立志中學: 吳愷芸、潘佩妤、黃圓筑、潘依伶
在火星辦演唱會?氧氣、溫度、聲音都不給面子,怎麼辦到?
如果人類搬到火星,演唱會還辦得成嗎? 火星大氣幾乎全是二氧化碳,氣壓極低、日夜溫差可達 100°C,聲音又因空氣稀薄難以傳播。我們設計了一個「火星演唱會生存艙」:以螺旋藻與藍綠菌吸收二氧化碳、產生氧氣;再用 LED 模擬陽光培養藻類,同時利用火山地熱與太陽能板為場館供應暖氣與電力。為了讓聲音能正常傳播,他們在密閉拱形外罩中注入 80% 氮氣+20%氧氣,並在外殼貼上聚碳酸泡棉吸收雜音與震動。當在火星上開演唱會成為了難題,人類得先跨越哪些物理極限?
立志中學: 蔡歆婷、周紜瑩、曾映宣
在火星留住水
火星那麼冷、氣壓又低,連水都只能以「冰」和「水蒸氣」存在,人類到底要怎麼取得液態水?我們用小蘇打加檸檬酸,模擬一個能放熱的裝置產生水蒸氣,再用冰塊模擬「火星的冷空氣」,模擬水蒸氣昇華、凝結、再凍回冰的循環過程。過程中,我們觀察到火星的三態轉換完全不同於地球:水幾乎不會停留在液態,而是冰與水蒸氣之間快速切換。這個模型雖然簡單,但清楚指出火星殖民的最大難題——水不但難取得,更難保存,人類必須依靠封閉或加壓系統,才能讓水乖乖留在液態。
文華高中: 梁辰涵、許瑄宸、陳宥妤、張加慧、張勝鈞
火星沙塵一吹就停電?太陽能板要自己會清潔才活得下去!
在火星上,沙塵暴是太陽能設備最大的死敵——只要覆上一層細砂,發電效率立刻下降。我們團隊提出一套結合電腦視覺、灰階判讀與自走車的自動清潔系統。我們用 OpenCV 對影像做偵測,把太陽能板區域框選後進行灰階二值化:乾淨時白色佔比約 30%,髒汙時上升到40%,超過臨界值就會自動發送「清潔指令」給自走車。車子會巡跡移動到面板前停留,未來可加裝靜電或刷具模組進行清潔。系統同時具備 故障回報:鏡頭全黑、藍牙中斷都會透過LightBus 即時推播警報。這套架構可擴展至溫室玻璃、精密儀器防塵等場景,降低地球端控制需求,是火星任務穩定發電的關鍵基礎。
立志中學: 林庭雅 、施育湞、許心淇
火星上沒有氧氣、沒有水,溫室真的能活?
如果火星大氣 95% 都是二氧化碳、氣壓又只有地球的 1/100,植物要怎麼活?我們打造了一座「火星溫室模型」,在密閉空間中維持 一大氣壓、約 25°C 的最佳生長條件,再利用 LED補光燈取代火星微弱日照。因為火星水源不穩定、冰川融化後水分會立即蒸發,他們改採「抽取地下冰 → 建立水循環」的方式,避免地層下陷並保持土壤濕度。透過植物光合作用,溫室能逐步累積氧氣,成為植物的微型避難所。
左營高中/前鎮高中: 楊昀恩、吳翌誠、蔡珮琪、陳巧芸
火星土壤有毒,連馬鈴薯都泡爛,植物到底怎麼活?
火星土壤本身就帶毒,植物根本長不起來。我們以逆滲透的概念,嘗試把「火星水」中的有害物質分離。利用純水端加壓、奈米透膜阻隔,他們成功取得較乾淨的水源,再以此栽培作物。原本選用馬鈴薯,但因長期浸泡易腐爛,我們改用發芽快、容易觀察的綠豆作為實驗材料。結果顯示:加入碳酸鈣與硫後植物可正常生長,但一旦加入氧化鐵,幼苗會迅速死亡,顯示鐵類毒性是火星土壤的一大致命點。雖然他們目前只能提出「理論分離法」,尚未能真正操作,但這項研究點出了一個關鍵訊息——要在火星種第一株作物,先把毒土變成土。
東大附中: 曾悅寧、林依娜、姚唯靚
在火星上有慢性病如何慢性處方籤吃藥?藥物能自己慢慢釋放嗎?
