韋伯望遠鏡關鍵光學技術 臺灣工程師奠基礎

「身爲工程師和技術專家，我樂見我的研發被應用在現實世界，爲學術研究與人類的未來帶來好處」。工程師莊文獻在俄勒岡州波特蘭（Portland）接受中央社記者專訪表示，「韋伯太空望遠鏡」（James Webb Space Telescope）將讓人類對宇宙中的星系、星團和大結構起源有更進一步的理解。

韋伯太空望遠鏡於2021年12月25日在法屬圭亞那發射升空，預計本月底將到達距離地球160萬公里的拉格朗日點（Lagrange point），今年夏天可傳回第一張照片。

「微電子系統」（MEMS）和「微快門陣列」（microshutter array）等非專業人士聽來陌生的名詞與技術，正是莊文獻20年前在馬里蘭大學（University of Maryland）攻讀電機博士時，與美國太空總署（NASA）合作，爲韋伯太空望遠鏡紅外線光譜儀（NIRSpec）鋪下了基礎。馬里蘭大學日前特別表彰校友莊文獻的貢獻。

時間拉回到2001年，兩個獎學金及參與NASA的研究機會，讓成大電機系畢業、史丹佛大學碩士生莊文獻起心動念前往馬里蘭大學，成爲甫任教第二年的年輕學者戈西（Reza Ghodssi）門下第一位博士生。

美國各大學有不同的地利優勢。地處加州矽谷的史丹佛大學，有許多和工業界合作的企劃案；鄰近白宮的馬里蘭大學，周邊有重要的政府機構和軍方實驗室。

莊文獻當時參與研究合作案的美國太空總署哥達德太空中心（NASA Goddard Space Center），距離馬里蘭大學校本部約只有15分鐘車程，哥達德的研究人員當時正在催生哈伯望遠鏡的下一代「韋伯太空望遠鏡」。

莊文獻對記者解釋，哈伯望遠鏡繞着地球轉，雖然成本高、仍可以被維修；韋伯太空望遠鏡爲了觀測更遙遠的星系，必須遠離太陽與地球的輻射線併發射到距離地球更遠處，其挑戰是必須能發揮至少20年壽命、且不能維修。

在博士研究生涯的第一年，莊文獻受惠於大學實驗室裡一位德國科學家費提格 （Rainer Fettig） 的引領，之後他利用半導體的製程，獨立研發微電子系統設備，並在實驗室模擬外太空攝氏零下236度、超低溫環境進行測試。長達4年的時間，他與哥達德太空中心團隊密切合作、定期進NASA報告。

2005年，莊文獻完成第一個能在太空運作的微快門陣列元件，與其在外太空環境運作的可靠性分析。那不只是把太空望遠鏡放在大冰庫運作的概念而已，且要確認所有元件在預定的壽命內，都能在外太空環境如實運作。

當太空望遠鏡捕捉遙遠物體的微弱影像時，微快門陣列可過濾不必要物體的光線，只對其中需要的物體光線分析波長、推敲其組成成分。

取得博士學位後，莊文獻因緣際會到全球半導體業巨擘英特爾公司（Intel Corp.）服務；同門教授的碩士生凱利（Dan Kelly）畢業時進入NASA的團隊就職，莊文獻的研究陸續被其他人引用發表新論文。

「這是NASA頻譜分析技術創新的一部分，我剛好有幸參與其中」。莊文獻回憶，NASA原訂韋伯太空望遠鏡在2011年升空，因複雜技術與龐大經費的挑戰推遲，又事隔10年終於在去年底完成升空。

他說，若非指導教授戈西提前分享好消息，「我差點忘記這件事」。

職業生涯雖然沒有繼續參與NASA的工作，莊文獻認爲，不管在工業界與學術界，彼此都是一步步互相幫忙，「你的研究可能在任何時候、後繼有人把它商業化，更好玩的是，當時機成熟時，人們可以把過去的概念加以實現，變成新的技術」。

效力英特爾長達16年期間，莊文獻帶領的團隊開發創新的「矽診斷」解決方案，曾獲得「英特爾成就獎」，這是英特爾員工的最高榮譽獎。

莊文獻曾被派往英特爾在以色列、馬來西亞和哥斯大黎加等地的園區協助當地的工程師，他體會到做事的「心態」很重要，「不要覺得事情不可能，換個角度想，常可以找到不同的門路解方」。

受訪時，莊文獻不忘感謝在臺灣的父母，他說他的父母親僅有中學學歷，卻用「無窮智慧、逆向思維」的身教、言教，深刻影響了他與目前擔任臺大財經系教授的哥哥莊文議。職涯的下一個階段，他希望帶着兼容臺美文化的創新價值，對臺灣的科技界有所貢獻。（編輯：周永捷）1110110