宇宙，是人類的終極邊疆─這句《星際爭霸戰》（Star Trek）中著名的台詞，許多台灣的六七年級生都是琅琅上口；當時，正是太空計劃火熱之時。美蘇兩強在冷戰的背景之下，競相在各種領域中爭勝，其中自然包括了太空探索：人造衛星、登月計劃、國際太空站……全都是在這時期啟動的產物。可是，在冷戰趨緩、蘇聯解體之後，高技術以及高風險的太空計劃，逐漸被各國政府、議會視為浪費，被排擠出主流預算之外。

隨著網路的普及，對地觀測遙感、通訊定位等對衛星的需求也與日劇增，但能發射衛星的火箭卻嚴重不足；更不用說除了衛星發射服務之外，還有來自於次軌道試驗、軍貿業務等的火箭需求訂單。民營火箭在這個大環境下應運而生，被寄予了降低航太產業成本、縮短研發週期、促進航太繁榮的厚望。

據估計，在未來10年，全球商業航太市場將達到4,850億美元，而衛星訂單將達到每年1,955顆，其中約有三分之二的訂單會來自商業客戶。因此，航太市場業界人士普遍認為，2018年也將會成為商業航太元年。

首重壓低成本
2018年2月6日，美國的民營火箭公司SpaceX試射自主研發的獵鷹重型火箭；這不但是這型號的首次試飛成功、將CEO 馬斯克（Elon Musk）的特斯拉跑車送上離地球6,000萬公里的太空中，並且還成功地回收了三支火箭中的兩支。當然，在這之前，SpaceX已經成功試射並回收了許多次單一火箭，連台灣第一顆自主研發的的人工衛星福衛五號，都是由他們的獵鷹九號火箭射入地球軌道中的。

儘管如今前程似錦，其實在SpaceX出現之前，幾乎沒人相信民間公司也能插足動輒投入上億美元的火箭生意；正是SpaceX以其百折不撓的火箭回收技術，和令人驚異的成本控制，在這池古井不波的航太市場注入了新的活力。

特別是在火箭回收上。光從理論上來說，發射火箭時的燃料費用不過是零頭而已，昂貴的是火箭的研發費用、箭體本身、火箭引擎以及導航控制設備等等，這些都佔去了火箭成本的絕大部分。馬斯克就曾披露過，獵鷹9號發射報價6,100萬美元，但是使用的液氧和煤油不過價值20多萬美元。太空計劃之所以如此地昂貴，正因發射火箭本身就是這麼昂貴；而發射火箭會這麼昂貴，最根本的原因在於火箭本身只能使用一次。那麼，最能夠大幅度降低成本的方式，就是「讓火箭可重複使用」這麼簡單的原理：回收火箭後的50 萬美元翻修費用，遠低於6,000萬美元的再造成本。

但是要將以秒速十公里飛向近地軌道的火箭，再毫髮無傷地送回地面回收，這種技術截至目前為止只有美國、中國大陸、俄國三者具備；而能進入到實體大小的試射成功、進入實用階段的，就只有SpaceX。其研發效率與成本控制更加驚人：獵鷹重型從繪圖到試飛僅花費4年半、3億美元。相對地，美國EELV火箭花費35億美元、歐洲亞利安5號（Ariane 5）火箭更超過70億美元；而這兩者還沒發展出可回收的型號。

中國急起直追
事實上，正可以說是SpaceX的存在，重新點燃了各國官方、民間繼續投入到火箭研發的決心。以中國大陸而言，在2018年2月，民間的星際榮耀公司在海南發射了首枚次軌道固體運載驗證探空火箭「雙曲線一號」；隨後是藍箭航天自主研發的「鳳凰」液氧甲烷火箭發動機推力室「試車」成功；至於立志做中國最便宜火箭的零壹空間，則在5月8日成功發射第一枚名為「兩江之星」的次軌道火箭。

和各國相同，長久以來，中國的航太衛星、運載火箭是完全由政府把持，由航天科技集團和航天科工集團兩大巨頭運作，所有產出都是依照國家需求規劃。和冷戰時代的美蘇太空計劃一樣，為了追求穩健的成功率，資金和時間的投入幾乎沒上限，成本和效率也不在考慮中。

到了2014年底，中國首次以政策鼓勵民營企業進入衛星市場；翌年，中國又強調把軍民融合發展上升為國家戰略。隨即在2015年，武漢成為了中國第一個國家級商業航太產業基地，航空航太裝備被列為十大重點發展領域之一。也正是在這一年，一批民營火箭企業紛紛投入中小型火箭的研發製造，如長光衛星、零壹空間、藍箭、天儀研究院等「中國版SpaceX」相繼註冊成立，一些創業者還受邀參與商業航太政策的會議。