長期太空任務中,太空人不可能一天到晚按時吃藥,我們團隊提出一個關鍵解方:把藥物包進「海藻酸鈉金球」裡,讓它在體內慢慢釋放。海藻酸鈉是一種生物相容性高的多醣,只要接觸氯化鈣就能形成像「蛋盒」般穩固的交聯結構,於是能包覆藥物、延緩溶出。他們用亞甲基藍與化療藥物 5-FU 進行釋放與細胞存活實驗,並以 MTT 測定細胞存活率。結果顯示:晶球在三小時內會大量釋放藥物,而 5-FU 對大腸癌細胞的毒性呈現濃度遞增效果。研究指出,緩釋晶球能降低服藥頻率、避免劑量過高副作用,也適合火星基地的長期醫療需求。未來他們希望將晶球縮小至 200 奈米,用於口服或注射型的太空醫療藥物。
興大附中: 朱芳萱 、賴可騰、陳宇恩、蕭意苓、梁凱捷
火星離地球 2.5 億公里,那訊號怎麼不斷線?
人在火星,通訊怎麼做到「零死角」?我們設計了名為 HELIOS 的低軌通訊衛星,由六條軌道、每條軌道上有六顆衛星組成,彼此覆蓋重疊,避免任何一秒的訊號空窗。因火星離太陽遠,我們讓衛星配備大面積太陽能板;又因火星缺乏磁場,整體外殼以抗輻射層保護精密電子設備。多波束天線能同時向多方向發射訊號,使覆蓋率較傳統系統大幅提升;反應輪、陀螺儀與星象儀負責姿態控制,而機載 AI 則讓衛星能自主運作。相比 NASA 的 MRO,每秒 6MB的頻寬,我們的設計提升到 30GB,為火星前哨基地提出了一種可能的通訊藍圖。
中興高中: 林冠廷 、陳亮吟、洪鈺婷
火星沙塵暴一年四季都在吹,那太陽能板到底能放哪?
火星任務高度依賴太陽能,但火星最惱人的環境之一就是季節性、區域性,甚至環球級的沙塵暴。我們透過 MDSSD 資料庫與 Python,分析了不同火星年的沙塵暴分布,並使用XGBoost(SG-BOOST)機器學習模型進行預測。模型的 AUC 值高達 0.94,說明預測準確度極高。結果發現:南緯中緯度(約 -40°~-50°、240°~280° 經度)最容易爆發沙塵暴,不適合放太陽能板;相反地,北緯 10°~20°、經度 220°~240° 的沙塵暴最弱,是最佳設置區域。此外,我們也測試了太陽活動與沙塵暴面積的相關性,雖然呈現中度負相關,但遠不足以解釋火星沙塵暴的變化,顯示火星大氣自身的動力更為複雜。
立志中學: 曾立揚、王尹暄、古妮可、梁妍竹、李淮婕
在火星生物圈下脫掉太空衣曝曬太陽,皮膚會直接受傷?那怎麼保養?
火星大氣稀薄、氧氣極低、輻射強度遠高於地球,光是在基地內脫下太空衣,皮膚就可能面臨刺激、乾裂與慢性輻射傷害。本團隊以此為出發點,設計了一款火星環境專用的醫療級舒緩修復乳液,並強調「在火星自給自足」的重要性。打造火星農場模型,以向日葵、蘆薈等作物培養乳液所需的成分,降低從地球運補的成本與風險。為測試效果,我們以 SLS(刺激性硫酸鈉)做為對照刺激物,再使用 3D 皮膚測定儀比較泛紅指數。結果顯示,塗抹 SpaceCream 的皮膚舒緩效果明顯優於未處理組。這款乳液不含香精,在火星也能製造、也能使用,未來甚至可望成為太空人標準保養配備。
文華高中: 柯沅輔 、湯子瓏、施程勝、林鼎弘、傅宥辰
火星土壤有毒又缺水,那植物能靠「氣根」活下來嗎?
