2024年2月27日 星期二

【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(二)瑞芳連續隧道

從縱貫線八堵站至蘇澳的宜蘭線鐵路將在今年迎來通車百週年!過去往來宜蘭得穿越數個隧道,讓「丟丟銅仔」為旅行伴奏。但因應北迴線開通而展開路線改善工程,宜蘭線從地方鐵道升級為幹線鐵道的過程中不少舊隧道就此荒廢,列車電氣化與空調化也讓乘客再也感受不到從隧道間落下的水滴。那些荒廢的隧道去哪了?這次的宜蘭線舊線跡踏查系列將鎖定在因為改線而失去鐵路運輸功能的隧道,尋找這些隧道現今的模樣。

總督府鐵道部在1910年代初期完成縱貫線與阿猴線(今高雄到屏東)之後,花蓮到台東的鐵道建設工程也如火如荼進行,長年被擱置的東西部聯絡鐵路的重要性越來越高。鐵道部於是在1916年提出了預算總額1000萬圓,從八堵到蘇澳、屏東到枋寮的兩條鐵路的五年建設計畫。宜蘭線八堵猴硐間於1917年11月正式開工,共分為由澤井組承包起點至3哩53鎖50節的第一工區(0公里至約5.9公里)、鹿島組承包3哩53鎖50節至6哩61鎖的第二工區(約5.9公里至10.9公里),以及大倉組承包6哩61鎖至9哩的第三工區(約10.9公里至14.5公里)。上次拜訪了四腳亭連續隧道後,這次腳步來到瑞芳至柑坪之間的第一、二瑞芳隧道。

由鹿島組承包的第二工區大致起自第一四腳亭隧道,終至第二瑞芳隧道,區間涵蓋了第一、二四腳亭隧道、深澳隧道(現役中)、第一與第二瑞芳隧道等五座隧道,以及現今的瑞芳車站。不過,瑞芳連續隧道其實有三座,另一座第三瑞芳隧道(今瑞芳隧道-西正線)則位於大倉組承包的第三工區內。工區劃分為何不是以瑞芳車站為分界點?場長猜測可能是因為瑞芳車站並不在當時的瑞芳,當年的瑞芳市街其實是位於今日的柑坪里,現今的瑞芳車站則是位在龍潭堵,從招募工人和交通便利考量才選擇了以當時的瑞芳市街作為工區劃分點。

瑞芳車站的位置在紅色圖釘點上,但在臺灣堡圖上可見當時的市街其實位在今日的柑坪地區
瑞芳站的站房是日治後期常見的裝飾主義風格

從瑞芳車站往東走,經過第一個平交道之後就能看到現今使用中雙線標準的龍潭隧道,位於龍潭隧道海側的便是今日踏查目標的第一瑞芳隧道。第一瑞芳隧道長178.034公尺,於1918年1月15日開工,並在1918會計年度內完成。根據鐵道部年報的描述該地為青色粘盤岩,由於地質脆弱而需要在掘進過程施以支保工支撐。有趣的是同為鹿島組承包的隧道工程,第一瑞芳隧道並不同於四腳亭隧道以紅磚構成洞門,而是採用砌石,隧道內則是下部為石砌、拱圈為紅磚合造的形式。1980年代為因應北迴線通車帶來的大量運輸需求,臺鐵成立了宜蘭線鐵路擴建工程處進行宜蘭線雙線化與路線標準改善,第一瑞芳隧道旁改由新建的龍潭隧道取而代之,於1984年竣工,舊隧道今日則做為地方居民的通行道路。

因應北迴線通車而新建雙線標準的龍潭隧道
第一瑞芳隧道北口
隧道內由粗石砌加上紅磚拱頂構成,彎曲的路線也難以一望到底
第一瑞芳隧道南口緊鄰著龍潭隧道
第一瑞芳隧道南口

沿著鐵路邊前往九份的公路繼續走,看到「柑坪社區」的石碑就代表到了第二瑞芳隧道。第二瑞芳隧道長54.315公尺,於1917年12月26日開工,沿線地質為砂岩與粘盤岩交錯。在宜蘭線鐵路雙線化後,第二瑞芳隧道改由其海側新建的柑坪隧道取而代之,目前第二瑞芳隧道的北口位於公路旁,十分容易親近,但南口緊鄰柑坪隧道而難以前往。

