NASA 想要在電動飛機的發展中扮演更重要的角色

NASA 雖然說大部份的時候我們對 NASA 的印象都是太空探險,事實上開發新的航空技術也是 NASA 相當重要的任務之一,只是在不同的政權下,不同的項目有著不同的緩急而已。隨著拜登的上任,原本被擱置的環保、減碳議題又重新來到了聚光燈下,NASA 也再次開始推動電動飛機的發展。稍早,NASA 宣佈了將接受電動飛機的提案,初步將以取代螺旋槳客機、小型噴射機、乃至於單走道客機等相對小型、短程的飛機為目標,打造次音速的電動客機。 NASA 表示,他們的研究指出飛機的電動化能有效地降低二氧化碳與氮化物的排放,畢竟飛機引擎並不是特別有效率的燃燒方式,能源轉換效率不如火力發電,更別說綠能發電的選項了。提案的日期到 4 月 20 日為止,NASA 希望在示範試驗機之後,將系統於 2035 年前導入商用機種上。 除了 NASA 的努力之外,波音也已經宣告將在 2030 年前讓機種全面轉用 100% 生質燃料,歐盟也在近日宣佈了將在機票上用統一的標準,標註航班的碳排量。航空業每年要為全球 3.5% 的空汙負責,其中 1/3 是二氧化碳、2/3 是氮氧化物、硫化物、煤煙、氣膠和其他的懸浮粒子。如果能轉為電動飛機的話,應該能減低不少這些空汙在高空的排放吧。

IBM 計劃在 2030 年前達成溫室氣體零排放

NurPhoto via Getty Images 很多科技巨擘都有碳中和目標,但不少都是透過多做一些環保措施來在理論上中和排放。然而 IBM 最新拿出來的減排計劃,是直接從源頭著手,在溫室氣體排放出來之前就避免掉。據其計劃所說,IBM 將會在 2025 年前減少排放比 2010 年少 65% 的溫室氣體,與此同時,還會應用碳捕捉工具來減少排放至中和,甚至高於目標比率。另外在能源應用方面,IBM 也會提升使用可再生能源比率至 75%,2030 年前更要提升至 90%。 IBM 主席兼行政總裁 Arvind Krishna 表示,極端氣候是當代最緊迫的課題,他們的零排放目標更是大膽的一步來強化在對抗極端氣候的領導角色,並強他們的目標是遠比巴黎協定更進取。 科技界別中,Amazon 目標是在 2040 年前達致零排放;微軟則與 IBM 一樣是設在 2030 年前達成目標。至於 IBM 自身雖然在 2012 年就達到了理論上的碳中和,但也是以植林等環保項目來達成,因此這次的實際的負排放工作是更進步的目標,同時他們更會設立 10 億美元創新基金來促進相關工作。 是說,IBM 雖然致力減少他們的直接碳排放,但就如 The…

波音計畫在 2030 年將所有的飛機轉用永續燃料

gk-6mt via Getty Images 波音早發表了將在 2030 年前讓旗下所有的飛機都能使用 100% 永續燃料運轉,並表示這是在未來數十年間,「降低航空業碳排量最為安全且有效的做法」。這也將有助於航空業整體在 2050 年將碳排量降低一半的目標。 永續燃料指的是以植物油、動物油、多種農林業廢棄物和不可回收居家垃圾所製成的燃料,基本上都是將空氣中的二氧化碳轉換後製成,因此再排放回空氣中並不會增加大氣中二氧化碳的總量。波音在 2018 年時就已經成功使用一架 FedEx 的 777 客機成功測試 100% 永續燃料的運轉,但目前受限於法規,航空業最高只能使用一半石化、一半永續的混合燃料。波音(及其他飛機製造商、航空公司)必須要設法說服有關單位永續燃料的使用是安全的才能達成目標了。 目前航空業約佔全球碳排總量的 2%,而在交通運輸領域則是佔 12% 之多。一般來說飛機的使用壽命起碼有 20 年左右,因此 2030 年出廠的飛機到了 2050 還會在服務著客戶。如果降低碳排的目標是放在 2050 年的話,那確實是 2030 年起出廠的飛機都要能使用 100% 永續燃料才行了。

