凌晨 2 点 50 分,新竹科学园区漆黑静寂,但国家太空中心大楼却灯火通明。大厅挤满上百位学者、科学家和企业高层,尽管熬夜,但他们难掩兴奋神情,守在大屏幕前,等待远在美国加州的火箭升空。
“五、四、三、二、一!”
他们跟着塔台倒数计时。数到“1”时,火箭发出巨大声响,笔直冲入云霄,他们看着第 1 节火箭脱离,第 2 节火箭点火、熄火,到第 676 秒,火箭外壳脱落,搭载太阳能板、犹如长一对翅膀的金色卫星,弹进漆黑的宇宙里。
“福卫五号卫星成功进入轨道!”欢呼声此起彼落,有人呐喊,有人流泪,有人紧紧相拥。不少是年逾半百、讲究理性的台湾科学家,这一刻,全都变成第一次仰望星空的小孩。
因为现在,他们能骄傲的指著星空,“瞧,那颗星星我做的!”
福卫五号是台湾第一颗自制的卫星,距离地球 720 公里,可以看见地面只有 2 米的物品,它如同“台湾的眼睛”,可找出台湾哪条河川受到污染,可协助搜寻失踪的船只。
福卫五号诞生前,台湾所有卫星都是向国外买来,卫星影像的储存、加密和解码,都要靠国外,一年得花上新台币上千万元租用海外卫星接收站;但福卫五号成功运转后,不必再向他人伸手。
太空热!马斯克、孙正义都投资 台湾花 7 年自制卫星,抢到入场券
不过,自制卫星这是条崎岖路,他们一走就花了 7 年。“没有人教,没有论文可以参考,也没有相关专利,”太空研究中心前主任张桂祥指出。“没钱、没人,没经验”,但他们仍拼了命,做出台湾第一颗自制的卫星。
为了它,全台产、官、学大集结。除了太空中心外,还包括国家实验研究院旗下仪器科技研究中心、芯片中心,学界包括成大、交大、清大和中央大学等教授群,还有约十几家台厂参与。
这群台厂来自五湖四海,有些做无人机,有些是半导体业,有些根本没做过航太零件,一切从零开始。但若没有这群手握国际级技术的企业,福卫五号不可能上太空执行任务。
他们抓住“太空时代”的新机会:高盛今年 4 月出具研究报告,指出因航天飞机与卫星建造成本降低,太空投资大幅成长,2015 年投资太空领域的公司就超过 50 家,金额约 12 亿美元(约新台币 360 亿元),是过去 15 年的总和。报告认为,未来 20 年,太空产业将成长至上兆美元的规模。
太空产业早已成为全球显学,这次搭载福卫五号上太空的火箭,由美国 SpaceX 公司制造,它正是特斯拉(Tesla)首席执行官马斯克(Elon Musk)所创立;软银创办人孙正义今年也斥资 10 亿美元,投资美国卫星网络公司,用作建造低成本卫星。
当世界级企业探索太空商机,台湾的“太空尖兵”等于拿到一张价值上兆美元的入场券。
制造“眼睛”的微像 设计产品只花美国 1/5 人力
他们把台湾卫星送上太空,靠两项本事:一是拼毅力,二是求完美。
让福卫五号拥有“千里眼”的幕后功臣,是微像科技。微像董事长王文良早年在美国硅谷创业,10 年前为参与印度“登月计划”,回台成立微像,印度现在探测月球的卫星,就是用他们的影像感测器。
影像感测器分两种,一种是 CCD(感光耦合元件),另外一种是 CMOS(互补式金属氧化物半导体)。传统卫星大多用 CCD,因影像噪声较少,但该产品一来是国家管制品,买不到,二来台湾也没能力自制,因此太空中心转个念头,改找专做 CMOS 感测器的微像。
“传统卫星用的感测器,设计复杂,美国要花动用 100 人以上的团队开发,但用 CMOS 感测器,我们靠 20 人就可以办到!”王文良说。
可是,太空中心给他们出道大难题,要把印度卫星用的、不过如凤梨酥大小的芯片,放大 5 到 6 倍。晶圆厂能够做出的最大单芯片,只有约 3 公分,但太空中心要的,是长达 12 公分的单芯片,做出来,等于破世界纪录。
“我听到他们的要求,第一个念头就是,不可能!”微像工程部经理林琦斌说,这不是只要把小芯片拼起来,芯片与芯片间几乎不可有任何空隙,否则芯片就不能用。他们为此差点拒绝太空中心的要求,退出计划。但王文良还是咬牙接下“不可能的任务”。