第二瑞芳隧道北口就在柑坪社區石碑附近
隧道口目前已被封閉,上頭有礦坑彩繪為地方特色印象

已退役的柴聯自強號駛出柑坪隧道

其他宜蘭線舊隧道踏查系列:
【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(一)四腳亭連續隧道
【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(二)瑞芳連續隧道
【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(三)猴硐連續隧道群
【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(四)三貂嶺隧道~新北大秘寶在這裡啦!~

參考資料:
臺灣總督府鐵道部,《臺灣總督府鐵道部第十九年報 大正六年度》,頁44-48。
臺灣總督府鐵道部,《臺灣總督府鐵道部第二十年報 大正七年度》,頁39。
臺灣總督府鐵道部,《台鐵縱斷全圖》(1940)
北投埔林炳炎,〈鹿島組在台灣
維基百科:宜蘭線鐵路擴建工程

探訪時間:2021.6.
完稿時間:2024.2.

2024年2月20日 星期二

【閱讀時光】神秘家族、遺產鬥爭、離奇命案......圍繞《鬼太郎誕生》之謎的日本近代化啟示

有著一頭可以隨意操控的頭髮,腳踩可以在空中飛舞的木屐,肩上總是有一個自稱是爸爸的眼珠,這個人就是大家都知道的鬼太郎。由水木茂老師創作的《鬼太郎》系列作品融合日本傳說當中各種不同的妖怪與戰鬥,自1954年問世以來歷經漫畫、動畫的不斷改編,如今已是家喻戶曉的經典故事。在水木茂老師100歲冥誕之際,由古賀豪導演的動畫團隊再次將這個經典系列搬上大螢幕,而這次是要跟著眼珠老爹回到昭和31年(西元1956年)、二次大戰後的日本,解開圍繞在引領日本邁向強盛的神祕家族中《鬼太郎誕生》的故事。以下內容沒有暴雷,但會從日本近代史的角度補充這部片可能想傳達的觀點,讓讀者們在觀賞時能有不一樣的體會。

電影劇情大綱

劇中主角水木是在一家血液銀行工作的職員,某一天接到了往來客戶「龍賀製藥」的家族宗主過世的消息。為了打好與龍賀家之間的關係,好讓自己能在公司內取得競爭優勢,水木便隻身前往龍賀家所在的哭倉村弔唁。龍賀家過去是曾協助日本打贏甲午戰爭與日俄戰爭的大家族,據說就是因為由過世宗主所開發的血液製劑「M」能讓人擁有不死之身,才讓日本軍在戰場上無往不利,但M的配方與真面目始終是個謎,因此獲取M的情報也是水木此行的目的之一。

然而就在龍賀家的子女與親戚們為了宗主繼承權吵得不可開交之際,龍賀家的子女們卻接連遇害,個個死狀悽慘,完全不像是人類下的手。這時,鬼太郎的父親為了尋找失蹤的妻子也來到了哭倉村。一個是汲汲營營的公司職員,一個是為了尋找愛妻的幽靈族,在兩人的共同合作之下,逐步揭開發生在龍賀家的離奇命案以及家族獲取權力的真相......。場長我在看完這個真相後,發現龍賀家的歷史與思想意外地反映了日本近代化過程的斑斑血淚。

走出江戶、迎向強盛

來自美國的黑船於19世紀強勢叩關,日本接連被迫與多個國家簽下不平等條約,結束了對海外交流嚴加控管的「鎖國時代」。在國家面臨風雨飄搖的時刻,有志之士們有感於德川幕府已無力面對西方國家的挑戰,因而發動倒幕運動、擁護明治天皇。幕府倒台之後的日本由當時年僅15歲明治天皇一手掌握,官員們積極地向外國學習、延攬外國人才,從政府體制、法律到生活文化的一切事務皆力求西化,希望在最短的時間內讓日本國力能夠追上西方國家。

