WEBVTT

00:00:07.400 --> 00:00:10.906
想到太空船，你可能認為長成這樣

00:00:10.906 --> 00:00:13.414
或這樣，或者是這樣

00:00:13.414 --> 00:00:15.017
以上太空船的共通點是什麼?

00:00:15.017 --> 00:00:19.456
綜合以上是其體型巨大，因為要搭載人員、燃料

00:00:19.456 --> 00:00:22.758
各類物資、科學儀器

00:00:22.758 --> 00:00:26.414
甚至罕見情況下，足以摧毀行星的雷射

00:00:26.414 --> 00:00:31.231
但是，新一代真實世界的太空船實際上可能很小

00:00:31.231 --> 00:00:35.403
這裏講的大約是可以放進你口袋的大小

00:00:35.403 --> 00:00:40.708
想像發射一群這麼小的微太空船進入銀河

00:00:40.708 --> 00:00:43.215
它們可探索遙遠的恆星及行星

00:00:43.215 --> 00:00:46.331
攜帶著複雜的電子感應器

00:00:46.331 --> 00:00:50.027
能從溫度、宇宙射線等測量各種資料

00:00:50.027 --> 00:00:51.792
你可部署上千台這樣的微太空船

00:00:51.792 --> 00:00:54.886
其成本和一次太空梭任務相當

00:00:54.886 --> 00:00:57.229
卻可大量增加

00:00:57.229 --> 00:01:00.058
我們從宇宙蒐集的資料量

00:01:00.058 --> 00:01:02.364
個別而言，每台微太空船是消耗品

00:01:02.364 --> 00:01:04.715
其意謂我們可將之送到高風險環境

00:01:04.715 --> 00:01:08.468
這比發射數十億元的火箭或探測器還划算

00:01:08.468 --> 00:01:13.421
目前，已有數百個小太空船圍繞地球軌道

00:01:13.421 --> 00:01:14.960
拍攝外太空照片

00:01:14.960 --> 00:01:16.436
蒐集各種資料

00:01:16.436 --> 00:01:19.868
例如，地球大氣層內細菌的行為

00:01:19.868 --> 00:01:23.177
和電磁信號，以幫助地震預測

00:01:23.177 --> 00:01:28.477
想像微太空船若能飛越地球軌道
我們將可獲得更多

00:01:28.477 --> 00:01:32.393
這正是許多機構，例如NASA，想作的事

00:01:32.393 --> 00:01:36.334
送出微太空船偵察可居住的行星

00:01:36.334 --> 00:01:41.161
和觀察一些地球無法研究的天文現象

00:01:41.161 --> 00:01:45.924
但是，這麼小的太空船
無法攜帶大引撆或數噸燃料

00:01:45.924 --> 00:01:48.841
所以太空船要如何推動自己?

00:01:48.841 --> 00:01:53.744
顯然，微太空船需要微推進器

00:01:53.744 --> 00:01:55.602
在很小尺度上

00:01:55.602 --> 00:01:58.597
一些熟悉的物理定律並不適用

00:01:58.597 --> 00:02:02.934
尤其是日常的牛頓力學不再有效

00:02:02.934 --> 00:02:06.982
平常可忽略的作用力變得強而有效

00:02:06.982 --> 00:02:11.089
這些力包括表面張力和毛細管作用

00:02:11.089 --> 00:02:13.698
這些現象支配一些小物質的運作

00:02:13.698 --> 00:02:19.412
微推進系統可駕馭上述作用力而驅動太空船

00:02:19.412 --> 00:02:21.636
一種可能的運作方式

00:02:21.636 --> 00:02:26.251
稱為微流體電噴灑推進法

00:02:26.251 --> 00:02:28.214
這是一種離子推進器

00:02:28.214 --> 00:02:32.686
作法為噴出帶電粒子，以產生動能

00:02:32.686 --> 00:02:36.338
NASA的噴射推進實驗室開發出一種模型

00:02:36.338 --> 00:02:39.485
每邊只有幾公分寬

00:02:39.485 --> 00:02:40.813
其工作原理如下

00:02:40.813 --> 00:02:46.199
此郵票大小的金屬面板配有一百根細針

00:02:46.199 --> 00:02:50.631
其表層塗有低鎔點金屬，例如銦

00:02:50.631 --> 00:02:53.589
一個金屬網格置於細針上方

00:02:53.589 --> 00:02:57.579
再於網格及面板之間設立電場

00:02:57.579 --> 00:03:00.752
當面板受熱，銦開始鎔解

00:03:00.752 --> 00:03:04.966
毛細管作用將把液態金屬吸上細針

00:03:04.966 --> 00:03:08.116
一方面電場牽引鎔化金屬上升

00:03:08.116 --> 00:03:10.910
另一方面表面張力將其拉回

00:03:10.910 --> 00:03:14.210
造成銦變形成圓錐狀

00:03:14.210 --> 00:03:16.428
針尖的小半徑

00:03:16.428 --> 00:03:21.181
可讓電場克服表面張力

00:03:21.181 --> 00:03:22.589
一旦實現

00:03:22.589 --> 00:03:28.790
帶正電離子的噴離速度可達每秒數10公里

00:03:28.790 --> 00:03:33.828
此離子束可將太空船往相反方向推進

00:03:33.828 --> 00:03:35.941
這是受牛頓第3定律影響之故

00:03:35.941 --> 00:03:38.926
雖然每個離子為一極小粒子

00:03:38.926 --> 00:03:42.734
眾多離子推離太空船的總合力量

00:03:42.734 --> 00:03:46.339
足以產生有效加速度

00:03:46.339 --> 00:03:49.356
不像排出火箭引撆的廢氣

00:03:49.356 --> 00:03:53.373
此離子束比較小，而且燃料效率高

00:03:53.373 --> 00:03:57.745
更適合長途的深太空任務

00:03:57.745 --> 00:04:01.366
這類微推進系統尚未完整測試過

00:04:01.366 --> 00:04:04.513
但是，一些科學家認為可提供足夠動力

00:04:04.513 --> 00:04:07.690
讓小太空船脫離地球軌道

00:04:07.690 --> 00:04:11.707
事實上，他們預估上千台微太空船

00:04:11.707 --> 00:04:14.013
將在10年內發射

00:04:14.013 --> 00:04:18.065
蒐集眾多我們今日只能想像的資料

00:04:18.065 --> 00:04:21.402
此稱為微火箭科學