「冰」冷

節錄自歐米茄《LIFETIME雜誌》「冬季號」


撰文:ROBERT RYAN
攝影:ANDY BARTER


在令電子產品無法正常運作的零下環境中,有一枚歐米茄機械腕錶依然運轉不休,見證時光流逝。

十年前,英國與挪威兩支團隊獲邀嘗試重現羅伯特·斯科特(Robert Scott)與羅爾德·亞孟森(Roald Amundsen)之間著名的「極點競賽」(Race to the Pole)。

為增加賽事的公平性,兩隊均需要穿著同樣的服飾並使用相同的配備,包括極為沉重的雪橇,一切就如當年那些英勇的隊員般,他們於1910年前往冰天雪地的極地,並於隔年年底衝擊南極點。然而,其中卻有一大差別,那就是地點的問題。南極洲現在並不允許犬隻踏足,因此於格陵蘭上規劃了相近的路線作為比賽。兩隊的比賽方式大相徑庭。出發前一晚,挪威隊仔細檢查裝備、餵飽愛斯基摩犬、磨利雪橇的滑桿並及早休息。而英國隊則在酒吧玩樂。前突擊隊員兼隊長布魯斯‧帕里(Bruce Parry)表示他們非常依賴醫療隊員羅伊‧奧康納(Rory O’Connor)的古董錶以確保他們能夠準時,他回憶道:「我們一般都是靠羅伊1911年鬧鐘的10秒鬧鈴來叫他起床。賽事於早上8點開始,我們將鬧鐘設於早上5點,讓我們能夠在賽事開始前稍作準備……但我們卻起不了床,因為羅伊鬧鐘的時間被冷凍於前一晚的10點鐘。」他們睡過頭了:寒冷的天氣對人類贏下了首場勝仗。這也絕不是最後一次。(順便一提,挪威隊勝出了賽事,歷史再次重演。) 這次事件顯示出探險家前往極地(或是探索雪線以上或於冬季前往極端緯度)而依賴任何並非專為低溫氣候設計的機械時,就算只是時鐘都會出現危險問題。如果有人能夠理解故障的原因,即電子線路非常容易受寒冷氣候干擾,那麼英國隊就會使用數碼時鐘或是石英腕錶。相機、電腦及手機同樣容易受驟降的溫度影響,每一個電路均是由一系列不同材質製成的複雜零件所組成,它們會以不同的速率膨脹及收縮,進而產生壓力,而包括鋰離子電池在內的部分零件也會隨著氣溫下跌而使電阻急劇上升。在27°C / 80°F下能夠提供100%電量的電池,在-18°C / 0°F時通常僅能提供50%的電量。 極地探險家本·桑德斯(Ben Saunders)於2013-14年重踏斯科特當年前往南極的路線,發現電子產品和寒冷天氣完全是水火不容。 他表示:「極地氣候非常極端,因此很多電子產品都變得不可靠,LCD液晶顯示屏自不在話下。在極為寒冷的日子裡,我們的GPS裝置也會出現問題。」

「部分原因在於電路中使用的大多數半導體都具有所謂的『凍結』溫度,低於這個溫度,這些零件便無法運作。」

智慧型手機、筆電及GPS裝置內的零件可能會永久受損,甚至可能出現破裂(塑料在低溫下會變得非常易碎),如果這些裝置經歷極大溫差,則極為容易受到縮合作用的影響,可能會對裝置的功能造成嚴重的影響。因此,手機公司會提供一系列建議的操作溫度:三星表示其手機的操作溫度為-20°C / -4°F至+ 50°C / 122°F;Apple的iPad則為0-35°C / 32-95°F。部分原因在於電路中使用的大多數半導體都具有所謂的「凍結」溫度,低於這個溫度,這些零件便無法運作。根據extremetemperatureelectronics.com網站(網站以在溫差極大環境工作的工程師/技術人員為目標),半導體材質也有可能會分解,同樣會導致不可逆的損壞。 然而,舊式的上鏈鬧鐘不是應該比較好嗎?會不會可能是英國隊帳篷內溫度極低,導致機芯的潤滑油過黏而使鬧鐘逐漸減慢並最終停止運作?畢竟,與潤滑油接觸的地方就是腕錶機芯最為脆弱的部位。大部分腕錶潤滑油的冰點為-30°C/-22°F,但在-20°C/-4°F時潤滑油就會變得濃稠。因此,歐米茄會在特別版腕錶中採用直至-40°C / -40°F至-55°C / -67°F時才會凍結的特定潤滑油。另一種可能性是金屬零件的收縮可能導致變形。以低扭矩轉動的齒輪較比起較強扭矩的齒輪更容易停止。無論如何,當布魯斯·帕里發現時,故障的時鐘已釀成大禍。

歐米茄《LIFETIME雜誌》委託進行了一項測試,將歐米茄腕錶以一次5攝氏度逐步降至-70°C / -94°F,然後回復至正常室溫,並檢查腕錶是否完好無損。測試所用的腕錶為海馬Planet Ocean600米大師同軸擒縱天文台腕錶。