知識分子對國家改革的熱烈盼望,或許可以教育思想家福澤諭吉為代表。福澤諭吉出生在江戶時代的大阪,年輕時福澤曾前往當時日本唯一能和西方交流的城市──長崎學習「蘭學」。認真學習的福澤即使回到大阪仍不間斷地學習荷蘭文,有望成為一位出色的蘭學家。但自以為對西方有充足了解的福澤,有一次前往黑船事件後開放的港都橫濱時,卻發現自己的荷蘭文完全派不上用場。福澤雖深受打擊,但他仍下定決心要前往美國認識這個世界。

福澤諭吉長期以來皆是10000日圓鈔票上的人物,其思想深深影響著二戰前的日本社會

學成歸國的福澤體認到國家要進步必須擁抱西方文明,為此他投入了教育事業,創立了慶應義塾(今慶應大學的前身)。鼓吹人們應該拋棄過去,學習能夠實際解決日常生活問題的「實學」。對他來說文明就像是階梯一樣有高低之分,雖然西方文明並非完美,但相較之下確實比較優秀,日本得要努力向上攀登這座階梯,甚至沒有時間等周邊的國家跟上來。

福澤諭吉的「脫亞論」思想大大影響了明治時代的人們,國家在力爭上游的氛圍中不斷進化。19、20世紀之交接連面對大清帝國與俄羅斯帝國的兩場戰役都取得勝利,讓日本就此躋身強國之列。時至今日,日本明治維新的成果仍是不少人在接觸日本史時極為讚嘆的一段,身為日本殖民地的臺灣也在攀登文明階梯的過程獲得了比對岸中國還要高的生活水準。然而,在國家追求強盛的同時,真的讓所有人都幸福了嗎?

沾著血淚的文明階梯

明治時代對日本來說是個劇烈變動的時代,除了法律與文化大量師法西方,經濟與產業更是在科技輔助下快速工業化,造就明治的產業革命。不過,快速的經濟發展卻是伴隨著大型財閥的興起,諸如三菱、三井等集團都在這段時期透過鋼鐵、煤炭等多種產業獲取大量的財富。然而當產業過於向資本家傾斜,底層的礦工、紡織廠的女工卻持續承受著惡劣的勞動條件,礦山周邊居民忍受環境的污染,可以說當年日本的強盛是建立在犧牲部份人民的權利換來的。在臺灣的鄉間也流傳著一句俗諺:「第一憨,種甘蔗乎會社磅」,也是當糖業蓬勃發展時農民並沒有從中分到多少好處的寫照。

帶著對日本現代化歷史的批判,回到電影《鬼太郎誕生》劇中的昭和31年,不死神藥M就好像是帶領日本走向世界第一的明治(Meiji)產業革命,劇中所揭露龍賀家發達的真相則是對那段透過打壓少數人造就強盛國家的歷史的深沉控訴,不禁令觀眾感到人類比妖怪還可怕的恐懼。龍賀家直到最後仍癡心妄想著利用M,帶領國家再次走向強盛,但眾人累積的怨念終將為包含龍賀家在內的既得利益者帶來反撲。

不過,縱使這條階梯上沾著鮮血與眼淚,過度追求強盛的後果也為日本帶來難以磨滅的大戰傷痛,為何至今大多數的國家、甚至是人民心中,仍不斷想爬上這座階梯?或許我們可以設身處地地回到那個弱肉強食的時代,看著曾經強盛的大清帝國衰亡,如果是你在那樣有限的資源與緊迫的時間壓力下,你是否會和當時的知識分子們一樣對國家充滿急迫改革的盼望?會不會因此選擇了用犧牲少數人讓國家快速富強的道路?

然而同理不代表就要認同他們的選擇,就像劇中鬼太郎的父親一樣,他可以選擇用和龍賀家一樣的方式向世人復仇,但他卻選擇了承受這一切怨念,只為了留下讓他的兒子能幸福的世界。我們這些後人在看過歷史之後,在今日追求臺灣經濟繁榮與國家強盛的路上是否能記住那些被犧牲的人、能更重視被犧牲的人的聲音,或許就是我們不愧對在這座文明階梯上的血與淚的最好方式。

2024年2月15日 星期四

【時光土場】星星有多遠? 量度天體的尺(上)