火星土壤含高氯酸鹽、有毒、缺乏營養,又幾乎沒有可用的液態水,傳統種植方式根本無法生存。我們把目標放在 「氣根栽培」——一種完全不需要土壤、靠霧化水氣供應的技術。他們自製氣根裝置,用 Arduino 控制噴霧週期,並與土耕作比較植物生長狀況。結果顯示:氣根能大幅節省用水、提升氧氣與水分吸收效率,但系統對環境敏感,霧化不均會讓根系乾死,通風不良又可能造成腐爛。我們提出改良方向:提高水泵壓力、提升霧化均勻度、加入溫濕度與氧氣控制,甚至結合自動環境感測系統。在受控的太空艙內,氣根技術有潛力成為火星蔬菜工廠的核心。
文華高中: 林佑星、陳昌禾、何宇浩、林永侒、張元瀚
智慧窗簾-臭氧層稀薄的火星我們如何因應紫外線
我們團隊把日常物件「窗簾」變成火星生存裝置:一套能自動感應紫外線、自己升降的智慧窗簾。在火星,大氣稀薄、紫外線強度遠高於地球,對人體與電子設備都具有威脅。透過紫外線感測器偵測環境 UV 指數,將訊號輸入 Arduino,由馬達判斷何時該拉下窗簾;同時以OLED 與 Python 即時顯示數據。為了測試遮蔽效果,比較白、紅、藍三色遮光紙的效果,結果顯示深色(紅色)吸收能力最佳。未來,我們希望加入溫度、濕度、輻射甚至光譜感測器,或結合 AI 進行更複雜的判斷。看似簡單的窗簾,卻可能成為火星居住艙的第一道防護。
文華高中: 孟楷鈞、王信扉、梁壹閎、鄭其燿、范綱逸
火星水一下子就蒸發,還能怎麼取?
火星白天與夜晚溫差近 100°C,加上極低氣壓,水只要一出現就會立刻蒸發或升華,因此「如何把土壤裡的冰變成能喝的水」成了首要挑戰。我們以水的三相圖與熱力學做基礎,提出一套熱解淨化系統:先把含水的火星土加熱,讓冰直接升華成水蒸氣,再利用密封箱、導風扇與冷凝片讓蒸氣重新凝結為水滴並收集,並且以砂質土與粉土模擬火星土層,結果顯示透水性高的砂質土更能快速釋放水份,因而取水效率較佳。雖然目前無法模擬火星 600 Pa 的低壓環境,但研究指出如果能結合低壓艙與更有效率的熱控系統,火星土壤或許真的能成為未來殖民基地的「地下水庫」。
大甲高中: 紀淳譯 、陳雨妡、紀淳祐
馬鈴薯竟然可以協助蓋房子?
利用 3D 列印搭配模擬火星土,嘗試製作能在火星上建築的「土磚」。我們先把模擬火星土粉末與不同澱粉液(糯米、樹薯、馬鈴薯)混合成泥狀,再送入自製的擠出管進行列印。為了確保澱粉來源純度,我們做了碘液染色與顯微鏡粒徑檢查。實驗中最出乎意料的是「氣泡」:混合物只要藏著一點空氣,列印乾燥時就會因壓力爆裂,形成坑坑巴巴的失敗作品。馬鈴薯澱粉則帶來像果凍般的黏稠感,成形度最佳。我們以近年提出的馬鈴薯火星材料 StarCrete 為靈感,希望未來能讓這種火星建材具備防風、防塵、防火與防震能力。
彰化高商/彰化藝高: 許絜甯、陳亭妤、李慈耘
太空包竟然能做成紗布?零浪費計畫
我們從一個出乎意料的角度思考火星永續:把香菇太空包「用到一點不剩」。在地球上,太空包採收後通常成為廢料;但他們分離太空包裡的菌絲製成可直接貼在皮膚上的「菌絲紗布」。這種紗布不只具備天然黏著性,更在科學檢測中證實能加速皮膚癒合,連一型與三型膠原蛋白都能提升。乾燥後的菌絲硬度高、抗塵、防水,非常適合火星的高粉塵環境。剩餘的太空包基質則被拿去「培養火星土壤」,像有機肥一樣慢慢改善地力。這套流程從紗布到土壤,幾乎零廢棄,也提供了火星殖民可能的永續藍圖。
東大附中: 王若卉、蔡沛辰、陳伊宣、馬宇陞
火星上的癌症救星? 真菌蛋白:能抑制癌症的潛力、又能餵飽太空人!