隨著石化產業減產,2020 年全球甲烷排放量略有下降

ABIDAL via Getty Images 據國際能源署(International Energy Agency,IEA)的報告,去年的疫情因為使石化/能源產業減產,也間接地略微減少了全球甲烷的排放量,大約是石化/能源產業總排放量的 10% 左右。不過,石化/能源產業本來也就不是甲烷排放的最大宗,還要次於農牧業,特別是牛隻的養殖。 甲烷是僅次於二氧化碳的第二大溫室氣體,雖然說排量比二氧化碳少很多,在大氣中呆的時間也不會太長,但它的「溫室效應」能力是二氧化碳的 84 倍。IEA 的報告警告,去年的石化產業減產只是一時的現象,疫情結束後很快就會回到正常值。治本的方法還是優先處理管路泄漏的問題,這佔去了石化/能源產業年排放量的 60% 之多,而且修補後節省下來的甲烷對公司來說也能補助修補的費用,實際花費並不會太高的。只是就算如此,石化業想達成永續發展的目標的話,需要在 2030 年達到減排 70%,似乎並不容易達成啊。

NASA 資料顯示 2020 年與 2016 平手,同為衛星時代以來最熱的年份

Pawel Kopczynski / reuters 取決於你問的科學家是誰,2020 年可能是史上最熱,或第二熱的一年。依據 1951 到 1980 年的平均溫度為基準,NASA 判定 2020 的全球平均溫度比 2016 高上一咪咪,但這差距小到差不多可以忽略,基本上可以視為是 2020 與 2016 年平手,皆為有完整全球溫度量測資料的衛星時代以來,溫度最高的年份。另一邊,依據美國海洋與大氣署的基準值的話,則還是 2016 年高一點點,2020 年居於第二位。 無論第一還是第二,重要的都是長期的趨勢,而非單一的年份。目前自 1950 年代以來,最暖的 7 年就是過去 7 年,而這個趨勢預定還是或持續下去的。以 2020 年單年來說,有兩個事件都對氣溫造成了顯著的影響,一是疫情所引發的工業輸出下降,而另一個則是澳洲的大火。不過,兩者的影響可能和直覺有所出入:澳洲的大火因為向空氣中排放濃煙,遮蔽了陽光,因此對廣域來說是有降溫的效果;而工業輸入下降則相反,因為減少了煙塵的量,反而讓更多陽光透過,不考慮溫室氣體等長期影響的話,就短時間來說反倒是升溫的效果。兩者差不多抵消後,就是依然炎熱的 2020 年了。

F1 賽車開始試驗生質替代燃料

Peter Fox via Getty Images F1 賽車的管理組織 FIA 推動在 2030 年將該運動全面達成碳中和,為了這個目標,在本週將第一批 100% 生質替代燃料送交各車隊的引擎開發部門,進行初步測試。這些燃料是由生質廢棄物所製成,FIA 希望能證明替代燃料也能在賽事中使用。除了由 FIA 提供外,該組織也鼓勵 F1 車隊自行開發此類的燃料。 據 BBC 報導,目前預定最晚於 2026 年,所有的車隊都要轉換至 100% 生質替代燃料並使用對應的傳動系統,但如果技術開發順利的話,也有可能提前一年在 2025 年達成。除此之外,FIA 也設下了額外的限制,在 2021 年起 F1 賽車的燃料至少要有 10% 的生質替代燃料,以此為出發點向著 100% 前進。

科學家首度偵測到來自碳氮氧循環的太陽微中子

INFN 我們常常聽到太陽的能量來源是「核融合」,將四個氫原子合成一個氦原子,並在過程中釋出大量的能量。但事實上,科學家推測氫原子在恆星中融合成氦原子的方式有兩種,一個稱為「質子-質子鏈反應」,而另一個則是「碳氮氧循環」。在質子-質子鏈反應當中,兩對氫原子會融合成氘,產出的兩個氚原子會再各與一個氫原子融合成氦-3,最後兩個氦-3 會再次融合成為一個氦-4,並釋出兩個氫原子。這反應在溫度較「低」的星體當中較為常見,也是我們的太陽主要將氫融合成氦的方式。 另一種「碳氮氧循環」則複雜得多,由碳、氮、氧的各種同位素,分成六個階段吸收四個氫原子,最後分出一個氦-4 原子。之所以稱其為「循環」,是因為它是一種觸媒反應,在過程當中的各種同位素都不會被消耗,而是維持著原本的數量。碳氮氧循環需要較高的溫度下才會發生,所以一般認為太陽質量 1.3 倍的星體當中,碳氮氧循環才會成為核融合的主力。但太陽的質量剛剛好勉強達到了能觸發碳氮氧循環的下限,所以科學家自 1938 年來就一直猜測在太陽深處可能有少量的碳氮氧循環在進行,但卻沒有直接的證據。 今次是由義大利的一個核物理團隊,利用其高敏感度的 Borexino 微中子感應器,首度確認了來自於碳氮氧循環的微中子。然而由於微中子幾乎不與任何物質交互作用,縱使太陽每秒都會送出數以兆計的微中子穿過 Borexino 的感測器,一整天下來 Borexino 可能只會偵測到其中的數十個,而且這絕大部份都是質子-質子鏈反應的微中子,能證實是源自於比例極低的碳氮氧循環是個相當了不起的里程碑。據分析,碳氮氧循環產生的微中子大約只佔總數的 1%,與理論相符合,也讓科學家對於碳氮氧循環理論的正確性有了更大的把握了呢。