每當我們抬頭仰望星空,星星好像是鑲嵌在同一個碗蓋,蓋在地面上。這是因為星星都距離我們十分遙遠,人類雙眼的視覺立體感在此無用武之地。那麼,天文學家又是如何測量星星的距離呢?這一篇來帶大家看看古早時代的天文學家用的尺是什麼。

太陽系內的直接測量:雷達

第一種最直接的測量方式是利用電磁波到達的時間。由於電磁波在真空中的速度是相同的,不受觀測者運動狀態而有所改變,因此透過測量電磁波傳遞的時間就能得到其旅行的距離。例如利用雷達從地球上發射雷達波打向天體,測量雷達波往返的時間就能算出往返的距離,這個距離的一半就是地球與該天體之間的距離。

這個方法最適合用在月球、小行星等太陽系內的天體距離測量,美國在1970年代進行的阿波羅計畫還特地在月球表面裝設反光板,進一步將測量精確度提升到毫米等級。不過隨著天體距離地球越遠,反射回來的訊號也越弱,且所需的時間也會長到難以想像。此外,面對自己就會發出強烈光線的太陽,人類製造的雷達波再強也是無用武之地。那麼,我們是怎麼知道地球與太陽之間的距離的呢?

阿波羅14號留在月面上的反射板是目前能夠精確測量地月距離的功臣之一。圖片來源:NASA

古典的數學計算:視差

當你把食指放在眼前並輪流只用左眼或右眼觀看,看起來食指好像移動了。這是因為左眼和右眼看東西的視角不同,與遠方景物比較時便產生了錯覺。我們的大腦一直在試圖整合這兩個看起來不太相同的影像,整合的結果便形塑出物體的立體感,使我們能夠判斷眼前的東西距離我們多遠,這就是視差的應用。

天文學上的三角視差法就是在相距遙遠的不同位置一同觀察天體(兩位置間距離為基線s),比較天體在背景的視線角度差異(θ),就可以利用三角函數得到天體的距離d(d tan(θ/2)=s/2)。三角視差法不需要知道恆星的物理性質,因此具有相當高的準確度,成為最早用來測量天體距離的方法。

比較相隔半年拍攝的天體照片,觀測天體在更遙遠的背景星空的移動幅度,就可以計算出天體距離我們多遠。

16世紀天文學家第谷為了證明地球是否繞著太陽公轉,便想到了利用地球公轉軌道的直徑作為基線,觀察恆星在半年之間的視差。如果地球真的繞著太陽公轉,他預期應該會觀察到恆星的視差變化。不過他並沒有觀察到視差現象,這是因為天體距離我們越遠、周年視差的角度也越小,甚至遠遠小於第谷所持有儀器的觀測極限,因此讓第谷誤以為地球並沒有在移動。一直到望遠鏡被用於天文觀測之後,視差的觀測解析度提高,我們也終於可以用這個方法測量遠方恆星的距離。

至於太陽的距離要怎麼測量呢?那得依靠金星凌日!金星凌日是金星從太陽前方通過的現象,早在1716年英國天文學家愛德蒙‧哈雷就提出可以藉由金星凌日測量太陽距離的方法。這個方法是透過相距遙遠的兩個地點,分別測量金星通過日面的時間,由於視差導致兩地觀察到的金星通過日面路徑長短不同,就可以從時間差推算出視差,進而算出金星與地球之間的距離。先前克卜勒已經用觀測數據整理出行星軌道半長軸長度的立方和繞日週期的平方成正比的關係,將地球與金星的距離帶入之後就能得到日地距離的精確數值。

從兩地測量得到金星凌日通過日面的路徑長可以推算金星的視差,進而可以得出金星與地球的距離。

隨著望遠鏡解析度提升,我們能夠測量的恆星視差角度也越來越精確。不過,三角視差法卻有兩個缺點,一來是每組觀測得相隔半年,非常耗費時間;二來是以目前的儀器極限能測量的距離還不及2萬光年,連銀河系都還沒踏出去!那麼,如果要測量更遙遠的恆星或星系該怎麼辦呢?就留待下篇再為各位解答。