當我們移民至火星後,人類面臨的首要挑戰之一是「食物」。如何在資源有限、環境嚴苛的火星上自給自足?真菌蛋白是一種生長快速、培養條件簡單的真菌來源蛋白質,只需要二氧化碳、殘渣或廢水就能繁殖。我們團隊之所以研究它,是因為這種蛋白的營養高,卻比傳統畜牧業更環保,也更適合火星上資源有限的環境。更有趣的是,他們將真菌蛋白的萃取物加入大腸癌細胞後發現,高濃度處理下細胞的存活率只剩 6%,顯示其中可能含有抑制腫瘤的成分。無論製成替代肉,或作為食品添加,真菌蛋白都展現出在太空與醫療領域的多重潛力。
成功大學: 黃維丞、戴子皓、許晉偉
建材就在火星上-就地取房
由於水泥不利於從地球運送至火星,因此我們決定做出可以在火星就地取材並加工而成的建材。將火星上可取得的石英砂(SiO2)和明礬(AL2O3與強鹼結合後,在常溫下硬化而成Si-O-Ai的三錐結構可以成為便於在火星上使用的堅固建材。
成功大學: 楊承翰、甄亮譽、范仕晴、許哲瑜
空投版不倒翁
當需要將探測器或是物資從火星上空投遞到火星過程,確保可以順利在著陸後保持正立姿態與脫出,我們設計了一個不論怎麼丟,最終都可以保持正立的不倒翁。這個不倒翁由於其重量非常平均,且是有平面與曲面構成的正十二面體外殼,因此落地後不論如何最終都會翻成正面。
成功大學: 柯棨碩、張維彧、宋苡竹、許少齊
火星烘焙坊
太空探險食物是很重要的,由於太空艙內處在長時間密閉以及無重力狀態下,烹煮食物極為困難,因此我們決定設計一個可以在太空站等地方做簡易烘焙的接觸式加熱烤箱。這個烤箱是利用感應線圈加熱的方式來加熱模具中的食物,不同於一般的烤箱,這個烤箱與模具接觸時接觸到的部分就可以加熱,不但安全也可以克服重力問題。
成功大學: 張育嘉、王德康、陳霈恩、張鈞杰
火星上使用的健身器材設計
我們的目標是做出可以在火星使用的健身器材,使待在火星上的人可以定期鍛鍊,不會流失肌肉。健身器材往往需要配合地球重力的重量來符合肌肉強度訓練,但在火星上只有1/3地球重力,要配置地球的3倍重量才能符合人類肌肉訓練,這對於太空船的酬載量是很困難的,因此我們瞭解地球的健身器材運作原理後,透過器材結構的設計,計算若到火星上需如何改進,最終做出了火星版的健身器材。
成功大學: 游鈞閎、李睿渝、林鈺儒、陳楷麒
火星就地取材的火箭燃料
未來火星探險必須更頻繁的往返地球,而重要的火箭燃料如果能就地取材,那就會降低很多成本,因此我們利用火星原位資源利用(ISRU)技術設定以火星上能夠取得的氯酸鈣以及過氧酸鎂作為火箭燃料氧化劑打造火箭推進引擎,目前尚在進行實驗分析燃燒曲線階段,未來將裝載至火箭引擎進行推力及高度測試。
東海大學: 江亞益、陳思穎、林安泰
火星磚頭
由於地球的環境與火星不同,為了製造出在火星居住時能使用的建材,我們根據火星環境中最可能出現的材料,設計特殊的磚頭。火星表面存有豐富沙質的沉積物,極地冬季存在含高氯酸鹽類的滷水,因此我們成功以沙和滷水製造出火星磚頭,未來就可以應用在火星就地取材、製造磚頭、蓋出房子。
東海大學: 鄭安格、游世安、方瑀鈞、施宜君
你敢住嗎? 火星骨屋
由於火星環境不利於燃燒,當未來人們移民火星面臨生老病死問題,因此我們團隊想出了可以將死去人們骨頭重新利用的方法。將骨頭弄磨成骨粉並與火星中可獲取的硫磺混合做成磚頭,而這種磚頭不需使用高溫燒制,只需使用約 160 度的溫度即可塑形。聽起來也許在地球上無法接受,但在資源有限的火星生存上卻是需要考慮的。
東海大學: 莊以仟 、李士宏、郭宇杰
微重力植物生長研究
為了可以在地球中模擬出植物在太空中的生長情況,我們這組決定利用雙重旋轉的方式成功做出一個模擬低重力環境的裝置,而在低重力環境下發現植物的根系並不會完全向下生長,在該環境下的植物根會分散在培養基中,進而影響到協助植物生長的因子,因此植物的生長狀態可能會不如地球環境下生長的植物。地球的植物是依據底球的重力演化下來的,同樣的植物在太空飛行中或是引力小於地球的火'星上,生長狀態或是培養方式都必須重新評估。
東海大學: 鄭安格、游世安、方瑀鈞、施宜君
從火星上的滷水轉化成純水
由於火星底下含有許多的高氯酸鹽液態水,又稱鹵水,但這些鹵水無法被直接利用,且在抽到火星地表後會因大氣壓力過低而沸騰成水蒸氣,因此我們設計出了一個可以蒸餾鹵水的模型,蒐集抽上地表後沸騰的水蒸氣,蒐集後就可成為能被人類利用的純淨水。
東海大學: 林軒廷、林逸宸、黃禹程
在火星上大家都是大谷翔平?