看似萬事俱備，但事實上中國民營航太中具備真正意義上商業價值的運載火箭還是付之闕如，主要還是以探空火箭為主。探空火箭一般是結構簡單的無控火箭，主要用於大氣觀測、超音速試驗、人造雨等，只要能射入預定高度就算達到低標了。其結構簡單、成本低廉、發射也比較方便，但還是沒有運載衛星進入軌道的能力；而運載火箭才是真正意義上的航太載具。其技術指標包括運載能力、到達軌道精準度和可靠性等，結構也更加複雜：有箭體、引擎和控制系統，這三大系統稱為運載火箭的主系統；此外，箭體上還要額外裝上遙測系統、外測系統和安全控制系統等。

數年下來，中國民營火箭公司一直試圖能像SpaceX，做自己的專屬火箭引擎，才能擺脫「還是靠國家隊」的印象。不過美國的土星五號（Saturn V）在1969年就已將阿姆斯壯（Neil Alden Armstrong）等人送上月球，中國當時還在籌備發射第一顆人造衛星。如今，中國的民營火箭剛剛入場，欲以他山之石攻玉，還需耐心打磨，才能實現真正的技術突破。

台灣的火箭夢
不談俄國、英國、德國、日本等傳統工業強國，連西班牙、加拿大與澳洲，甚至巴西、墨西哥、馬來西亞等國境內都有民營火箭公司正在努力地追趕技術差距，想方設法送火箭入太空。除了為搶食未來太空的千億商機，用利潤與科技來對國家、對社會帶來進步與繁榮之外，還有一個更簡單的原因：夢想。

與馬斯克一樣，世界各地都有相似年紀與經歷的人，因著不同的理由而投入民營火箭。台灣交通大學前瞻火箭團隊（ARRC），這個前身僅為大學實驗室、純由興趣起家的團隊，以大學等級的資源，幾乎是從無到有地追逐火箭夢：截至2017年底，已完成了23次的火箭試射，包括一支總長超過6公尺、飛行高度超過了10 公里的探空火箭。其自主研發的混合式火箭引擎，以笑氣（一氧化二氮）作助燃劑、塑膠原料（聚乙烯）為燃料，其成本低至國際主流的液態燃料引擎的10%以下，推進效率雖仍有所不及，卻已超越傳統的固態燃料引擎。並且，除了混合式引擎本身比起液態燃料引擎和固態燃料引擎更安全外，也已經過地面實驗證明其可操控性的優異：既可控制推力大小又能夠自由的重新點火。在這個領域裏，堪稱居全球領先地位。

ARRC目標瞄準小型酬載火箭的前景。例如中國「國家隊」的長征系列、 SpaceX的獵鷹九號、甚至是獵鷹重型那樣子的大型運載火箭，一次能送10公噸以上進入地球軌道（由三支獵鷹九號組成的獵鷹重型最大酬載超過60公噸—已經接近太空計劃全盛時期不計成本開發出的怪物火箭）。大型火箭雖然能靠大運量來降低單位運載成本，但反過來說要「滿載」也不容易：因為火箭酬載不能「分段下車」，必須到特定軌道上面「一次出清」。這就給了酬載100公斤到200公斤以下的小型民營火箭發展的空間：快速將小型酬載物瞄準特定軌道送上去，而不需要等待大型火箭的時程表來搭「順風車」。

一支完全由台灣自主研發、台灣製造的高大火箭，吐著尾焰飛向浩瀚銀河─沒有什麼比這個更值得稱作是台灣人的夢想了。只是對台灣而言，難的或許並不只是技術或資金，而是美中兩強聯手套在台灣頭上的「緊箍咒」。台灣雖然沒有像北韓一樣被國際社會明令禁止，但礙於地緣政治原因，也不能發展遠程火箭發射技術。

經略太空邊疆
殖民月球、赴小行星採礦、登陸火星建立人類新邊疆……實現這些科幻電影情節，或許還需要數十年，甚至上百年的時間。人類的太空計劃，若缺火箭技術，都只是空談。而火箭夢也絕不會淪為悵然的一場空，即使是每一次短暫的挫折，都可能化作其他產業的助力：小至充電電池與護目鏡，大至沙漠淨水設備與超級電腦的發展，也都得益於太空探索的無止盡技術需求；運用GPS的汽車導航與Google地圖，也是來自人造衛星提供的數據；各種災變後的救援活動，第一時間也要靠衛星照片來提供救援的指引。民營火箭的發展不僅將使太空探索進入新的階段，還將成為相關領域的火車頭，帶動其他產業的進步。一如冷戰時期太空競賽時的各種產物，遺惠至今。

本文來源：《多維TW》月刊032期