台裔莊念祖研究火箭燃料助探索火星　NASA授最高榮譽

台裔美籍科學家莊念祖日前獲美國太空總署頒發最高榮譽，肯定他研究火箭燃料對太空探索的貢獻。他的實驗都須在飛機以拋物線飛行創造出20秒的微重力狀態下完成，高度困難。他說：很感謝清華大學對他的教育。

佛羅里達大學（University of Florida）機械與航空工程系教授莊念祖6月25日獲美國國家航空暨太空總署（NASA）頒發「傑出公共服務獎章」（Exceptional Public Service Medal），這是授予非聯邦政府員工的最高榮譽，莊念祖是今年唯一獲獎者。


感謝清大打下基礎 美國念書都拿4.0

「我是清華核工系畢業的，在美國碩士、博士能讀得很順利，我非常感謝我的母校在科學、工程方面為我打下很好的基礎。」莊念祖日前接受中央社視訊訪問，多次提到他對清大的感念之情，在清大所學奠定他赴美求學的底子。

莊念祖說，他是清大核工系第3屆，當時全校只有4個系，還包括數學、物理及化學，很多教授都剛從美國回台，傳授最先進的知識，扎實基礎讓他從密蘇里大學（University of Missouri）核工研究所、到賓州大學（University of Pennsylvania）機械系博士班，修課成績都是4.0。

研究火箭燃料 可飛更遠探索火星

莊念祖研究的是如何有效降低火箭燃料（液態氫或液態氧）在儲存與運送過程的揮發耗損，讓火箭在有限的燃料下能飛行得更遠。這對於人類探索月球、甚至更遙遠的火星或小行星，具有極重要的意義。

他說，火箭使用的液態燃料須保存在攝氏零下250度到零下200度，燃料的儲存槽、及將燃料自儲存槽運送到引擎燃燒室的管路則是處於室溫環境。他的實驗是為找出有效冷卻方法，降低儲存槽、管路溫度，減少燃料因高溫揮發而耗損。

在這個「太空低溫液態燃料熱流管理」領域，莊念祖的實驗成果領先美國其他實驗室數十年。

莊念祖說，他博士論文研究沸騰熱傳，這是一種透過氣泡達成冷卻的過程，水煮沸時會形成氣泡，氣泡上升至表面破裂變成水蒸氣，釋放熱能。太空中沒有重力，就沒有浮力，氣泡不會上升。他好奇太空的熱傳過程，1992年首度寫信向NASA提出研究案，開始踏入太空研究。

莊念祖與NASA合作長達32年，NASA也早將他提供的實驗數據用於設計燃料的儲存及運送系統，減少燃料耗損。NASA在表彰詞提到，莊念祖連續30年對NASA太空低溫液態燃料管理科學與技術有「卓越、持續和多面向的貢獻」。

飛機拋物線飛行下實驗 每次只有20秒

莊念祖說，火箭能載運的燃料有限，把燃料從地球送到太空的費用也很高。在有限的燃料下，讓火箭飛更遠的唯一方法是減少耗損，「我們證明用我們的方法能減少50％至60％的流失」，等於同樣的燃料可讓火箭飛2倍遠的距離。

莊念祖最初以電梯井作為自由落體實驗的落塔，模擬微重力環境。2012年起，NASA與Zero G公司合作，利用飛機拋物線飛行創造極短暫的微重力或無重力環境進行實驗。每飛一次拋物線，會有約20秒的微重力或無重力環境。

「我們的實驗非常困難，美國所有研究機構，包括大學，只有我們的實驗室成功。」莊念祖說，能做實驗的時間很短，用來做實驗的液態氮（取代易爆炸的液態氫、液態氧）也要保持在攝氏零下200度，得花相當的功夫才能保存。

莊念祖的實驗室至今完成24次飛行，每次飛30次拋物線，等於每次飛行只有600秒的微重力時間可做實驗。直到近2年才有普渡大學（Purdue University）加入做這類實驗。

把未知變知識 盼助台灣科技業發展冷卻系統

莊念祖23歲大學畢業後到美國留學。他說，當時除了一只皮箱，身上就帶美金1000元（依1970年匯率，約新台幣4萬元）。在美國追夢，也希望回饋美國對他的栽培，他對太空探索的努力能獲得NASA肯定，也可以說完成他的美國夢。

莊念祖2歲隨父母從江蘇來到台灣，太太也是台灣人，育有2子。77歲的他仍沒有退休打算：「我們能有一些發現，把大家不知道的變成知識，是最大的樂趣」。

莊念祖心中還有一件他一直想做的事，就是協助台灣電子及電腦科技業發展冷卻系統。

他說，從中央處理器（CPU）、繪圖處理器（GPU）、伺服器、晶片、到量子電腦，這些高性能設備都需要強大有效的冷卻系統，確保不過熱、穩定運轉和最佳效能。他希望將液態冷卻技術從火箭燃料領域擴展到科技產品，幫助台灣在全球科技產業中，保持領先地位。