由於火星的重力低於地球,在火星上投球似乎很容易投得很遠,但如果在火星上打棒球,控球真的這麼容易嗎? 除了重力之外,火星的大氣組成不同,氣壓也不同,物體在飛行時與大氣產生的瑪格努斯效應也會因空氣密度減少而下降,這樣就沒有變化球了! 因此我們這組決定研究在兩種不同星球上投球時會有什麼樣的差異。所以設計出了一種特殊的球,在中空且球體表面挖孔的球中間放入一顆小鋼珠,此時球丟出去後的行徑路線會微微飄移,增加瑪格努斯效應,這樣在火星上依樣可以投出變化球,但練習方式可能要重新適應了。
成功大學: 陳昀浚 、白珈樺、呂依澄、陳育成
火星沙塵的挑戰
火星表面因大氣稀薄、重力較低,沙塵暴發生頻率高且持續時間長,導致大量細小塵土覆蓋在鐵軌及各類設備表面。這些塵土的粒徑通常小於地球沙塵,容易隨風飄移並深入設備縫隙,造成機械磨損、電氣絕緣失效或感測器誤差。火星塵土的物理與化學性質也帶來額外挑戰。與地球相比,火星塵土不僅更細小、數量更多,且因靜電效應和磁性特性更容易積聚於軌道及設備表面。這些問題若不解決,將嚴重影響火星交通系統的安全性與可靠性。
成功大學: 劉隆恩、陳秉森、許庭睿、劉世智
星際移民的節水清潔
火星中的水資源較為難以獲取,但在地球上習慣用水作為沖洗清潔的介面,到了火星有甚麼解決方案呢? 我們決定研究一下各種不需使用水的清潔方式。我們利用噴氣、噴沙以及噴乾冰的熱收縮與昇華爆破,測試這些方式中哪個清潔能力較佳,最終發噴射乾冰的方式最佳。
成功大學: 張家曦、陳泓瑋、邱硯廷、曾麒安
火星運輸車輛的路面設計
火星的重力比地球小,連帶著摩擦力也會較小,因此未來在火星上打造城市,當開始鋪設路面時,行走的任何交通工具都必須考慮到摩差力的問題,材質係數的設定也會與地球不同,因此我們這組決定製造出一種有著較大摩擦力的地面,材料的使用也是能在火星就地取材,以利未來人們移民到火星後所用的交通工具有較為安全的路面環境。
成功大學: 謝宜庭、郭羽宸、鄭丞佑、鍾友馨
火星神盾塗層
由於火星上的大氣與火星不同,火星會被比較強烈的紫外線曝曬,因此我們決定研究什麼樣的材料可以製造出有效阻擋紫外線的塗層,塗抹在器械上保護機器。氧化鐵和高嶺土可以有效阻擋紫外線,而氧化鐵同時也是火星上方便取得的材料,可惜它會阻擋較多可見光,因此若希望既可以做出有效阻擋紫外線又不會阻擋可見光的塗層,需使用其他材料製作。
成功大學: 趙逸安、周隆宇、余睿紘、簡宏宇
火星上的降落傘設計
火星上還是有大氣,未來在火星上使用飛行器或是物質投遞仍舊需要降落傘設備,也會很有效率,但是在稀薄的空氣組成下,降落傘的設計一定會跟地球不一樣。我們透過公式計算空氣阻力與重力達到平衡的狀態,並進行實際實驗發現火星上較適合用淺傘設計產生較大的阻力。
東海大學: 翁聖傑 、林子楹、林秉軒、張宇亨
火星生存與社會秩序模擬計畫
