【五年前舊文】無線新聞，你快得過光？

剛剛出去上德文課，幾位朋友同時傳來同一張無線新聞的截圖：

將達時速14000公里，是光速的三倍

原來是是但但的無線新聞，在晚間新聞報導中說 NASA 的信使號將以「三倍光速」墜落水星。短短一個小時，這個錯誤已經在香港網絡界來回流傳了不知多少次了。

其實，如果不是物理專業的人，聽起來會覺得很正常，沒有問題啊！在日常生活中，我們很少會接觸到「光速」。光速就是光的速度，每秒鐘 30 萬公里，即時速 10 億 8 千萬公里。即是有多快？快到只需要 1 秒就能夠到達月球。

光速除了快，還有另外一個特徵，就是光速是宇宙間最快的速度。根據相對論，無論信使號如何加速，最多也只能達到 99.99999999999……….% 光速。就算把全宇宙的所有能量都輸給信使號，也永遠不可能達到 100% 光速。有興趣的讀者，可以參考我寫的講解相對論的科普文章《你也能懂相對論》。

不過，我認為其實重點不在於文字上。雖然寫報導的人有責任確保新聞內容無誤，我們就當這是手民之誤，袋住先吧。愛因斯坦也說過，學習之重要應該是去學習如何思考，而非死背資料性的數字。這一點相信大家都非常同意，尤其是非物理專業的人，不懂得相對論有何出奇？如果個個人都懂得相對論的話，我寫的文章也沒有人看了。

但問題是，我剛發現在四個小時後，是是但但的無線新聞靜靜雞改了原文，變成：

將達時速14000公里，是音速的三倍

Oh god, 這次又錯在哪裡？

第一，既然大家知道水星上沒有大氣層 (其實有，但非常稀薄)，哪又何來「音速」？沒有大氣，聲音如何傳播？

第二，就算其中的音速指的是地球上的音速，也只不過是秒速 340 米，即大約時速 1220 公里。14000 除以 1220，是 10 多倍呢。

其實，不懂科學真的不要緊。一個人可以不懂科學，這是完全沒有問題的。我不懂煮飯，相信比不懂科學更大問題！問題在於，錯完一次，再錯第二次，就不是知識的問題，而是寫報導的態度問題了。