本文原刊於《台北星空》117期

2024年2月12日 星期一

【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(一)四腳亭連續隧道

從縱貫線八堵站至蘇澳的宜蘭線鐵路將在今年迎來通車百週年!過去往來宜蘭得穿越數個隧道,讓「丟丟銅仔」為旅行伴奏。但因應北迴線開通而展開路線改善工程,宜蘭線從地方鐵道升級為幹線鐵道的過程中不少舊隧道就此荒廢,列車電氣化與空調化也讓乘客再也感受不到從隧道間落下的水滴。那些荒廢的隧道去哪了?這次的宜蘭線舊線跡踏查系列將鎖定在因為改線而失去鐵路運輸功能的隧道,尋找這些隧道現今的模樣。

沒有太多的植物覆蓋的漂亮紅磚隧道,等待著尋找歷史的人前來

臺灣島被中央山脈分隔成東西部,自從日本接管臺灣後便多次進行東西交通聯絡動線的調查,但由於種種原因而一直被擱置。但總督府鐵道部在完成縱貫線與阿猴線(今高雄到屏東)之後,花蓮到台東的鐵道建設工程也如火如荼進行,東西部聯絡鐵路的重要性越來越高。鐵道部於是在1916年提出了預算總額1000萬圓,從八堵到蘇澳、屏東到枋寮的兩條鐵路的五年建設計畫,但因國會解散致隔年才通過預算。

宜蘭線八堵猴硐間於1917年11月正式開工,共分為由澤井組承包起點至3哩53鎖50節的第一工區(0公里至約5.9公里)、鹿島組承包3哩53鎖50節至6哩61鎖的第二工區(約5.9公里至10.9公里),以及大倉組承包6哩61鎖至9哩的第三工區(約10.9公里至14.5公里)。此次探索的目標是位於第二工區的第一、二四腳亭隧道,兩座隧道皆位於今日的四腳亭與瑞芳區間,日本時代通車時列車從四腳亭出發一路沿著基隆河右岸行駛,直到今日的瑞亭國小一帶才進入這兩座隧道。不過由於路線過於彎繞,因此台鐵在1970年代進行瓶頸區間改善時,便將四腳亭到瑞亭間路線截彎取直,新建雙線化標準的四瑞第一號橋、四瑞第一隧道、四瑞第二號橋、四瑞第二隧道,但也因此讓日本時代建設的第一、二四腳亭隧道得以被留下來。

橘線是日本時代宜蘭線鐵道所走的路線,紅線則是1970年代截彎取直的路線(取自日治二萬五千分之一地形圖(1920s))

承包第二工區的鹿島組現稱為鹿島建設株式會社,在當時的日本是一家有相當鐵路建設經驗的營造商,臺灣首任鐵道部長長谷川謹介來台赴任前便和鹿島組計師合作過北陸本線柳瀨隧道、東北本線盛岡工區等大大小小的困難工程。長谷川謹介統籌縱貫線建設時當然也積極尋求鹿島組的協助,同時也為鹿島組在臺灣的事業打下基礎。1913年鹿島組獨立完成當時臺灣最長橋梁的下淡水溪鐵路橋更是打響了鹿島組在臺灣的名號,之後包括阿里山鐵道、日月潭水力發電計畫中的武界壩嘉南大圳等土木工程都能看到鹿島組的身影。

前往兩座隧道的入口位於萬興宮的南側,森林中的路徑十分清晰,看來是當地人時常使用的路徑。步行約五分鐘就可以看到在兩座隧道之間跨過野溪的混凝土小橋,往左邊走便是第一四腳亭隧道的南口。

隧道附近的萬興宮是前往兩座隧道的入口
前往隧道的小徑路線清晰可見
跨越野溪的小橋

跨越南口前路線邊將隧道口遮住大半的的土石,隧道的紅磚拱與洞口完好地保存著,但仍不知道會不會有一天被大自然收回去。第一四腳亭隧道長70.409公尺,短短的隧道在南口就能望見從北口照進隧道內的光,不過瑞芳前幾天都在下雨,隧道內的土都變成泥巴,這天沒穿雨鞋只好打消走過去的念頭。兩座四腳亭隧道的地質均是黏土與泥岩交錯,尤其是東北角時常下雨,地層含水量高讓工程難度提升。因此隧道內採用逆卷工法,也就是開挖後將插入固定物穩定地層,接著再進行壁面施工,最後在1918年度完成兩座隧道的新建工程。

