李偉才《邁向未來的交通》 ：由地上到太空，科學家怎樣設計「未來交通」？

無人駕駛時代加速來臨

過去數十年來，李偉來各項安全裝置皆因電腦化而效率大幅提升。才邁展望將來，交通家樣交通同樣基於電腦化的由地「智能化自動駕駛系統」，將是上到設計人類致力令交通更為安全的主要發展方向。

交通的太空「自動化／智能化」最早在航空界出現。由於長時間在空中駕駛十分沉悶，科學機師難以集中精神；而在半空中遇到障礙物的未來機會亦十分微，所以早於20世紀初，李偉來便有人設計了基於指南針和陀螺轉動（gyroscopic motion）原理的才邁自動導向和駕駛系統。隨著民航事業的交通家樣交通發達，遠程的由地大型飛機大多裝有這種「自動輔助駕駛系統」（autopilot）。1947年，上到設計美國空軍一架運輸機便利用這個系統跨越大西洋，太空其間完全不經人手（包括起飛和降落）。科學

明明沒人駕駛但可以自動把乘客送往任何目的地的汽車，很早便在科幻小說和電影中出現。然而，相比起飛行時的海闊天空，地面交通情況既擠擁又瞬息萬變，無人駕駛可謂談何容易。

不過，過去十多年來，隨著人工智能（artificial intelligence，簡稱AI）急速發展，以及衛星導航系統日益普及，各國的科學家和企業家都努力將這個夢想轉變為事實，其中一些產品已經進入試驗階段。但至本書執筆時，仍未有一個國家正式批准這些產品在道路上行走。

有關自動駕駛系統的設計，初期有兩種不同的構想：第一種是載具（汽車、運載囊）本身沒有智能兼且完全被動，而協調交通的，是電子道路和背後的城市電腦中心（可簡稱為「智能道路系統」）；第二種是載具本身擁有高度智能並且會不停彼此溝通，以達至最暢順的交通狀況。今天，發展方向較為傾向後者即「無人駕駛汽車」（driverless car，又稱 autonomous vehicle 或是robo-car）。但兩種設計其實並不排斥，而是相輔相成的。

智能汽車可以安全地左穿右插，靠的主要是三種技術：雷達測距、光達（lidar，是light detection and ranging的縮寫）測距，以及透過攝影機監測結合人工智慧分析的判斷。光達的原理與雷達和聲納一樣，只是用的是激光而非無線電波。它的精準度比雷達高，卻也更昂貴。

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環遊世界的時間

隨著科技發達，這個時間還可以縮短嗎？這兒我們必須懂一點天體力學。原來一個物體（如太空船）環繞一個天體（如地球）運行的周期，與它跟天體的距離成正比（嚴格來說是周期的平方與軌道半徑的3次方成正比）。也就是說，距離愈短則周期愈短。例如月球離地球38萬餘公里，環繞地球一周需時27.3日；國際太空站離地面408公里，環繞地球一周只需時93分鐘左右。

19世紀一本著名的小說名叫《八十日環遊世界》，今天人類1個半小時便可環繞地球。

如此看來，我們最終可否把飛機環繞地球的飛行時間縮減至只有10多分鐘？答案是不可能。原因是（1）408公里只是很短的距離，即使減至零也不會令約90分鐘的周期減去多少；以及更重要的（2）國際太空站身處沒有空氣的太空，若在接近地面的大氣層之內，如此高速會遇到極大的空氣阻力，激烈的摩擦會產生高溫令機身融化。

要避免空氣的阻力，科學家提出了「太空飛機」（spaceplane）的構想，那便是飛機升空後會有部分時間進入大氣層頂部的太空，待接近目的地時才返回大氣層然後降落。一些尖端科技企業已經對外宣傳，會在本世紀中之前實現將乘客於一小時內送往世界上任何地方的「一小時生活圈」超級航空服務。

這項服務若能實現（當然會非常昂貴），乘客還可於中途的「亞軌道飛行階段」（sub-orbital flight）享受處身太空的滋味呢。

不用說，這構想對飛機的推進能力有極高要求，也極其費耗燃料和造成巨大污染，是以迄今為止，有關設計仍在論證階段。

最後要一提的是，人類的飛行壯舉已經在地球以外的天體上實現。大家可能知道，月球上早已出現過有人駕駛的月球車（Moon rovers），而火星上則有無人駕駛的火星車（Mars rovers），但另一個重大突破卻要到21世紀第三個十年才出現，那便是在2021年4月19日在火星表面起飛的火星直升機「機智號」（Ingenuity）。須知火星的大氣層非常稀薄，表面的大氣壓力只有地球的1%左右。要在如此稀薄的空氣中升空實在談何容易。「機智號」除了機身特輕外，螺旋槳的轉速達每分鐘2,500轉以上。它第一次在火星表面試飛雖然只是維持了短短39秒，但其意義的重大，可以跟1903年萊特兄弟的飛行相提並論。

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「妙想」把「天開」的未來想像

在探索宇宙的道路上，光速的極限令任何「星球大戰」和「銀河帝國」的想像成為空中樓閣。人類有沒有辦法透過好像科幻小說描述的「時空摺曲」（spacetime warp）或相對論所預言的「蟲洞」（wormhole）以實現「超光速」星際旅行？甚至好像日本漫畫《多啦A夢》中的「隨意門」以徹底打破距離的阻隔？這是「未來的交通」中一個最大的未知之數。由於篇幅關係，這些有趣的題目只能留待大家自行探討。在此，讓筆者與大家分享一個既「貼地」又「離地」的大膽構想作結。

如果我跟大家說，我們將有一天可以乘坐升降機上太空，你是否以為我在開玩笑呢？