科學人雜誌 8月號/2024：到底是嘴饞還是腦饞...

特別收錄 / 編輯的話：

大峽谷的星空

人類正為邁向太空的成就沾沾自喜，卻無視於發生在天際的亂象，成群結隊的衛星，整齊劃一地在夜空中行軍；從天而降的火箭殘部，灑出滿天花雨，像彗星墜落，也像幽浮降臨；瀰漫大氣的金屬微粒，正在破壞臭氧層。難道人類當年衝刺經濟、忘卻環保的教訓已經淡忘？

文／孫維新

2023年4月號的《科學人》雜誌，曾經報導過馬斯克的星鏈（Starlink）衛星如何劃傷天文觀測者的夜空，就在幾週前的7月4日晚上，我和來自台灣的40多名師生，在美國亞利桑那州大峽谷的星空之下，親眼見到了這個奇特的人類世景觀！
我規劃的美西「天地之旅」科普學遊，在7 月4日美國國慶這一天，避開了城市的喧鬧吵雜，來到了鬼斧神工的大峽谷，時值傍晚，在暮色中開始了當晚的夜空觀星課程。
因為無污染、無光害，大峽谷的觀星環境和我曾經體驗過的大興安嶺冰原上的夜空，以及青藏高原上的亮麗星空鼎足而三，都是讓人深受震撼的自然美景！當晚星空璀璨，北天的大熊星座完整可見，不像平常僅以「下半身」的北斗七星示人。旁邊的小熊星座不遑多讓，七顆星歷歷可數，這對母子星座的完整呈現，是觀星人常用來度量夜空光害的基準。
我們從環繞北極星的王族星座開始，往東看到牛郎織女隔河相望的夏季大三角，往南看到了雄霸南天的天蠍座，以及就在它身後挽弓搭箭，瞄準天蠍心臟的射手座，但當我們將目光轉往西邊天空，大家都傻住了！我們竟然看到滿天星斗之間出現了八個亮點，以規律間距排成一行，從西向北穩定移動，毫無愧疚地劃過天際，這一行亮點尚未完全消失於視野之外，原先的位置又出現了十個亮點，依循同樣軌跡冉冉前行，向北而去，充滿自信，好像星空就是他家。
這是太空探索科技公司（SpaceX）公司在前一天7月3日發射的一批星鏈衛星，剛進入離地295公里的暫駐軌道，在往後幾週裡每顆衛星會使用它們自己的小型引擎，分別將軌道抬升到不同高度，最終加入這個由4萬2,000顆衛星組成，把整個地球包裹於其中的巨大太空通訊網。
我在台灣大學長期開設一門天文通識課程，叫做「認識星空」，還蠻受學生歡迎的，現在我覺得應該再開一門課，叫做「認識衛星」，以免往後同學在星空下許願許錯對象。
其實在這次科普學遊的數晚夜間觀星中，煞風景的事情不只這一樁。前一天7月3日的晚上，我們這個師生團來到亞利桑那州的旗杆市（Flagstaff），參訪天文學史上著名的「洛爾天文台」（Lowell Observatory），全團師生進到了湯博（Clyde Tombaugh）這位農家子弟當年發現冥王星的望遠鏡圓頂內，想著湯博在1930年1月那個寒冷的冬夜裡，用快要凍僵的雙手操控「閃視比較儀」（blink comparator），比對兩張相隔六天拍攝的同一天區照片，竟然發現了一個黯淡光點在兩張照片中的位置有明顯移動，從此太陽系就有了第九顆行星。但是冥王星的行星地位沒能維持多久，不過70多年之後，天文學家票決，將冥王星從行星層級移除，這是後話，暫且不提。
看了湯博使用過的望遠鏡之後，師生們走出圓頂，來到洛爾天文台的觀星平台，此時台上人聲鼎沸，因為明天國慶放假，今天晚上有好多市民及遊客前來觀星，平台上架設了多部小望遠鏡，還有專人講解。但這幅感人的科普畫面，卻突然被驚詫的人聲打亂，因為西南方低空竟然出現了一個快速移動的「天體」，邊旋轉邊墜落，尾部甩出大片扇形雲氣，就好像一顆彗星即將掉落地表！
師生驚呼連連，都在拍攝這個「不明飛行物」（UFO）從出現到消失。其實這是剛從西邊加州范登堡空軍基地發射衛星的過程，是螢火蟲航太公司（Firefly Aerospace）所發射的α火箭，要把八個小型衛星送入軌道，這個計畫代號叫做「夏日噪音」（Noise of Summer），名稱倒是挺恰當的。發射升空幾分鐘之後，第一級火箭燃燒完畢脫落，在空中一邊旋轉下墜，一邊將剩餘的燃料排空，高空的溫度低，火箭燃料噴出遇冷，就形成了大片的扇形凝結尾。
學生看了喜不自勝，覺得能拍到天降幽浮的畫面是多難得啊！我卻感慨萬千。近十年來，衛星發射的次數幾乎以等比級數迅速增加，發射過程中的廢氣，以及火箭燃料節重入大氣層焚毀的過程，都造成了越來越嚴重的污染。火箭燃料多為液氧甲烷或是液氧煤油，燃燒之後產生污染自不待言，而火箭燃料節掉入大氣，雖說各個部件基本能燒個乾淨，不會有殘餘物墜落地面，但物質不滅，大的物件雖然消失，只是化為大量奈米等級的氧化鋁粒子，長期留存在高層大氣中，對臭氧層會產生嚴重破壞。
無論是台灣一隅或放眼世界，早年追求經濟發展忽略環境的過程，所留下的環保債今天還在還，今天的太空發展已經成為牛仔片中的「狂野大西部」，只要手上有槍，再掛上個警長徽章，就沒有什麼事不能做，但從今以後留下來新一代的環保債，又要下一代用什麼方法來償還？
當然有心人士也在努力減輕罪過，美國航太總署（NASA）持續在發展更為環保的火箭燃料；日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）也在研究使用木材代替金屬作為衛星外殼，讓發射和接收電磁波的設備可以放在衛星之內，更為安全，同時退役燒毀時不會在大氣層中留下大量金屬微粒；美日兩國多年來更一直在研發「太空電梯」（space elevator），希望使用奈米碳管的新材料作為電梯纜線，加上雷射光提供上升能量，就能讓人搭乘電梯直上太空！
「天地之旅」科普學遊來到尾聲，在洛杉磯上機返台之前，我特別安排全團經過離機場不遠的霍桑市（Hawthorne），這裡就是馬斯克SpaceX的總公司，高高聳立於公司前院的是第一支成功發射的獵鷹九號的第一級火箭，我手指著火箭，留下「到此一遊」傻照的同時，心中想的卻是這些年來太空發展的各項精采創意，對人類未來生活的影響到底是好是壞？這樁公案，也只能交給歷史去回答了。