我相信，要看一個人做事是否認真，可以從他看待事物細節之中看出來。小事求其，大事又豈會嚴謹？

給你兩次機會，兩次都是但求其。是是但但，真的實至名歸。

你知道嗎？【太空的邊界是哪？】
#本日冷知識1537
　
上上週我們講了三位蘇聯太空人不幸在太空罹難的故事。該事故迫使工程師從失敗中學習，並持續改進系統。使後繼者：來自各國的數百名太空人有安全可靠的方式定期往返國際太空站。
　
但說來奇怪，大多數太空人所到的「太空」，也只是在海拔約 400 公里的國際太空站「而已」，400 公里差不多是把台灣豎起來那麼高。相較於地球這顆直徑 12742 公里的巨球，國際太空站像一隻緊貼著地球臉皮飛的小蚊子。
　
定義上，太空的邊界是在海拔100 公里的地方，那條想像的界線叫「卡門線」（Kármán line）——太空人其實離家不遠。#當我張開翅膀試圖往夢裡闖
　
卡門線出自西奧多．馮．卡門先生（Theodore von Kármán, 1881–1963）出生於匈牙利的航空動力學工程師，身為猶太裔的卡門隨後移民美國，在加州參與成立「噴射推進實驗室」，也就是大名鼎鼎的 JPL，現隸屬於 NASA 的超酷組織（火星歸他們家管轄）。
　
* 德文名字有馮 (von) 不見得代表是貴族。馮卡門的 von 只是指出他來自卡門村。von ≒ from。
　
卡門本身是超音速飛行、飛機翼型、流體動力學，尤其是紊流方面的泰斗。簡而言之他是造飛機專家，怎麼會管到太空去了呢？
　
故事要說到底，就得從......牛頓說起！讓我們倒帶，回到西元 1665 年，英國鬧大瘟疫，青年牛頓實行了保持社交距離的防疫措施，就宅在家，看著蘋果掉落忽然就想通了萬有引力原理。天才小神童是想通了啥？原來他是頓悟惹：月亮和蘋果是完全一樣的，在向著地心做自由落體！之所以蘋果會著地，但月亮永遠不會掉下來的差別在於，月亮的橫向（公轉）速度非常非常非常非常之快。
　
什麼跟什麼，有聽沒有懂 XD 是，牛頓的頓悟超抽象的。幸好多年後，牛頓決定出本科普書解釋他驚天地泣鬼神的萬有引力理論（月亮與蘋果一體適用，故名萬有），想出惹另一個天才比喻，或是說更具體的思想實驗：
　
▆ 牛頓的砲彈（Newton's cannonball）...... 出自《原理》第 6 頁。
　
我們一般人沒吃過砲彈也看過大砲走路 (x) 知道砲彈是怎麼一回事 (o)。從砲管飛出的砲彈，會開始受地球重力影響而往下掉，呈拋物線軌跡飛行直到著地。
　
牛頓請讀者想像在高山山頂有一具性能極佳的大砲，能用任意的高速射出砲彈。由日常經驗我們知道顯然是射速越快射程越遠。而當砲彈超快、極快、有夠快時，會發生有趣的情況：地球是圓的（人類自古希臘甚至更早就知道了），隨著砲彈橫著飛，地球的曲率開始起作用，使地面好像在加速向下遠離砲彈——高中物理課本會教你證明這個貌似存在的加速度的大小是 v^2 / R，其中 v 是速度，R 是曲率半徑，詳解略。
　
牛頓大神指出，當砲彈速度 v=√(gR) 大約是每秒八公里 (!) 時情況變得大有蹊蹺，儘管砲彈一直在自由落體，但地表也一直在遠離著它，這兩個加速度的量值相同方向相反，使得砲彈只要維持著該速度就永遠不會著地。
　
在物理上有兩種方式描述這現象——Ａ、重力恰好提供物體繞地心圓周運動的向心力，或Ｂ、重力恰與離心力抵銷。兩者敘述彼此等價，只是觀點不同。
　
我們只要記得重點是國際太空站、月亮、人造衛星、喬治克隆尼和珊卓布拉克......全都像牛頓的砲彈一樣，憑藉著橫向的超高速度而能「一直自由落體，但永遠不會落地」，換言之就是：上軌道（in orbit）啦。
　
回到卡門，#男人不過是一種消遣的東西有什麼了不起......咳咳，錯頻惹，是我們的航空飛行／空氣動力學專家卡門先生。當年他在認真推敲的問題其實是：
　
▆ 「一個國家的領空該往上算到多高？」
　
身為飛行機專家，他知道飛機能維持飛行是靠機翼維持足夠的升力（Lift）以抵抗重力。飛機的升力和幾個因素有關：速度的平方，空氣的密度，還有機翼的面積。蠻直觀的，可以想像機翼是藉由把空氣向下推擠讓自己獲得反作用力向上升。
　
但不幸的是高空的大氣密度越來越稀薄（具體上是指數衰減—— 90% 空氣分子都聚集在離地表 20 公里內），為了提供足夠升力，飛機的巡航速度就需要越來越快，越來越快，直到某個海拔高度，速度值（呈指數增長）已高到金離譜，和牛頓的砲彈的 √(gR) 速度相差無幾。與其說那還是架飛機，不如說是自帶推進器的火箭。
　
總而言之，卡門線的初衷就是：「已不算是開飛機那樣靠空氣提供的升力飛行，而是像開外掛 (x) 火箭 (o) 是靠離心力遠離地表」的海拔高度。如果飛機算空軍，火箭算太空軍，卡門線就順理成章的代表太空的邊緣。
　
當年卡門得到的值差不多是海拔 62 英哩，100 公里的一個概略數字。但他的計算面臨到各式問題：地球的大氣密度其實隨著緯度、季節、溫度、甚至太陽黑子的活躍程度的影響而起起伏伏，不完全符合他簡化版計算中的條件。
　
因此隨著知識與技術的進步，有人大膽異議說「很可惜，卡門先生算錯了」並提出新的分界提案。例如，美國空軍傳統認定的太空邊界是 50 英哩 = 80 公里的高度。曾經有數種實驗性的「太空飛機」（混合傳統空氣動力學和火箭推進的飛機）突破那個高度，包括有名的Ｘ系列火箭飛機——「登月第一人」尼爾．阿姆斯壯便曾經做過 X-15 火箭飛機的試飛員，達到過太空的邊緣。而突破 80 公里的空軍飛行員一樣會獲得太空人的稱號。
　
大概是醬。科宅這番長篇大論，只希望大家記得一件 Take home message：上太空不只是往上爬一百公里那麼簡單而已。若只單單上拋一百公里，地球引力會立刻讓你像蘋果一樣落回地面。
　
上太空真正的重點是往橫向加速，只有飆超快，達到水平方向約每秒鐘八公里的東西（參考：國際太空站 = 7.66 km/s。哈伯望遠鏡 = 7.59 km/s）才會維持「牛頓的砲彈」的狀態，待在低地軌道上。
　
反之亦然，太空人要回到地面，也不是咕咚一聲往下跳就行。他們需要劇烈的減速，主要是利用大氣層的摩擦生熱，把太空和地表的每小時兩萬六千公里的速度差異給磨掉......速度的平方差和動能成正比，這份奢侈的速度需求也是上太空代價辣麼高昂的原因之一喔。
　
插圖：俄國航太總署的聯盟號（Soyuz）發射太空人和物資到國際太空站的示意圖，你看，關鍵是火箭橫向的推進，就像牛頓老大說的那樣。