第一四腳亭隧道南口已被土石掩去大半
從南口可見北口透出的光

接著往舊鐵道的反方向走,不遠處就可以看到第二四腳亭隧道的北口。第二四腳亭隧道的長度為192.115公尺,隧道口牆面和內部拱頂與第一四腳亭隧道一樣都是用紅磚砌成,隧道口外的路塹擋土牆保存完好,讓隧道口前仍維持著康莊大道,遠遠的便能在林蔭中看見這座呈現漂亮磚紅色的隧道,彷彿時光暫停了一般。面向隧道口右側牆面上有一塊木牌,依據我在日本旅遊的經驗應該是標註隧道名稱和長度的牌子,但現在已經完全看不出字跡。隧道內目視積水狀況嚴重,長度太長也看不到另一邊的隧道口,但在網路上搜尋一下發現包括知名財經雜誌董事長謝金河部落客放羊的狼都曾直接走入隧道,下次準備充足一點或許就可以穿過隧道吧。

第二四腳亭隧道的外觀完整,磚紅色在森林中特別顯眼
北口牆上的木牌已經看不見字跡
從第二四腳亭隧道北口回望隧道前的地塹,山側的擋土牆是紅磚砌成、海側則是卵石

其他宜蘭線舊隧道踏查系列:
【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(一)四腳亭連續隧道
【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(二)瑞芳連續隧道
【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(三)猴硐連續隧道群
【時光土場】尋找宜蘭線舊隧道(四)三貂嶺隧道~新北大秘寶在這裡啦!~

參考資料:
臺灣總督府鐵道部,《臺灣總督府鐵道部第十九年報 大正六年度》,頁44-48。
臺灣總督府鐵道部,《臺灣總督府鐵道部第二十年報 大正七年度》,頁39。
臺灣總督府鐵道部,《台鐵縱斷全圖》(1940)
北投埔林炳炎,〈鹿島組在台灣
維基百科:宜蘭線鐵路擴建工程

探訪時間:2024.1.
完稿時間:2024.2.
更新時間:2024.2.23.

2024年2月2日 星期五

【時光土場】2024年重要太空任務

新的一年又將到來,過去一年不但印度在月球任務有重大突破,臺灣的獵風者衛星也順利升空運作,太空已不再是遙不可及的地方。2024年除了許多機構計畫已久的太陽系探索任務即將出發,人類或將睽違50多年再次飛越月球,以下就讓我們看看有哪些旅程即將成行吧!

月球熱潮持續

2023年的月球任務成敗幾家歡樂幾家愁,印度ISRO主導的月船三號成功在8月登陸月球,成為迄今最靠近月球南極的探測器,達成探測器登月的里程碑。但像是俄羅斯的月球25號、日本公司ispace的HAKUTO-R卻以登月失敗收場,NASA的月球商業酬載計畫(Commercial Lunar Payload Services, CLPS)中也有不少計畫延後前往月球的時程,導致要一同共乘升空的月球開拓者(Lunar Trailblazer)繞月衛星也將發射時間延後至2024年第一季。儘管前往月球之路有許多難題,但仍阻擋不了人們對它的挑戰。 

日本的首次登月成功

日本JAXA的SLIM(Smart Lander for Investigating Moon)月球登陸器計畫順利在2023年9月7日升空,預計在發射後4-6個月登陸月球表面。上頭搭載了分析月面組成的分光相機之外,還有兩台具備廣角鏡頭的小型機器人。兩台小型機器人不同於一般的漫遊車,而是利用自體旋轉或是彈跳的方式在月面移動,還能不透過SLIM本體就能與地球進行通訊。SLIM計畫希望藉此驗證影像辨識技術是否能應用在自動降落控制上,讓登陸準確度從過去數公里提升到目標100公尺範圍內;此外,機體也大幅輕量化、小型化,為未來更高頻率的太空探索做準備。 