他们解决的办法,就是“做苦工”。王文良表示,本来一片 8 吋晶圆,可以切出一到两百颗小芯片,但当芯片放大后,只能切出 5 颗。他们便从 25 片晶圆,花了上千万元,从上百颗超大的芯片里,每颗筛检,找出一颗几乎没有缝隙、符合标准的芯片,放到卫星上。
“这比做 100 万颗小芯片还难!”王文良苦笑说。量产的消费电子芯片,做出来八、九成以上都能用,但能上太空的芯片,却要把 99% 以上的芯片都丢掉,只为挑出一颗来用。
帮助“记忆”的鑫豪 门外汉咬牙接单,天天做到半夜 12 点
另一位“苦主”是鑫豪科技。鑫豪开发的是福卫五号的“内存控制”和“影像储存”,就像是装在卫星的“记忆卡”,将拍下的画面存起来,并且加密,再传回地球。
可是,鑫豪从没接触过太空产业。两位创办人──研发部协理刘锡鑫和董事长邱俊豪,曾是国家中山科学研究院同事,创业后,公司曾接过国防相关设计专案,如大型无人机的影像储存等,但国防和太空又是不同领域,他们得要从零学起。
在鑫豪董事会中,有股东建议不要接,因为太空产业回收期长,不容易赚到钱。邱俊豪却坚持,他对股东说,“事情要挑难的做,才有价值,否则简单的中国厂商都会做了!”说服多次,总算使股东点头。
“我们递交超过 50 份设计文件给太空中心,一般案子一、两份就够了,”刘锡鑫表示,自从接这案子,他将近一年几乎天天晚上 12 点才从办公室回家。
设计修改超过 50 次,鑫豪总算通过太空中心验证。“我们存入的资料,连 1 位元(编按:储存最小单位)都不能错!”邱俊豪表示,如果错了 1 位元,整份资料都就像骨牌一样,跟着出错。
而且,卫星飘在太空,无法飞上去“除错”。他们花了近半年,用程式让内存局部出错时,“自动隔离”,让系统能持续运作。凭著这份本事,明年即将发射的福卫七号,仍找上鑫豪。
太空环境恶劣,任何零件都必须千锤百炼,不容丝毫失误。例如,林琦斌表示,影像感测器要以 120 度高温,连续烧 1,000 个小时,感测器上的金线都不能脱落,否则就要整批报废。
偏偏,微像第一批影像感测器,烧到第 500 多个小时,其中一条金线开始脱落,他们花了半年重试多次,百思不得其解。
微像苦找答案,找上学校的学者,教授问:“你们是用纯金的金线吗?”原来微像以为,如果金线用得越“纯”,越不容易脱落,殊不知“稍微不纯”的金线,才能贴得更牢靠,结果一改,顺利通过测试。
他们都说“赚不了什么钱” 但癌筛、长照等再应用,前景看好
其他厂商如做卫星外壳的汉翔、做天线的胜利微波、影像管理系统的凌群电脑、清洗卫星镜片的锡宬国际,都要求几乎“零”失误。
卫星用的镜片主镜直径长达 45 公分,是全台湾最大的非球面卫星镜片,为了清洗它,以往做半导体清洗设备的锡宬,打造 3 米大的立方体清洗机,经过超过 10 道关卡,让镜面上一粒灰尘都不能有。
参与福卫五号计划,这群厂商几乎都说,“赚不了什么钱!”但他们把磨练的成果,用到其他领域。
微像就和国立大学合作,将影像感测用在癌症筛检。微像总经理黄钦河表示,该校把显影剂打入实验鼠中,用影像感测器诊断有癌细胞的部位,若此方法成功,以后要判断癌细胞位置,一来不必再用 X 光,可降低癌症病患的辐射剂量,二来检查速度也更快。
此外,专长在影像程式设计的鑫豪,则将影像侦测技术用在长期照护。鑫豪业务行销副总经理谢金谷表示,他们已和长庚养生村合作,监视器可自动判读老人家是否跌倒,发出警报,不需要警卫时时盯着监视屏幕。
火箭升空时,整流罩上写着大大的“台湾”两个字,这是台湾太空史上的里程碑,这里头有台湾顶尖人才的心血,也载着台商技术升级的契机。
(作者:马自明;首图来源:By Tiouraren (Y. Tsai) (Own work) [CC BY-SA 4.0 or GFDL], via Wikimedia Commons;全文未完,完整内容请见《商业周刊》)
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