台灣人在仙台車庫燒「月球土壤磚塊」,IZUMI SPACE立志要當月球基地的第一塊磚
日本仙台一間車庫裡,地上拉滿電線,角落立著氮氣鋼瓶,筆電接著訊號轉換的控制面板。
IZUMI SPACE創辦人歐泰辰起身拿來一盒月土(註),摸起來像太白粉,細到風一吹就散,做實驗還得戴上過濾呼吸器,「這間車庫裡最重要的設備,其實是那台吸塵器。」他開玩笑說。
IZUMI SPACE 實驗所使用的並不是真正從月球帶回來的土壤,而是「月球模擬土」(Lunar Regolith Simulant),向私人商業公司購買取得。
這是IZUMI SPACE研究月土的第一代實驗室,目標是要把細沙般的月土燒成磚頭,作為人類登上月球時使用的建築材料。
研發約一年了,IZUMI SPACE燒出的月土磚強度已接近團隊目標,現在,他準備把實驗室搬回台灣。
用工程師的排除法,他才找到月土創業題目
歐泰辰從小就是個航空迷,推甄進入逢甲大學航空工程系,可是畢業時不幸遇上航太產業的冰河時期。
「美國跟蘇聯的競爭結束的時候,需求就銳減,因為一開始的時候太空產業其實全部都是軍事需求。」歐泰辰說,自己退而求其次,進入遊戲發行產業。這一做,就是25年,直到SpaceX再次掀起太空產業革新的浪潮。
2010年前後,歐泰辰注意到SpaceX開始嘗試第一節火箭回收。在他看來,太空應用最大的障礙一直是進入軌道,這件事變便宜,就是產業的奇異點,就像美國大西部,要等鐵路通了,經濟活動才真正展開。
到了2017年左右,歐泰辰開始認真找太空相關的創業題目,「其實講起來一點都不浪漫,我用的是工程師最常用的方法:拆解問題。」歐泰辰說。他先排除推進系統,因為牽涉太多法規與政府特許,做的人也很多,是一個紅海市場,他甚至想過太空廁所,因為廁所壞了修不好,任務就得返航,但是無重力測試極其昂貴,NASA也早有成熟設計,難有創新空間。
最後他歸納出一條原則:既然5年內就用得到的東西已經有人在做,要醞釀10年以上的題目,投資人又不敢投,所以一定要找到一個可以預期被應用的革新技術。
這個東西,就是數十年來多數科學家一直想挑戰的月球基地。
NASA從1980年代就有月球基地構想,「假設你今天發現了一個新島嶼,第一件事會做的是什麼?先蓋港口,港口蓋完之後可能是蓋機場。地球上是這樣,月球上也會是這樣。」歐泰辰判斷,馬斯克(Elon Musk)雖然主張直接去火星,但火星要用的技術得先在月球驗證,月球基地遲早會發生。
他把NASA自1980年代以來的研究一路讀下來,甚至仔細研究了NASA記錄降落時噴流和月面的交互作用的影像,「你看直升機飛過沙灘的狀況,月球上有這麼多精密又脆弱的設備,讓沙子這樣噴,我直覺不可能。」
當登陸器降落時,引擎噴流會把月土以極高速度噴散,這些像碎玻璃一樣有稜有角的細沙,會直接打在周邊精密又脆弱的設備上,所以基地要長期運作,就得有起降平台。
歐泰辰說,人類要勤跑月球,一定要有個可以避免直接接觸月球表面的降落基地。
「可以用就用,不能用就換一個方法」
選定題目後,歐泰辰開始研究如何把月土變成建材。
為什麼不直接用水泥?歐泰辰解釋,水泥需要水,也需要大氣,這些全都不存在於月球上,如果要把台灣常見一包20多公斤的水泥運上月球,「那一袋水泥是2,000萬美元(約新台幣6億元)。」
所以,如果要能夠實現這個構想,唯一的辦法是就地取材,也就是月土。
歐泰辰把公開文獻裡找得到的方法都試過一輪,但實驗結果往往是「做出來了,但有諸多問題」,他只能解決一個問題,再面對下一個。「我們在做實驗的時候,其實不太會對成果有太多預期,出來的結果就是結果,可以用就用,不能用就換一個方法。」歐泰辰說。