SLIM登陸器的設計朝向小型、輕量化發展,登陸時採取後腳先著地、前腳再著地的方式,以利降落在過往登陸任務排除的斜面上。圖片來源:SLIM_JAXA。

SLIM不負眾望,在台灣時間1月19日23時30分左右成功登陸在月球表面上,讓日本躋身全球第五個有能力將探測器安全著陸在月球表面的國家。作為此次實驗重要的測試項目之一的自動控制降落精確度獲得官方極高的評價,估計具有10公尺以下的精確度,兩台小型機器人也在降落過程中成功釋放且運作正常。美中不足的是SLIM在降落過程中引擎排氣噴嘴因為不明原因脫落,導致其中一架主引擎失去動力,最後以倒栽蔥的方式降落在目標地點東方55公尺處;原本應該朝上的太陽能板也變成朝向西方,導致電池無法發電。任務團隊一開始只能先下載重要資料後關機保存電力,所幸近日宣布隨著太陽西下,太陽能電池終於開始發電,任務得以繼續進行。

透過小型機器人SORA-Q拍攝的SLIM照片可以看到登陸器呈現倒頭栽的樣子,神奇的是在電池充電後一切機能又正常運作

臺灣也要登月

日本公司ispace在檢討登陸失敗原因之後,2024年第四季預計將要再次挑戰HAKUTO-R登月計畫。不過值得注意的是,這台登陸器上裝設的深太空輻射探測儀是由臺灣的中央大學團隊所研發,這也將是首次有臺灣參與的科學儀器到達地球2000公里外的深太空領域。

太空中的輻射來自於太陽與四面八方各式各樣的天體,但因為地球的大氣層擋住了大部分的輻射,保護了我們可以生活在這個地球上。不過,失去地球大氣層的保護意味著太空環境將對電子儀器和人體造成威脅。因此,深太空輻射探測儀便是希望了解地球與月球間太空輻射的多寡與變化,好讓未來的太空任務有基礎資料可以因應。

不過因為要上太空的東西都有嚴格的大小與重量限制,但臺灣團隊還是突破困難,讓探測儀的重量壓在400公克以下,並能耐受太空中極端的溫度變化。目前這項儀器已在2023年12月送至日本筑波組裝,希望未來能夠順利跟著HAKUTO-R一同登陸月球。

其他國家的努力

除了日本之外,美國NASA和中國國家航天局也計畫在2024年再次將月面登陸器送上月球,目標都是上世紀末發現有水冰存在的南極附近。NASA的揮發物調查極地探索漫遊車(Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, VIPER)預計在下半年藉由SpaceX的獵鷹重型火箭升空,目標是月球南緯85度附近新命名的高地Mons Mouton,或將打破月船三號最靠近南極點的紀錄。VIPER希望藉由在100個地球日的任務期間蒐集月球土壤在不同陽光角度下的狀態,了解月球上的水冰從何而來。 

VIPER將用漫遊車協助科學家在月面分析不同陽光角度下土壤含水量等資訊。圖片來源:NASA。
中國航天局則是計畫在5月進行嫦娥六號的登月計畫,目標是位於月球背面的艾托肯盆地內的阿波羅環形山地區(南緯43度)。艾托肯盆地是月球上最大且最深的撞擊坑,範圍從南緯16度涵蓋南極點,直徑約2500公里,除了水冰和許多稀有金屬礦物之外,盆地內可能含有月球內部較原始的成分。有了嫦娥四號借助鵲橋號通訊中繼衛星登陸月球背面的經驗後,這次嫦娥六號將要挑戰取得該地的樣本,並送回地球進行分析,有望解開艾托肯盆地的形成原因。

說了這麼多無人探測器計畫,由日本企業家前澤友作發起的「親愛的月球(dearMoon)」計畫也預計在SpaceX協力下與包含知名DJ史蒂夫·青木、韓星T.O.P.等10位藝術家進行為期11天的繞月旅程。該計畫原定在2023年底出發,但因太空載具開發時程延宕的關係,至截稿為止仍未確定發射時間。除了民間的繞月飛行,阿提米斯2號(Artemis 2)則計畫在11月載送4名太空人進行NASA在1972年阿波羅17號後首次載人繞月飛行。人類至今已經超過五十年沒有近距離觀察月球,究竟誰能成功就讓我們拭目以待。