要獲認證為大師天文台腕錶,這款腕錶必須通過一系列由瑞士聯邦計量科學研究所(METAS)認可的嚴苛測試,如測試腕錶對於磁力、溫度及防水性能等不同的抵受度,並測試每日的平均精準度。而在此之前,腕錶在內部的測試期間,會將機芯置於-20°C/-4°F環境中測試。 獲得METAS認證後,就會將此海馬腕錶置於特製的冷卻器中,從室溫以每次5攝氏度逐步降至-70°C/-94°F。錶頭會連接麥克風從而在溫度下降期間監察腕錶的功能。置於-70°C/-94°F環境四小時後,腕錶就會取出以回復至室溫。腕錶在極低的溫度下停止運作絕對是意料中事。潤滑油如預期般在-70°C/-94°F(詳細資料在本文發表前仍在分析處理中)前凝固並結冰。而我們所感興趣的就是,這種極為不自然的低溫所造成的影響是否能夠回復。 測試結果證實腕錶所使用的潤滑油並沒有變質,且在回到建議的操作溫度範圍內時即能正常運作。此外,即使腕錶曾經經歷極端環境,但重回室溫後依然能夠再次通過嚴苛的METAS測試。同一測試程序在另一款海馬大師天文台腕錶上再次進行,結果仍是相同,冷卻器並沒有永久損壞機械裝置,而這並不是電子系統。這是指針腕錶的另一次勝利。然而這並非歐米茄首次進行這種測試,歐米茄多年來都持續秘密進行一項低溫測試計劃,且數十年來均始終保持神秘,這就是Alaska計劃,堪稱為鐘錶業界的51區(Area 51)。

「歐米茄多年來都持續秘密進行一項低溫測試計劃,且數十年來均始終保持神秘,這就是Alaska計劃,堪稱為鐘錶業界的51區(Area 51)。」

獲認證可參與太空飛行

1964年,年輕的美國太空總署航空工程師詹姆斯‧列根(James H. Ragan)需要設計能夠測試一系列腕錶的程式,從而了解其在太空飛行(以至於最終的登月)極端環境中的性能。列根請數家公司提供計時腕錶以供測試,包括其美國經銷商歐米茄。

列根對腕錶的測試包括一系列「環境測試條件」,包括將腕錶置於高溫、極端壓力、高濕度、純氧氣環境、撞擊、加速、減壓至真空、振動、噪音以及低溫(通常結合其他變量,如高壓)。寒冷測試需要將腕錶降溫至-18°C/0°F達四小時,然後將回復室溫並進行測試和重新檢查(有別於上述歐米茄《LIFETIME雜誌》委託的更嚴格測試)。-18°C/0°F的溫度相比起歐米茄《LIFETIME雜誌》的測試或許並不顯得過低。畢竟,月球表面的溫度甚至可低至-200°C/-328°F;而火星赤道的溫度則是-90°C/-130°F(兩極則為-125°C/-193°F),就算是繞軌道運行的航天器,其陰影面的溫度就可達-100°C/-148°F。為方便比較,南極洲所記錄的最低溫度為-89.2℃/ -128.56°F;1月時,西伯利亞的維科揚斯克(Verkhoyansk)居民必須在平均溫度達-45°C / -49°F的環境中生活;而同樣在1月,珠穆朗瑪峰的平均溫度為-36°C / -33°F,但可下降至-60°C / -76°F。(請緊記,雖然腕錶不太可能在現實世界中經歷過低的溫度,因為體溫及服飾會改變腕錶的環境情況,因此即使氣溫下降,腕錶依然可能相對較暖。) 事實上,超霸錶早已展現其能夠抵受-18°C/0°F溫度的能力。在1956年,其中一枚超霸錶綁在加拿大太平洋航空道格拉斯DC-6B飛機機身上,由加拿大的艾德蒙頓經北極航線飛往阿姆斯特丹。在5,300米/17,500呎高空飛行九小時,歷經低於-18°C/0°F溫度等極端環境後,腕錶最後於阿姆斯特丹史基浦機場(Schiphol Airport)由機長及地面人員加以檢查,並發現腕錶依然運作如常。當歐米茄與史密森尼學會(Smithsonian)發表他們對60年代初這些創新腕錶測試的研究結果後,我們可能就能在明年得知美國太空總署所採用的低溫參數。我們目前唯一確定的就是只有歐米茄超霸錶以卓越成績通過列根的所有測試,並於1965年3月1日「獲美國太空總署認可參與所有載人太空飛行任務」。

有趣的是,美國太空總署從未委託訂製太空探險專用的腕錶,而是購買了日後的「登月錶」作為其指定的商業現貨(Commercial Off-The-Shelf, COTS)產品,大眾亦可購買到完全相同的錶款。

