航天科技改進高爾夫球桿物料


@劉兆生 - 2006/11/27

Image Credit: Unsplash
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三十五年前, Apollo 14第三次登陸月球,指揮官Al Shepard帶了一枝6號鐵桿,在月球地面上上打了枚高爾夫球,喊出著名的一句「miles, miles and miles」才返回地球。

今年,在美俄傳出有意邀請中國於2010聯合登月之際,俄羅斯航天署和一加拿大高爾夫球公司更協議在國際太空站(International Space Station, ISS)外建設一個特殊平台打高爾夫,目的是創造一個高爾夫球飛行距離最遠記錄,後因美國國家太空總署(NASA)認為球被擊到太空後會對太空站形成威脅而被迫延遲,結果終於在本月二十三日實行,完成了這純為宣傳而作出的一項高球歷史任務。有興趣讀者可以在這網址重溫這两次人類分別在月球和太空中打高爾夫球的錄影片段 :。

這次在太空打高爾夫引起世界各地傳媒報導,大收宣傳之效;同時,更喚起高球迷認識到,二十一世紀的球桿物料,很多是來自NASA的科研成果。從一九九二年開始,鈦合金屬(Titanium Alloys)已成為製造球桿的標準物料,但隨着為了開拓更多太空探險之旅,科學家須研究和製造出更堅固的物料;其間最大的突破,便是今天廣泛地被應用在工業上的液體金屬(Liquid Metal)。

這種液體金屬,其實是金屬和玻璃的混合體,在太自然中找不到,只能在實驗室用玻化技術(vitrification)產生出來的一種人工物料,比鈦金屬堅固耐用两倍,但柔軟度更高,是用來造球桿的首選。

鈧或打破鈦合金壟斷

現今在工業上的用途更多,甚至在我們的手機外殼中和腕表帶也找到。不可不知的是,不要以為這種技術只能在歐美先進的實驗室才找到,今天在中國到處都有;內地的應用科技,與時並進,世界工廠,不是浪得虛名。

今次這間名為二十一元素(Element 21 Golf Company)的加拿大高爾夫球公司宣傳的,是另一種稱為鈧合金(Scandium,Sc)的物料。二十一 元素,就是鈧的原子值。鈧比鈦合金屬輕百分之五十五,堅固度與重量比率提高百分之二十五,是用作製造飛機和太空船外殼主要物料之一。

是次二十一元素高球公司高調地花巨額投資打響招牌,目的當然就是看準了這個全球每年四十億美元的球桿市場,吸引各地高爾夫製造商採用鈧元素,務求打破一直被鈦合金壟斷作為生產物料的局面。

其實全世界的高爾夫製造商,也虎視眈眈這龐大得驚人市場,一些已開始試用形狀記憶合金(Shape Memory Alloy, SMA)在球桿和推桿產品上。這種合金,通常是用「銅–鋅– 鋁」、「銅–鋁–鎳」或「鎳–鈦」組成,具形狀記憶效果(Shape Memory Effect,SME),令球桿形狀隨温度變化而更適合使用。

此外,太空科技應用在高爾夫上,還有的是對高爾夫球飛行軌迹的研究。太空穿梭機一飛沖天時,科學家要克服機翼內的液體燃料在空中高速攪動狀態,避免猛烈衝擊引起爆炸,這種技術移至高爾夫球去,能解釋高爾夫球在空氣中保持直飛的所需條件,科學家便應用流體動力學原理,製造出新一批飛行軌迹穩定很多的高爾夫球。

局限中力臻完美

太空科學,其實是很實用的科學。我們喜愛在辦公室常用來罵人不中用的一句「I don’t need a rocket scientist here!」,顯然是抹殺、甚至貶低了這些科學家一直以來對改善人類生活的貢獻。

筆者友人周博士是美國太空總處物料科學工程師,多年前他回港教學,他辦公桌上擺設了一架穿梭機模型,他把模型機鼻尖上黑黑的一塊階磚物體拿出來給我看,很自豪地說:「這是我的發明,有我的專利權。穿梭機返回大氣層,最先踫到的,便是這一塊物體。」

我隨口答:「So, you are a real rocket scientist。」

他一本正經地說:「我是material scientist,你知道material science 是什麼?material 就像人,有很多缺憾(defects),我們製造不到完美的物質晶體,只能manipulate着這些缺撼來達到預期要求和效果,that makes the world interesting。」

我知道周博士是不打高爾夫球的,不然,我一定會告訴他,高爾夫的吸引力也是一樣;因為我們每人的swing都有缺憾,做不到一個完美的揮桿動作,只能在體能局限的條件下,盡量把球打得遠和直而已,that makes golf interesting。

言猶在耳,那年春節期間,踫巧哥倫比亞號返回大氣層解體,七位太空員罹難,是太空探險的一大挫折。科學,到底不是萬能的;知識的追求,有時真要付是沉重的代價。而然,太空科技和高爾夫結合,確是一個不可抵擋的商業趨勢。 (完)


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本文原刊於《信報》,現經作者修訂重刊。

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