新新聞》從國防跨界天文,中科院參與黑洞觀測,險淪北極熊大餐

2019-04-25 12:00

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運送全程必須放入液態氮,保持四度低溫,先送到智利海拔三五○○公尺的基地站,再走數十公里顛簸路程,運到五千公尺,有如在火星荒原的天線布置區(AOS)。

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工作人員用車廂將五百公斤重的射頻前端接受器升高到距離地面六.二公尺高基座上,由於車廂與基座間有縫隙,接著又在下方加了蓋板。

因為溫度必須嚴格控制,這些動作必須在十五鐘內完成,每一步驟毫秒必爭,高山含氧量只有平地的二分之一,更添難度。

凍傷無數次,不知北極熊尾隨

第三個參與計畫是中研院在一一年獲得美國科學基金會(NSF)授權,領導多所國際著名天文台合作執行「格陵蘭天文望遠鏡」(GLT)計畫。當地年均溫攝氏零下十度,最低溫零下六十六度。

中研院同樣找上中科院參與執行支撐底架、改裝設計組裝與電力配線。這次開出的設備規格,要能承受零下七十度的極低溫度,光是找材料,就已經上窮碧落下黃泉。

原設立在新墨西哥州的大型次毫米波陣列天線,經翻修後,再以軍艦運送到格陵蘭北極海邊的美國圖勒(Thule)基地,進行全系統測試,再經一千多公里,送到海拔三五○○公尺的天文站。

在天文站組裝配線,聽起來感覺難度不高,但是沒有實體模型,中科院工程師僅憑藉著手中文件,耗費心力釐清長短、連結點不同等各式線路,有些銅線很粗因此有彎曲限制,還得搞定管道布線與電力供應,另在天線盤後方加設兩座室內研究室車廂,讓參與人員大嘆「真的不簡單」。

格陵蘭天文望遠鏡(GLT)計畫,整個過程需禁得起極地超低溫考驗。(中科院提供)
格陵蘭天文望遠鏡(GLT)計畫,整個過程需禁得起極地超低溫考驗。(中科院提供)

在極地惡劣天候,無論纜線製作、布置、線槽、軟硬管安裝配置,或是鑽孔、挖洞、裁切等技術性作業,都得由科學家動手完成。甚至在戶外頂著風雪,坐上大幅搖晃的吊掛車,拿著溫度不足的烙鐵,進行布線作業,手指頭凍傷與被電到次數多到數不清。

還有一次類似「冰原歷險記」的驚悚過程。中科院工程師先是聽到基地警報聲大作,但不知道是什麼狀況,心想北極又不會有空襲,仍開車前往餐廳。只是平常各國科學家都會一起去,那天路上卻一個人都沒有。

當從外頭走進去,工作人員見狀大吃一驚,告訴他們那是「北極熊警報」,怎麼還跑出來?一回頭才發現,居然有隻北極熊尾隨在後,僅離他們約一百公尺距離,差點淪為北極熊大餐,回想時仍餘悸猶存。

頂尖技術專業,軍事運用前景無限

歷經千辛萬苦的天文合作計畫,對於中科院提升研究能量極為關鍵,因為不同波段觀測,對於軍事運用有著各種可能性,等於打開一扇無限想像的窗戶。

例如將射頻前端接收器加上發射雷達,理論上就成了偵照雷達。雖然隱形飛機截面積小,能吸收部分雷達波,讓雷達上的光點看起來非常小,但如果能克服高波段光譜易被干擾的限制,隱形飛機也許就難再隱形,可以被看得很清楚。

而以往在天候不佳時,軍(民)機防撞雷達難以穿透雲霧,這時或許可運用高波段光譜,進行短距離穿透,以提升安全性。

此外,部隊指揮、管制、情報、通信、電腦、電子監聽(C4ISR)系統因為可運用的頻譜更寬,轉輸量也可望更大、更快。

打開上述三座天文台最先進的精密儀器,裡面都有中科院製造的電子設備或機械元件。院長杲中興驕傲地稱,在各個惡劣環境完成設置工程,是和全世界頂尖大廠競爭的成果,只有最頂尖的技術才能經得起考驗。

原本專注國防武器研發的中科院,憑藉扎實的跨領域工程專業與達人精神,意外踏入探索宇宙起源及天文觀測的領域,與中研院團隊合力打造天文界的「台灣之光」。

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