德國國鐵將實驗氫氣動力的火車

Siemens 據 CNBC 報導,德國國鐵(Deutsche Bahn,DB)發表了將試驗一台與西門子合力開發,名為 Mireo Plus H 的氫氣動力火車,來取代車隊中的柴油車種。Mireo Plus H 將有 600 公里左右的續航力,同時極速可達 160km/h 左右,未來將運用在巴登-符騰堡邦的圖賓根- 霍爾布-佛茨海姆一線上。如果一切順利的話,預計 2024 可以開始試運轉。 在非電氣化的鐵路區間,以更環保的機種來取代柴油動力火車,一直以來都是各鐵路大國在研究的方向,日本也已經開發了電池動力的火車在商轉著。不過,電池動力的火車有一個明顯的缺點,就是充電太花時間,因此目前的運用方式大多是行走在一半電氣化、一半未電氣化的路線上,如此一來電車可以在電化區間內順便充電,減少等待的時間。如果想應用在完全未電氣化的路上線的話,可能電池火車行走一趟完後,就要花上幾小時在充電,並不很有效率。 Siemens 因此,能夠快速「加油」的氫氣,就成了鐵路公司們研發的方向,如此一來氫氣的製備可以使用電網或是當地的綠色能源透過電解水來取得,然後利用專門的設備,幾分鐘就能為火車充飽氫氣了。不過氫氣後續依然是透過燃料電池轉換成電力,其實多次轉換之下的能源效率相當差就是了。 不僅是德國,日本的 JR 東日本也在去年 6 月發表了(PDF)將試製氫氣車輛,取名為「Hybari」,由 Toyota 開發燃料電池裝置,日立開發電池、電力轉換裝置等設備。Hybari 比較是近郊通勤的車款,最高時速約 100km/h,預計 2022 年 3 月就能在橫濱的鶴見線和南武線上進行測試了。

美國將著眼於降低太陽閃焰等「太空天氣」災害

NASA/Solar Dynamics Observatory (SDO) via Getty Images 隨著我們對太陽閃焰等現象的形成機制有了更深入的了解,其潛在的危害也逐漸顯現 —— 這些極端的「太空天氣」其實發生的頻率並不低,只是通常並不對正對著地球而來而已。但由歷史當中我們知道太陽閃焰終有一天會正對著地球而來,目前紀錄當中最強的 1859 年太陽風暴發生時電力系統和相關應用都還在起步階段,但當時就已經導致電報系統失效和電報機自動著火。如果換成了大量應用電力和電子產品的現代的話,有可能全面癱瘓電力網路並損毀所有插電的電器設備,就算只是造成大規模的停電、衛星干擾和空中交通問題,損失都有可能達到 2.6 兆美元以上。 為了先一步走到太空天氣危害之前,美國國會提出了一個名為「PROSWIFT」的法案,以求降低太空天氣的危害。這個法案將經費導向 NASA、NOAA(國家海洋暨大氣總署)、國防部、及私人研究機構,主要目標是在強化太空天氣的監測,研究預報太空天氣的可能性,並且開發能耐受太陽風暴的技術。對於監測的部份,PROSWIFT 要求機構們發射一枚新的衛星,替代已經運轉 25 年的太陽和太陽圈探測器(SOHO)。稍早美國總統川普已經簽署該法,使其生效。 以目前的技術來說,人類並無法規避閃焰等災害的發生,但如果能事先做好監測與防範的話,至少能降低一些即時的損害,並且加速恢復吧。