蔡政府『國防自主』玩真的！
✅➡️中科院「光榮之星」頻出海　軍方：測試新型反艦飛彈
https://news.ltn.com.tw/news/politics/paper/1335060

✅蔡英文政府連年大幅提高國防預算，使中科院有十分充足資源可測試新型飛彈與載台，顯示『國防自主』玩真的！摘錄：『中科院委由龍德造船建造的小型艦艇「光榮之星」主要擔負海上測試用途儎台工作，在今年五月交船後，已頻繁出海執行任務。軍方官員表示「光榮之星」是為了測試中科院研發成熟的新型反艦飛彈。這款尚未定名的新飛彈，尺寸將比現役雄風二型飛彈小，但射程並不遜色，未來有機會供海軍使用，增加艦艇反艦火力。』
▫️
✅其戰略意義，代表台灣的雄風反艦飛彈族系將填補雄一除役之後在「中短程」的缺口，新型反艦飛彈因為其尺寸比現役雄二更小，所以有更大佈署彈性：可輕易發展艦射型 / 機動岸射型 / 直升機與戰機使用的空射型！大幅提高反登陸戰力，試想如果台灣每個作戰區都佈署五十枚機動岸射型的新型反艦飛彈，中國還會敢發動兩棲登陸嗎？
▫️
✅此前蔡英文總統在視導中科院系統製造中心時明確宣示：除了擴增人才外，中科院必須加速反艦飛彈及防空飛彈量產，就是要嚇阻中國使其不敢輕舉妄動。事實上台灣本就該採取嚇阻戰略！中國正每日拿1700枚飛彈武嚇台灣，台灣採取同樣方式「回敬」也只是剛好而已，勿忘「和平只有靠國防」要嚇阻中國使其不敢輕易啟戰，最有效方式就是強化攻擊性武力「以戰止戰」！
▫️
✅在全力強化國防自主政策並且大幅提高國防研發預算之下，現階段台灣自行研製的各式飛彈、火箭系統都已展開提升計劃並迅速落實當中。由此可見政府支持與否，對國防發展影響重大！直接為大家標出一年來媒體報導的幾項精進提升重點：

➡️包括雄二E巡弋飛彈、萬劍彈以及雄二、雄三反艦飛彈都有增程研發計劃，而且都將在三年內可看到具體成果。

➡️代號「磐龍專案」雄三增程超音速反艦飛彈，速度可達3.2馬赫，飛行時間高達240秒，經換算射程已超過300公里。已陸續進行飛控與導控測試，可望在2020年完成研發後量產。

➡️萬劍彈部分據了解空軍規劃在量產的同時也委由中科院著手規劃從200公里增程到400公里。發展增程型萬劍彈。
▫️
圖片來源：
國家中科院 www.ncsist.org.tw
中華民國總統府 https://www.president.gov.tw/