阿提米斯2號將首次有女性以專家的身分參與飛越月球的旅程。

行星探索計畫

不只是地球的月球吸引科學家的注意,這一年科學家還有兩項任務將要成行,分別前往火星與木星的衛星。火星的兩個衛星一直吸引科學家的好奇,究竟是被引力捕獲的小行星,抑或是過去撞擊產生的碎片?蘇聯在1988年也曾嘗試將探測器放到火衛一上,但都以失敗告終。這回由日本JAXA主導的火星衛星探測器(Martian Moons Exploration,MMX)是和美國NASA、歐洲ESA和法國國家太空研究中心等多國機構合作的計畫,目標是希望採取火衛一「福波斯」上的表土樣本。這項計畫是日本繼1998年希望號失敗之後第二次執行的火星探測任務,預計在2024年9月出發,除了環繞火衛一之外也將近距離飛越火衛二,預計2029年將火衛一的樣本帶回地球供科學家分析。

MMX探測器計畫採取火衛一上的土壤,解答兩顆火星衛星從何而來。圖片來源:JAXA。
MMX探測器計畫採取火衛一上的土壤,解答兩顆火星衛星從何而來。圖片來源:JAXA。

另一個行星衛星的探索計劃則是美國NASA開發的歐羅巴快艇號(Europa Clipper),預計在2024年10月前往木星的第二顆衛星歐羅巴。歐羅巴覆蓋著冰層的表面一直以來都被科學家認為下面有一個地下海洋,是最有可能孕育地球外生命的地點之一。歐羅巴快艇號預計在2030年抵達木星,原本計畫希望能夠環繞歐羅巴進行觀測,但因考量到木星磁層的影響而改為在環繞木星的過程中進行44次飛越,可望與2023年出發的JUICE衛星互相合作解答木星衛星們的冰下之謎。

除了G7國家之間有許多合作中的行星探索計畫即將成行,印度的ISRO也準備在2024年啟動該國的第二個火星任務──火星軌道衛星二號(MOM2),以及金星軌道衛星。雖然兩項任務都還未有確定時間表,但近年印度在太空領域迎頭趕上之姿亦值得太空迷期待。

前往雙子座流星雨的起源

日本JAXA在2024年不只是希望實現月球與火星探測,同時也將目標放向他們很有經驗的小行星,而目標就是鼎鼎大名的「法厄同」小行星(3200 Phaethon)。法厄同是一顆近日點在水星軌道內側,遠日點在火星軌道外側的近地小行星,同時也是年度三大流星雨之一──雙子座流星雨的來源,被認為是一顆從彗星過渡而來的小行星。

DESTINY+計畫是由日本JAXA與宇宙科學研究所(ISAS)共同研究的深太空探查技術實驗,抵達繞地軌道後預計將使用探測器上頭的電離推進器緩緩加速、提升軌道高度,利用月球的重力助推脫離地球引力掌控,耗費四年多的時間飛越法厄同並觀察表面及周圍的塵埃粒子。使用的火箭則是重量僅為日本目前廣泛使用的H-IIA型火箭三分之一的艾普斯龍運載火箭(Epsilon Launch Vehicle),探測器本體也盡量小型、輕量化,將有助於電離推進、高速飛越探測和低成本探索深太空的技術發展。

DESTINY+將以超過秒速30公里的速度飛越法厄同,藉此測試電離推進器與相機高速追蹤拍攝的能力,有助於拓展未來小行星探測的技術。圖片來源:JAXA。
DESTINY+將以超過秒速30公里的速度飛越法厄同,藉此測試電離推進器與相機高速追蹤拍攝的能力,有助於拓展未來小行星探測的技術。圖片來源:JAXA。

此外,有鑑於近地小行星對地球造成的威脅,2022年美國研究單位成功執行DART實驗,利用探測器撞擊65803號小行星的衛星,測試是否能改變其軌道。而該計畫與歐洲ESA合作的Hera探測器則預計在2024年10月出發,在2026年抵達並近距離觀察DART撞擊後的小行星周邊環境改變的狀況。

本文原刊於《台北星空》117期
更新:2024.2.2.