烏托邦真的存在嗎?火星上殖民已快要成真,但是一但有人居住後,在有限的資源下,生活模式以及社會規範會與地球一樣嗎? 我們這組構思了社會主義與資本主義的兩種運作模式的可行性與衝突,並且利用遊戲的方式讓參與者角色扮演,試著演示不同制度下對於在火星上永續生存的挑戰。
東海大學: 白承翰、洪郁恩、王昱棠、劉晏萍
在火星上做麵包
麵包一直是人類的重要食物形式,當我們移民到火星長期居住時,麵包一樣會成為方便的食物型態,但是在火星上的環境條件下,麵包會跟地球上的做法一樣嗎? 麵糰發酵的酵母菌一開始需要氧氣,藉著就開始無氧呼吸轉為二氧化碳使麵團蓬鬆,因此在火星上的麵團機可以不用放置於具備豐富氧氣的生物圈中進行麵包製作。我們這組設實際模擬在高二氧化碳以及較低室溫的條件下,觀察麵包的製作會不會有所差異。
東海大學: 俞廷諺、李愷恩、王郁景
火星上的風扇設計
火星上是有大氣的,因此風扇的應用在火星上各種需求極大,像是導流、散熱、或是除塵等。但由於火星上的大氣密度、溫度變化以及黏滯係數都與地球的環境不同,因此我們針對火星的環境設計出適合火星環境參數使用的專用風扇。
東海大學: 陳立衡、吳柏儒、王鈺閎、闕彥綸、林均炫
火星專用抗塵塗層
火星上有大量的鐵粉塵會影響光學元件以及各種感應器,由於火星任務不一定有太空人可以協助清楚機器上的塵埃,因此我們這組決定研究出可以使附著在車體上的塵埃自動脫落的塗層,增加器械的壽命。我們以氧化鈦作為主要成份進行塗料加工並測試其抗粉塵效果。
東海大學: 游堯堃 、黃與桐、周彥均
火星藍光環境的綠色生機
由於火星環境下的光照與地球不同,火星上因為大氣稀薄、沙塵較多,因此整體光譜頃向藍光。為了研究在火星的光線下對地球植物生長的狀態,我們模擬了火星上的光線波長,並種植小白菜,紀錄小白菜在地球光線與火星光線下的生長狀態。結果發現火星光線下的小白菜生長情況除了葉片顏色較地球光線的小白菜深外,植株的大小會比地球光線的植株矮。如果加上黃色濾片增加波長則會改善植物的生長。
成功大學: 陳品誠、林浩宇、張允燁、沈新達
火星上水資源有限,馬桶還是用水沖嗎?
由於火星中的水資源不像地球豐富,而人在火星中也須如廁,因此我們決定製造出一款特殊的馬桶,以沙子代替水沖掉馬桶中的排泄物。經過模擬地球中的排泄物到火星後的情況,並且計算後可以得知如何使用最少的資源來沖馬桶。
成功大學: 湯詠茹、李昀融、劉宇航、呂學旻
冰爪探測者
為了適應火星複雜的地形,我們設計了一種新型的高機動機器人。在移動的時候,它具備任務鞋底,可以根據地形利用升降功能搭配冰爪設計,在各種嚴苛環境下都可以順利移動並且非常穩固,適合搭配的多功能三軸機械手臂進行鑽孔採樣任務,這不只適合在火星上,在地球冰川環境一樣能運作。
成功大學: 張子濬 、施昆任、楊竣羽、陳柏翰
火星冷卻裝置
火星上溫差極大,且夜晚會有極低的溫度,我們利用熱管單向傳熱原理來製作一個穩定的溫度控制空間。我們的實驗中認為在火星的環境下可以使用丁烷R600a做為熱管內的冷卻液,並且可以應用在火星上作為制冷冰箱。