如何打造台灣太空產業?│陳彥升

2018.01.04
 
很多人也許知道台灣參與太空科技發展的概況,但大部份人可能不知道我們在這方面,已著墨了超過26年,而且政府也投資了超過300億元。然而這些納稅人長期的投資,其產業效益的回饋,就如同很多政府督導機關一般,還是相當有限的。究其原由,主要是原先成立太空機構的定位不清,以及各方資源的爭奪所造成。
 
國科會於1991年10月3日,承李前總統帶領台灣踏入太空科技的意志,成立國家太空計畫室籌備處,開啟台灣的太空發展。當時國科會主委夏漢民,傾向於完整太空技術的發展,也就是火箭與衛星並重的發展主軸,借此來帶動航太及國防科技產業的發展。
 
然而,後續的國科會主委及一些科學家,在各方爭論發展方向,以及相關預算資源的爭奪之後,卻將台灣的太空發展方向,限縮在衛星計畫及科學研究的範圍,從此就與對產業的回饋脫了鉤。這在實質上,是政府每年編列15-25億的預算經費,由幾位學者來主導計畫主軸方向,來執行他們所屬意的科學研究。由太空科技可帶動產業的外溢效益,因此被完全忽略掉了,實在是非常的可惜。而更需檢討的是,這個發展過程的上位督導機制,幾乎是完全的喪失,計畫的規劃程序,有點像是球員兼裁判的情形。
 
當然,國家太空中心的研發團隊,自成立以來,在受到政治干擾之餘,還是有所貢獻的。他們在這26年間,總共完成了四個衛星計畫,以及一個探空火箭計畫。前面三個衛星計畫,福衛一號、福衛二號、及福衛三號,分別由美國的TRW、法國的Astrium、及美國的Orbital Science所設計,太空中心則從中學習,逐漸增加一些國內的參與結構件的製造,以及執行一些測試驗證的工作。而於今年8月完成發射的福衛五號遙測衛星,卻是距離上一顆福衛三號衛星的發射時間,足足超過了十年,而其成效如何,還有待衛星遙測照片市場來肯定。筆者於2005至2016之間,擔任了探空火箭計畫主持人,以及衛星計畫的審查委員。無論如何,我們對於投資太空的成效,是有必要給予適時的檢討,才能讓這項重要科技投資,能符合取之於民、回饋予民的民主原則。
 
 
如果來個對照組,我們也許能夠看得比較清楚。與台灣幾乎同時啟動太空發展的國家,就是與我們有可觀的文化及經貿往來的韓國。回顧韓國的太空發展過程,以及他們今日在太空產業上的發展成果,我們就會發現,整體系統性考量規劃的發展策略才是正確的。
 
韓國的太空科技發展,初期的預算經費中,幾乎有三分之二是使用在火箭發射系統的研製,而較少部分經費用於衛星計畫。為了突破技術瓶頸,韓國以重資請了俄國火箭公司來幫忙,終於在2013年的第三次發射,達成了第一型運載火箭「羅老一號」的發射衛星入軌。同時,韓國的民間太空產業,也逐漸成形,包括衛星公司、衛星元件及零組件公司,以及衛星圖資及資訊應用的公司,在太空發展的新興國家中,已佔有了重要的地位。所以,韓國的太空中心的成效,得到了他們人民的認可與支持,因而近年來預算大幅增加,並通過政府核可,規劃了韓國火箭的登月及火星探測的大型計畫。
 
其實這個道理很簡單,火箭是進入太空的火車頭,有了這個火車頭,其他的相關衛星產業,也就很自然的會被帶動起來。況且,火箭載具是一個國家,在國際上科技地位極重要的指標,也等同於一個國家的科技品牌,一但火箭發射成功,自有的科技產品的等級,在國際上就會被以太空級的等級來看待。韓國太空機構的主事者,顯然很清楚這個道理,這是他們成功的主因。另外值得注意的,韓國在其他工業科技領域方面,也都表現了相同的系統性考量的發展策略,除太空產業外,也包括汽車、造船、潛艦、及核能電廠等,確實是有很多我們可以參考學習的地方。
 
由此可見,國家太空科技的發展,需要給予執行單位及其發展方向很清楚的定位,而且必須能維持長期的延續性,以及對於各階段的執行成效做到確實的檢討及適切的導正,如此才能期待,在這個高度挑戰性的太空科技領域有所表現,進而建立穩固的產業基礎。
 
太空產業是航太科技的一環,而航空的技術基礎,是發展太空的重要元素,主要不同的是,太空應用設計的系統規格更為嚴苛。美國太空人阿姆斯壯,在1969年帶領人類踏上月球的同一年,台灣的航空技術研發,也在「空軍航空工業發展中心」的擴編後,正式展開。「航發中心」在1983年改為隸屬中科院之前,前後研製發展了PL-1及TCH-1兩型螺璇槳動力教練機、AT-3噴射教練機,以及C-2小型運輸機,另外還有經由美國授權,及諾斯洛普公司(Northrop)技轉,部份製造及組裝F-5噴射戰鬥機。筆者在1979年到美國深造前,有在航發服役一年十個月的經驗,參與了低速風洞的建造、AT-3教練機的測試,以及IDF噴射戰鬥機的早期概念構想工作。
 
