畢業證書。」吳宗信說。創業結果雖不盡如人意,卻讓他得到寶貴經驗。商業公司緊湊的步調不僅大幅推進技術研發的進程,更讓他接觸不同類型的廠商。他發現,台灣製造業已有能力打造火箭所需的各種精密元件。「本來我沒信心,但在外面轉一圈後我放心了。台灣百分之百沒問題。」

HTTP-3AT 飛行測試畫面。(圖片來源:ARRC 提供)
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寶島台灣天時地利人和,圓夢只差最後一哩路

火箭實驗的失敗率極高,從 2008 年起,ARRC 試射 20 多次,火箭爆炸解體、地面墜毀、無法回收的次數不勝枚舉。最近一次 HTTP-3AT 繫留懸浮飛行測試,團隊寄與厚望,希望火箭能停留在空中超過 30 秒,驗證團隊控制混合式火箭的實力。由於世界各國皆是以液態火箭引擎做類似的測試,台灣此次測試若能成功,代表 ARRC 團隊在控制混合式火箭引擎領域已是世界第一。可惜結果仍沒有想像中簡單,火箭甚至因控制問題在空中斷成兩節。

圓夢之路一波三折,但吳宗信並不擔心,「Failure 對做火箭來說是正常的!」火箭上裝有多顆回傳資料的感應器,不論飛行測試結果如何,都能讓團隊獲得珍貴的數據,作為日後改良的依據。吳宗信舉例,2008 年他在交大開設「類蔗糖火箭」課程,和學生一起製作 50 公斤以下的小型火箭。初期火箭根本沒有推力,一點就爆炸。不過 10 年的時間,ARRC 雖然仍在學術界,已有能力製造 3,000 公斤推力的大型火箭引擎。每次失敗,都會讓團隊離成功更進一步。

台灣的地理位置得天獨厚,很適合發射火箭。圖為 HTTP-3S 在台灣東部發射畫面。(圖片來源:ARRC 提供)
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更重要的是,台灣擁有發展航太產業得天獨厚的先天優勢。以地理條件而言,台灣靠近赤道、自轉速度快,有利於火箭運行。島國面海,試射不必擔心侵犯他國邊界。再加上完善的高科技產業鏈,能提供製造火箭所需的技術資源。

吳宗信指出,火箭的結構複雜,動用的精密元件多達萬個以上。大學工學院所有科系的專長,舉凡機械、電機、電子、資工、通信、材料、化工,在火箭製程中全都派得上用場。此外,台灣面積不大,人脈關係緊密。需要任何資源,一通電話就能接上線。

「台灣的產業別真的很廣,什麼死人骨頭都有。」他以火箭發動機的噴嘴為例,火箭在發射過程中,噴嘴溫度會高達 2,000 多度,很容易爆破。就在他為材料發愁時,有針織機廠商主動在航太展上接洽他,表示自家生產的編織機可以處理耐高溫的 3D 碳碳複合編織材料。這些廠商或許默默無名,卻擁有和國際接軌的優秀技術,且成本相對低廉。他直言:「台灣是全世界最好的地方。我是美國人一定來台灣做火箭,用 1/5 的價格就可以做出跟國外一樣的東西。」

一支 MIT 的火箭,是台灣國力的證明

為什麼打造台灣製造的衛星載具如此重要?「有能力把東西送到外太空中你想去的位置,表示這國家的國力跟別人是不同等級的。」吳宗信指出,目前全世界有能力自行發送衛星載具入軌的國家、地區僅 13 個左右。今(2020)年 5 月,美國太空總署(NASA)和火箭公司 SpaceX 合作,成功發射太空船將人送上太空。從此,美國不需再仰賴俄羅斯的協助,就能讓太空人往返國際站。火箭的戰略意義可見一斑。

試射火箭的意義除了展示國力,吳宗信更提到,全球太空經濟正在崛起。衛星從外太空所回傳的資料,可以運用在通訊、農業、商業、地表監測上。發射成本愈低、頻率愈高,帶來的金流就愈可觀。未來,航太產業甚至還可能推出太空旅行,將觀光客送往太空站。美國媒體《Quartz》預估,太空產業的產值高達 4,000 億美金(約新台幣 12 兆元),知名企業 Amazon、Apple,都已開始投資相關研發計畫。台灣想在全球市場上佔有一席之地,現在正是最好的時機。

儘管技術和相關產業鏈都已到位,但吳宗信指出,台灣要發展航太產業還有一個最大的瓶頸:「缺摳摳(錢)!」火箭實驗曠日費時,即使是 SpaceX 都花了近 9 年的時間,才成功將衛星送上太空入軌。一般投資人往往希望盡快回收成本,不願意長期投資。且研發團隊要穩定運作,需要聘請多位正職人力。ARRC 目前有 15 位正職研究員,每年光人事開銷就超過 1,500 萬台幣。政府計畫補助的金額僅夠支付研究費用,資金缺口不小。

過去幾年,吳宗信多向自己的私人人脈募款,補足中心的財務缺口。但今年受到疫情影響,景氣變差,募款也受影響。他坦言,中心財務確實面臨困難。「本來都是我去外面拋頭露面,跟人家拜託。今年環境不好,朋友也有壓力。除了替廠商拍廣告賣老臉,替 ARRC 賺贊助費以外,希望社會大眾可以繼續支持我們,積沙成塔。」

群眾集資帶來能見度,點燃火箭飛上天的動力

回顧 5 年前的集資經驗,吳宗信認為,除了資金以外,群眾集資更重要的意義是為計畫帶來能見度。「有時候你的想法,政府或是企業都沒辦法 buy,因為你可能跑得太前面。但一個社會總是有些人和你的想法較同步。透過群眾集資,他們會找上你。」他指出。2015 年和貝殼放大的合作,讓社會大眾認識了 ARRC 的一群熱血師生,也在短時間內為計畫帶來了人才、技術等意想不到的資源。

對於台灣產業的未來,吳宗信很有信心。ARRC 目前研發的 HTTP-3A 雖然體積較小、還無法載衛星入軌,但其所有基本結構,包括引擎推進系統、航電系統、火箭結構、通訊系統,都和真正的衛星載具相仿。若後續資源到位、開發進度穩定,最快明年 HTTP-3A 就能在姿態控制的前提下垂直發射,上升到 100 公里。再過 2、3 年,就有希望看到 MIT 的衛星載具飛上太空。

「我們的故事,不會是集資成功就結束了,後面還有很多 amazing 的事情會持續發生。」說起火箭夢,吳宗信的語氣堅定中帶著驕傲,「我們要讓大家知道,台灣可以做很多外人想像不到的事,讓全世界的人眼睛『金』起來!」。

本文授權轉載自群眾觀點,作者:陳莞欣

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