4.14.2016

火箭是如何製作的呢?一起來了解ARRC計畫吧!

文/CHING-YI CHANG

你喜歡火箭嗎?

還記得電影〈十月的天空〉(October Sky, 1999)裡,一個礦工少年與同學們製作火箭,發射向天空瞬間的那種感動,自己動手做完成一件事是非常有意義的!火箭或是上太空離一般人的生活非常遙遠,我們只能從電影或新聞中一探究竟。開始是在泛科學的網站看到ARRC的新聞報導,引發了我這個太空迷(喜歡科幻片、太空新聞但是對理科一竅不通的人)的興趣,覺得臺灣有一群默默為太空科學努力的人實在是太酷了!以下就以簡單明瞭(科普門外漢?)的方式來介紹這個活動的體驗。

ARRC是前瞻火箭研究中心(Advanced Rocket Research Center)的縮寫,是交通大學機械系APPL實驗室與其他大學如成功大學、北科大、屏東科技大學所合作的大型計畫,他們的目標是自行研發火箭發射到太空,藉以提升臺灣的航太科技,串聯至科技應用的產業價值。自2008年以來,已經完成了22次規模不等的火箭試射實驗,持續地改良混合式燃料火箭,並向民間企業募集資金。

火箭製作的體驗與知識

正逢交大120年的校慶,校園裡充滿了節慶的氣氛,有遊樂園攤位跟音樂表演相當熱鬧。來到工程五館樓,原以為會有許多參觀實驗室體驗的夥伴,沒想到只有零星的幾個人,而且是實驗室的學生帶領我們參觀!不懂沒關係,就先來看看影片了解ARRC吧。

圖 相當熱血的火箭試射影片,一旁還有3D列印機正在製作小模型。
圖 看完影片之後,來到了防災工程研究中心,導覽員魏同學講解過去火箭試射的歷程。

在這裡學到許多關於製造火箭的環節,如下是製作火箭小知識:

  1. 火箭根據它的燃料不同,分為三種:固態燃料、混合式燃料、液態燃料火箭三種,ARRC研發的是混合式燃料,不容易助燃,也比較安全不會試射失敗後爆炸。
  2. 火箭的各個部位研發是由不同單位負責,像是降落傘回收系統、航電與通訊系統、混合式推進系統、發射架系統都是由專門的單位合作完成的。
  3. 試驗階段可以硝糖燃料(山梨糖醇和硝酸鉀)製作燃料。
  4. 目前ARRC最高的階段是20公里,目標是100公里!(如果你到達海拔80公里就是太空人了耶!)
  5. 現在許多的火箭零件因為3D列印機可以自行製做,減少相當多的成本,可行性相對增加。
  6. 火箭的模擬與實驗是不斷交替進行的。
  7. 火箭體使用玻璃纖維鋼外殼(比較輕)。
  8. 火箭有三節:鼻錐(火箭頭前端部分,酬載裝置)、航電系統(有類似GPS,計算經緯度、時間等任務)火箭推進器(燃料系統)。
  9. 發射火箭是有角度的,像是85度的斜度。
  10. 燃料在測試階段可以用不同材料測試,如壓克力、橡膠、PE等。
瞬間介紹了這麼多,腦子都有點裝不下了呢!趕快進實驗室參觀一下!

圖 這是1:10的3D列印小火箭,可以拆開組裝。
圖  外殼是用玻璃纖維製作的,出乎意料地很輕(左);PE也可以當作燃料來測試!(右)
圖 這是利用壓克力作為燃料測試,就是要讓它處於一種表面可燃的狀態,
然後點火,就是火箭的動力(左);研發許久才成功的滑軌裝置(右)。
圖 接著來製作火箭燃料,是用硝糖調製的原料,加熱凝結後完成。
圖  親手製作的火箭燃料(左);
來到戶外,加一些黑色火藥點火,燃點中心的溫度將近千度呢!就能形成火箭動力了喔!(右)

火箭活動整體時間約為兩個半小時,短短的時間內觀眾可以對火箭本身的構造擁有初步的認識,並增加一些物理、化學的常識。也確實讓人明白,製作火箭不是一件容易的事,需要擁有相當多的資金、技術與人力投入,但是,這也不是一個遙不可及的夢想!

如果這樣的計畫可以舉辦更多的科學營,讓臺灣的國高中生去理解火箭研發相關領域的產業,未來就會有更多人投入這個產業。實驗室的計畫本身也可以展開更多的行銷活動,甚至在講解時搭配圖表或是以更淺顯易懂的方式解說,相信一般人也可以理解火箭的有趣之處,讓自己不再只是讚嘆科幻電影中的科學演示,而是讓這些知識成為我們生活中的一部分。

現在,你可以用贊助行動,來表現對臺灣火箭計畫的支持喔!

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相關連結:
在ARRC的官網看到完整系列介紹:

ARRC官方網站
FACEBOOK

更精準與詳細的報導

ARRC試射小火箭 「80%成功!」  (泛科學Pan Sci報導_2015.4.20)

太空科技大突破!專訪臺灣學界自製的大型混合式探空火箭【火箭篇】
 (泛科學Pan Sci報導_2014.12.30)

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相關電影推薦:

十月的天空 October Sky (1999)
→許多人火箭實驗的啟蒙電影,真人真事改編!

火星任務 The Martian (2015)
→去年非常棒的電影,讓大家瞭解很多太空科學知識!

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*此文章為簡單介紹文,若有不正確之處請來信指教*
*以上照片為活動現場拍攝(2016.4.9),由CHANG提供*