之後,台灣與美國通用動力公司(General Dynamics)達成技轉合作的協議,開啟噴射戰機建造的大型航空系統研製計畫,並於1992年完成 IDF 戰機的成軍服役,發展過程還發生低空高速時的水平尾翼不穩定,造成空軍伍克振試飛員的殉職,為發現及改進IDF的設計問題而犧牲生命。值得一提的,台灣在完成IDF計畫之時,並未掌握IDF飛行及作戰導控軟體的程式原始碼,而是在與通用動力公司的後續合作計畫中,才逐步的完全獲得,也讓2016年開始啟動的國機國造計畫中的高教機研製工作,能較有把握在預期的時程內完成。
 
基於這些航空技術的成果與產品,根據航發中心前主任李永炤,在他的「航空五十年」回憶錄中所表達的感慨,當時台灣其實是有很好的機會,將航空產品推到國際的市場的,並借以建立國內的航空產業,C-2小型運輸機就是一個較不具敏感性的好例子,只可惜當時政府缺乏了全盤的規劃與決心,而且在1990年代之後,又將整個科技發展重心,全都偏向支持發展電子產業,也因此錯失了落實建立航太產業的機會。
 
 
針對太空的技術發展方面,在2000年之後,美國政府對NASA的政策改變,形成了民間在太空投資的熱潮。為鼓勵民間太空產業的全面提升,美國政府決定由民間公司來負責,發展從地面到地球軌道的火箭系統,而NASA及其他政府機構則專心於外太空事務的開發,包括回到月球、火星及其他星球探測,以及小行星在科技應用上的研究等。由於這項政策轉變,美國及世界各地的新成立的私人火箭公司,漸漸浮上媒體的版面,較有名的如太空探索公司(SpaceX)、維京宇宙公司(Virgin Galatic)、藍色起源公司(Blue Origin)、火箭實驗室公司(Rocket Lab)等。據這幾年的統計,加州的矽谷還是如以前,在發展電子及網路產業時的熱絡,但是新的公司中,卻是大部份因為火箭及衛星的相關產品而成立的,可見下一波的產業革命,應該會與太空技術的應用,更是有直接的關係,就是所謂的太空經濟的來臨。
 
而在太空技術革命上,SpaceX的商業模式所驅駛的技術躍進,是一個最佳的例子。由於他們使用的火箭引擎相關技術,使得整體火箭的造價成本下不來。而讓火箭能重複使用以降低成本,就成為他們公司必要的競爭法寶。所以他們公司就設計讓火箭完成發射之後,還能安全地飛回地面或海面降落。發展之初,當然就碰到了很多次的失敗爆炸事件,直到2016之後才完全掌握了降落系統控制的所有細節,可說是一項了不起的技術突破與成就。SpaceX這項因為商業模式需求,而導至的技術翻新,展現了民間公司的創新動能與執行效率,若換成公家單位,沒有營業競爭壓力,就很不可能考慮讓一個下降平均速度超過音速的火箭飛回發射場降落,台灣大概沒有公務人員會冒這種風險吧!
 
其實這種火箭垂直起降的技術,美國麥道公司(McDonnell Douglas)在1991-1995期間,已經以DC-X這個四引擎的火箭載具,與NASA發展完成。筆者當時也參與其中的火箭底部熱防護系統的設計工作。其他國家,在SpaceX連續回收火箭成功之後,也開始感到競爭的壓力,而開始規劃類似系統的開發。這是一項非常正面的發展結果,所謂互相競爭求進步,都是好事,而且大家如果都能回收火箭的話,地球的海洋也可望能夠減少一些污染。
 
台灣在面對這些挑戰,以及考量上述太空產業發展的定位與成效問題,政府在法規面上,希望能以便利企業發展的考量,營造有利於自主開發太空系統的環境,好讓有創意及願意挑戰太空的公司,能更順利及有效率地發揮,而建立太空法是一個較正確的步驟。也就在美國走向太空商業化的痛時,東南亞我們臨近的國家,如日本、韓國、新加坡、菲律賓、泰國等,都前後通過了他們的太空法,儘管內容不同,但只要是宣示了對他們國內太空產業的重視,同時也讓他們的企業,對於投資發展太空,於法有據,以及政策能夠有持續性及展現他們政府的決心。台灣應該也要抓住這個世界科技潮流,讓我們的產業也能借此跳脫只有晶元代工的單一重點,而從系統創新的層面來注入新元素,實現談論已久的經濟轉型目標。
 
 

陳彥升/李登輝民主協會理事,國家太空中心資深研究員,曾任職美國太空總署