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林宏文專欄
台灣之光!美國太空港盃火箭競賽 陽明交大團隊勇奪亞洲第2──陽明交大機械系助理教授陳竺博淵&Formosan Fox隊長林育瑄&徐華佑專訪

陽明交大一群機械工程系的熱血大學部學生,今年六月底參加全球最大校際火箭工程競賽美國太空港盃,這是台灣首次參與這項競賽,最後在46組參賽隊伍中取得第19名,在亞洲國家排名第二,成績也超越以航太著名的美國普渡大學。團隊指導老師機械系陳竺博淵助理教授表示,這個比賽今年進入第15周年,成為全球愛好火箭研究的盛事,意義也相當重要,而學生結合「專業實作」、「創新思考」、「學術融入」三面向,運用課堂所學專業,加上對研究及實作的高度熱情,過程中發想出許多令人驚豔的靈感。


參與這項競賽須達到兩個目標。第一是將火箭載4公斤酬載發射至1萬英尺高度,第二是能夠成功回收火箭,包括使其外型、結構、搭載物不損壞。陽明交大「 Formosan Fox」 11名學生,去年十月和151隊來自於全世界的團隊競爭並通過海選,也和馬來西亞、泰國的姊妹隊互相交流合作。今年六月赴美國新墨西哥州沙漠地區參賽,在沙漠少見突發的雨季中,最後完成這兩項目標,並藉由這項國際比賽,和來自各國的工程領域大學生交流、學習。隊員們從設計發想到製作,遇到問題再回頭修改的過程,讓大家都經歷了深刻的學習及成長過程。

跳出課本 走進沙漠真的DIY火箭

陳竺博淵:美國太空港盃的比賽,我們要飛到一個很遙遠的國家去,然後每天還要開將近一個多小時的車到無人的沙漠中間,發射將近3米長的火箭,還要發射到一萬英呎。

要從課本裡面學到的理論,把他轉成一個真實的產品做出東西來,真的是不容易!我們整個計畫分了兩個階段:2021年初開始,透過機械實作統整性的課程,開始做之後就發現真的很不簡單,而且火箭他不只大,還必須要很輕,所以是複合材料的管子,做了之後才發現這個管子國內買不到,一開始都得自己動手做。

準備過程中的確有很多我們沒有意識到的問題,這次太空港盃整個過程中,我們學到最重要的一個是,一支火箭或任何的產品,他的設計過程你可以想像把他分成有設計,有畫工程圖,有製造原型機樣品,有測試等等,通常還沒有經驗的時候,我們會把這幾個過程用同樣的時間來分配,但經過太空港盃之後,我們發現這完全是不正確的,其實整合跟測試的最後階段,可以足足花上你一半的時間。

林育瑄:我們從大概12月左右開始做整支火箭的設計,開始的時候雖然經過了前面一年到半年的時間去設計一款原型火箭,但是真的到比賽又面臨很多不同的情況,像我們原本使用的玻璃纖維沒有那麼難加工,但比賽使用的材料就比較難加工,甚至花了兩三個禮拜都找不到方法去處理,也因為這樣我們的製作期間也有點延宕。

徐華佑:我負責的部分是recovery,這部分主要是要讓火箭能夠安全的從一萬英呎降落到地上,我們要準確的偵測他什麼時候開傘,把降落傘打開。我和我的組員就是要設計整個開傘的結構,還有讓他如何在對的時間還有對的高度進行開傘。

陳竺博淵:整個計畫來講募款的確是有一定的難度,火箭技術可能佔50%,然後運送火箭這些佔50%,募款又另外佔50%,所以整個是超過100%的難度!募款的部分,當學生要挑戰這些事情的時候,幸虧大家都很樂意跳出來幫助我們,最早的就是台灣的繪圖公司AUTODESK、國家太空中心,學校的研發中心等等,以及很多跟校友有關的公司都給予很多的幫助。

火箭發射比賽在比什麼?過來人說……

徐華佑:他會按照我們的工程設計理念,去看我們有沒有照理念設計我們的火箭,然後目前進度到哪邊,一開始的評鑑是這些我們寫的內容,還有邏輯是否正確。

到會場之後會經過安全檢測跟評分,然後會有裁判來聽取我們的簡報跟看火箭組裝的狀況,以及裡面的內容物,看我們團員能不能用正確的邏輯來跟他們介紹。

最後發射的高度是一萬英呎,他會看我們發射的過程中,我們裡面的電腦紀錄的氣壓是否跟一萬英呎接近,最後是開傘,有沒有降落,以及降落傘回收有沒有損傷,以及之後是否可以再使用,這也是很重要的一個評分標準。

這個火箭還有一個項目是「要能夠載四公斤」的物體上去,也在別隊有看到一些很棒的設計,他從地面載物體上去之後,可以地面遙控在太空分離出去一台無人機,這是非常酷的一件事情,還有上面用VR眼鏡看到火箭發射跟降落的情形的,都非常有創意。

林育瑄:這次比賽非常注重設計的過程有沒有符合一般工程的規定標準等等,我看到一組隊伍很特別,他們做了導流的設計讓火箭更穩定,還放了一塊「模型頸椎」在火箭裡面,去測試人類如果上去會不會受傷之類的模擬,非常的特別。

火箭不遠!千里始於足下

林育瑄:在還沒有出發之前,一切都是未知數!我們都覺得就是把我們的火箭發射出去,這樣就結束了。但是真的到了國外去比賽看到其他隊伍之後,我才發現彼此都有一種互助精神,大家都會希望每個隊伍都用最好的狀態去比賽,所以我們都會對彼此伸出援手互相幫助,這是我學到跟台灣很多比賽不一樣的點。

給之後同學的建議,不要覺得火箭這塊離你們很遠,因為台灣現在漸漸在發展太空產業,所以有很多方向都跟火箭有關,可以多多去嘗試,火箭這塊有興趣就可以去碰,也許會對之後未來是一個加分。

另外,我在那邊看到外國學生對分享自己的東西是非常有自信的!台灣的學生可能就會比較卻步,不太敢講這東西是自己做的,相對比較扭扭捏捏。對於未來我會建議以後的學生要敢於作夢,想嘗試就去做。我自己以前是做細胞實驗,現在又來做火箭,每個人對未來都可以勇敢做夢多方嘗試,因為你不會知道未來會做到什麼。

陳竺博淵:很多學生都誤以為大學只是高中的延伸,只是來得到一個文憑,我以為這不是大學可以給的最好的價值,大學本身他只有一部分是教書,另一部分是做研究,從中最能看到就是創新的價值成分跟精神。在旅途之中不斷的看到新的東西,才有新的IDEA,才有新的創新的東西。