然而,早於1969年阿波羅11號升空、尼爾‧阿姆斯壯(Neil Armstrong)及巴茲‧艾德林(Buzz Aldrin)踏足月球表面讓超霸錶成為首款在月球上佩戴的腕錶前,歐米茄決心改良其美國太空總署官方腕錶,力求創作出終極太空腕錶。品牌因此直接與太空總署負責監督所有認證程序和測試的工程師詹姆斯‧列根(James H. Ragan)合作,進行最高機密的Alaska計劃,而此計劃的名稱多年來總是令人感到混淆。太空與阿拉斯加(Alaska)同樣都很寒冷,但這並不是計劃名稱的由來。這只是歐米茄當時內部作保密之用的代號名稱(以及用於所有機密計劃,甚至超出美國太空總署的範疇)。此名稱旨在確保計劃滴水不漏的保密,並確保其競爭對手(尤其是美國境內)不會知曉歐米茄與美國太空總署直接合作進行特別計劃,並打造獨特的訂製太空腕錶。 此外,由1969年起,Alaska計劃絕非僅此一項,而是進行了一系列編號為I至IV的項目。第一階段開始於常規登月計劃任務(當時美國太空總署經常強調要著陸於月球黑暗遙遠的一面),並打造了全球首款拋光鈦金屬錶殼腕錶。1970 年,超霸專業太空原型腕錶煥發新貌,配置了出眾的超大紅色鋁質「甜甜圈」外殼。鋁由於具有低導熱性,因此用以隔絕低溫與高溫,外殼的紅色色調則能避免受到特定輻射波長的影響。此特製的外殼能讓腕錶適應-148°C/-234.4°F至+260°C/500°F之間的環境溫度,即可適應超過攝氏400度的極廣溫度範圍。腕錶的白色錶盤可反射輻射熱,白色長Velcro錶帶則適合佩戴於厚重的太空衣上。

然而,大眾對月球的熱情逐漸消退。1970年12月,美國太空總署因預算限制而取消了阿波羅18至20號任務,因此不再需要登陸月之暗面的腕錶,登月計劃也從此中斷。歐米茄超霸「登月錶」因此成為唯一獲認證可前往太空的腕錶。

直至2008年,歐米茄推出超霸專業Alaska計劃1861機芯,並僅限量1970枚以紀念其設計年份。此Alaska計劃限量版腕錶延續其原型錶款的設計特色,同樣採用紅色外錶蓋並隨附一條額外的白色長錶帶。此款腕錶現已成為備受收藏家歡迎的錶款。美國太空總署之後的一系列新任務均需準確計時,其中包括從太空俯瞰地球的任務。「天空實驗室」(Skylab)是於1973年至1979年期間首個繞軌道運行的太空站,其中一個科學任務是利用「地形探測攝影」(The Earth Terrain Camera, ETC),這部高解析度相機透過5英吋底片與18英吋焦距鏡頭拍攝地球影像(黑白、彩色及紅外線)。美國太空總署因此與歐米茄展開下一項合作計劃,稱之為「Alaska II」(1972年起),此計劃包括設計與不斷測試具有機械音叉機芯的特別歐米茄計時裝置,此裝置用以記錄地形探測攝影影像的時間碼。事實上,在所有官方的「地形探測攝影」影像中,均可以看到疊加於時間上的歐米茄標誌。 於此同時,以超霸專業腕錶為基礎的原型太空錶的秘密任務持續進行。天空實驗室後來被可重複使用的太空穿梭機所取代,歐米茄又再次參與了該計劃。畢竟艙外活動(EVA)與太空漫步是太空穿梭機計劃經常執行的常規活動,因此對太空人而言,擁有準確且方便閱讀與操作的精密腕錶是不可或缺的。歐米茄為此特地為美國太空總署設計了另一批創新原型錶,包括搭載用於「地形探測攝影」的計時音叉機芯之錶款。在Alaska IV計劃中,歐米茄致力於修改超霸錶的LCD液晶顯示屏,並向美國太空總署提供12枚「經太空驗證」的超霸專業石英腕錶(機芯編號ST186.0004),以於太空穿梭機的培訓中作測試用途。美國太空總署重新驗證超霸專業錶後,該錶再次脫穎而出,並重新獲得認證以用於太空穿梭機上,成為1978年末提供予美國太空總署的首56枚腕錶。對經典錶款的精益求精,似乎不是件容易的事。

「美國太空總署之後的一系列新任務均需準確計時,其中包括從太空俯瞰地球的任務。」

困境並非絕路,研究仍不間斷。1998年,歐米茄推出了搭載石英機芯的鈦金屬超霸X-33腕錶,它也是國際太空站的常客,並從Alaska I至IV計劃中汲取知識和技術。這枚腕錶面世後,便獲得了「火星」錶的稱號,這稱號源自美國太空總署的下一個大目標。在太空中經過了這麼多年,超霸專業腕錶依舊是唯一獲得美國太空總署認證可用於艙外活動的腕錶。這並非代表X-33或其他錶款無法負荷110°C/198°F的溫差(白天+20°C/68°F、夜晚-90°C/-130°F的溫差相當常見)或抵抗火星表面的嚴酷沙塵暴摧殘。 畢竟,負責美國太空總署原始測試的主管,也是為我們挑選了月球錶的詹姆斯‧列根(James H. Ragan)便曾說:「我相信未來所有的載人任務都需要個人計時腕錶。我也相信,首位踏足於火星表面的太空人所佩戴的也會是歐米茄腕錶。」他就是多年前挑選了超霸錶執行太空任務的人,您不會和他秉持不同意見的!