雷射是最典型的例子。月土的成分並不均勻,有些顆粒含鐵、有些不含鐵,加熱時熔化的速度也不一樣,所以歐泰辰最初的做法是用雷射把月土整個熔掉。可是,熔化後的月土會變成黑色熔岩狀的物質,只要冷卻得太快,就像吹好的玻璃沒有放進保溫爐慢慢降溫,「燒是燒出來了,但是全部都是裂痕,一旦有裂痕,它的強度就很差。」
歐泰辰花了近4個月想辦法解決裂痕,直到某天翻到一篇武漢科技大學的論文,對方幾乎和他在同一時間做同樣的實驗,也遇到同樣的問題。「只有你自己一個人的時候,很難判斷到底是你做錯,還是真的就是這樣。」歐泰辰說,這篇論文讓他確認問題出在製程本身,而且沒有容易的解法,於是他決定放棄雷射,換一條路。
換了製程之後,第一次燒出成品時,歐泰辰的反應只有一句「欸,好像可以耶」。他真正開心的時候,是後來月土磚的強度突破了預期值。
目前IZUMI SPACE燒出的月土磚,每平方公分約可承受60公斤重的壓力才會碎裂。由於月球重力只有地球的六分之一,換算到月球上,相當於要有約360公斤的設備壓在1平方公分上,月土磚才會裂開。「你想想看,300多公斤的設備站在1平方公分上,你會覺得這個強度應該是夠的。」歐泰辰說,這個數字已經很接近團隊的目標。
從開始實驗到做出這個成果,歐泰辰只花了大約一年。他認為新創最大的優勢就是靈活,遇到難解的問題就換路線,「追求完美是對進展最大的阻礙。你不需要追求完美,只要先讓它可以動就好。」
太空開拓這件事對台灣很重要,對人類文明更重要
研究有了進展,歐泰辰決定把實驗室搬回台灣,預計在台北南港一帶復刻車庫裡的實驗室。他說,第一個原因是離家人比較近,第二個原因則是他看見了台灣的優勢。
「我覺得很多台灣人沒有意識到,半導體會這麼進步,背後一個很大的原因是台灣什麼東西都很快,找東西很快,大家做事的速度也很快。」歐泰辰說,台灣的基礎工業紮實,還有許多隱形冠軍,「我在日本買的一大堆東西,很多背面寫的是Made in Taiwan。」
相較之下,歐泰辰在日本最大的劣勢是語言。他表示,即使航太工程文件都是英文,在日本開拓業務還是非常需要日文,「你的日文不夠好,不管在哪個產業都會受挫。」
此外,日本50年來已經累積了完整的太空產業鏈,上下游關係緊密,太空產業在台灣卻還是一個全新的產業。歐泰辰認為,新產業有壞處,但好處遠大於壞處,「因為所有東西都是新的,所以沒有任何包袱。」再加上台灣的速度,他判斷回台灣的優勢多很多。
運氣也站在歐泰辰這邊。歐泰辰說,他原本預估要在車庫裡待到2028年,才會等到月球基地的計畫出現,沒想到團隊確認研發路線後不久,NASA就公布要蓋月球基地。他決定回台灣時,國家太空中心(TASA)也開始關注月球計畫,「希望這個運氣可以一路持續下去。」
至於IZUMI SPACE要怎麼賺錢,歐泰辰認為,月球上最早的起降平台會是國家出資的基礎建設,IZUMI SPACE扮演的是建商的角色;等到企業進駐月球,需要道路與起降平台,就會由企業出資請他們蓋。目前IZUMI SPACE的研發資金主要來自歐泰辰的個人存款,募資則是遲早的事,歐泰辰說,時間點要看兩件事誰先發生,「一個是我的錢用完了,另一個是外部需求快速擴張,需要的資金超過我自己能提供的。」
問到台灣為什麼需要發展太空產業,歐泰辰把尺度拉到整個人類文明。「人類文明不管你說是3,000年還是5,000年,有兩件事情恆定不變:第一是人都會死,第二是我們全部都住在地球上。」他說,醫藥發展想突破的是第一件事,而進入太空之後,資源的多寡只取決於人類能走多遠、有多少時間。
歐泰辰拿400年前的歐洲比喻,當年北美大陸被發現後,歐洲各國爭相前往,為的是殖民與資源開拓。太空也是一樣,任何國家都應該往太空發展,才不會受限於自己國土範圍內的資源。「所以我覺得,太空開拓這件事對台灣很重要,對人類文明更重要。」