日本的航天大国梦 航天梦 中国梦
命运多舛的H型火箭 在H型火箭之前,日本曾先后开发出L型运载火箭和M系列运载火箭,但这两类火箭主要用于发射低轨道卫星。为了满足发射大型静止卫星的需要,H系列运载火箭应运而生了。
H系列中的H2型为两级运载火箭,全长50米、直径4米,重约260吨,可以将2吨重的大型卫星送入远地点36000千米的轨道。其主要性能完全可以同欧美国家的运载火箭媲美,被誉为日本航天业的骄傲。但是,这种运载火箭的成本是欧美国家的一倍以上,因此在国际商业发射市场上的竞争力大打折扣。
为了与美、欧和中国竞争,日本决定大幅度降低成本,特别是在火箭的设计和制造等环节上,采取了最彻底的简化结构、节省材料等措施,以开发出廉价和可靠性高的下一代火箭。但事与愿违,极端的降低成本路线却带来了卫星发射一再失败的后果。1999年11月,日本H2型火箭发射的一颗“多用途卫星”未能进入预定轨道而被迫引爆。这是日本连续第三次发射失败。事后分析,失败的原因在于,火箭主发动机的氢气涡轮泵高速运转产生的叶片疲劳现象未能很好解决。
一连串的卫星发射失败使日本航天业蒙受极大打击。美国休斯公司因此取消了2001年以后让日本发射10颗卫星、金额高达900亿日元的商业合同。原定使用H2A火箭为欧空局发射通信卫星的计划也告吹。在2年内发射间谍卫星和地球环境卫星的计划也因H2A火箭需要重新设计而被迫延期。预定于2004年发射升空的无人驾驶航天飞机的计划也被冻结。
此后,日本对H2火箭的主发动机进行了重新设计,开发出了H2A运载火箭。其发射质量约4吨,可将7.5吨重的特大型卫星送入36000千米高空的静止轨道。与H2火箭相比,H2A的零部件从35万个减少到28万个,制造成本也减少了一半以上。去年8月,H2A成功地在种子岛进行了首次发射。
H2A的此次发射失败,将严重影响日本今后的实用卫星的发射进度,日本的气象卫星“向日葵5号”已到寿命,急待发射替补星。对加入卫星发射市场来说,此次发射失败无疑于砸在日本火箭上的大闷棍。一些卫星公司毫不客气地指出:“我们只相信连续十次成功升空的火箭。”
大力发展各类卫星技术
除运载火箭外,各类卫星技术的开发利用也一直是日本投巨资发展的重点,日本希望将航天开发领域建成一个以商业卫星开发为重点、年产值达210亿美元的行业。
在通信卫星领域,日本宇宙事业开发团计划今年用H2A火箭发射耗资3.1亿美元的通信试验卫星ETS-8。该卫星两侧都带有巨型天线,每侧天线的面积差不多有篮球场那么大。这种卫星的通信能力比日本以前发射的试验卫星大约高一倍。
除此之外,还有“8字形”通信卫星系统。这种卫星轨道高度为35786千米,将采用与赤道成45度角的倾斜轨道,卫星以赤道为中心,南北来回移动,形成“8字形”的星下点轨迹。该系统至少由3颗卫星构成,至少有一颗任何时候会在日本可视的天顶附近移动。由于卫星不跨越范艾伦辐射带,星载设备受辐射带影响较小,同时可为南半球和澳大利亚提供相同的业务。
军用侦察卫星也在发展计划之内。日本已经制定了一项军用空间计划,拨款13亿美元、构筑一个由两颗光学卫星和两颗雷达卫星组成的军事侦察卫星系统。
日本还制定了一项庞大的太空发电计划,拟在太空设立一个巨大无比的太阳能发电系统,然后再将电能转换成微波,通过地球上的微波接收站再转化成电能。
日本还计划在今后的5年内研制12颗卫星和新一代无人空间实验系统、空间站补给系统、航天飞机等。
开展多种宇宙空间科学实验
利用宇宙失重现象开展各项科研活动,在零重力状态下培育各种新材料、新品种是日本宇宙科学实验的一项重要内容。
无人驾驶太空实验回收系统航天器是一个独特的大型航天器。它将携带一个重900千克的再入舱和一个开展多种科学技术实验的服务舱升入太空。再入舱是日本迄今研制的第一个轨道返回装置,直径1.4米,呈子弹形,放置在服务舱旁边。太空实验回收系统无人航天器的发射质量近两吨,带有跨距为15.5米的太阳能天线阵。该航天器能够让太空试验结果返回地面,其余部分继续在轨道上作长期技术测试飞行。
科学家们在这个航天器上将进行多种科学实验工作,其中包括在零重力状态下培育大块钕超导晶体的复杂结构;测试供汽车使用的计算机功能;检验惯性基准部件在太空的性能;检验低成本全球定位系统在轨测定;测试恒星定位传感器。
日本还计划分别于2003年和2007年发射“太空环境可靠性探测综合系统”,这将是继无人驾驶太空实验回收系统之后制造的航天器。
瞄准月球
近10年来,日本经济虽然陷入停滞状态,但依然把星球探测确定为最优先的航天活运之一。在日本的航天事业中有一项雄心勃勃的星球探测计划,月球是探测的首要目标。目前日本正在分阶段实施这些计划,其中主要包括“月球A计划”,该计划将把两个侵入式探测器分别送到“阿波罗-14”号的着陆点附近和靠近月球背面的一个环形山,搜集月球的各项数据;耗资2亿美元的“月亮女神计划”,该计划预定在2003年发射由两个月球轨道飞行器和一个软着陆器组成的航天器,软着陆器负责进行登陆月球后的数据搜集并将搜集到的数据传送回地面处理系统。
日本还计划于2004年利用H2A火箭发射大型月球探测器,进一步开展月球的科学研究。探测器中有两个侵入式探测仪分别携带两台地震检波器和大约20个用于记录月震和月球内部热流外溢的热传感器。其目的是确认月球是否存在一个熔融状态的铁核,这是月球研究领域尚未解开的一个重要的谜团。
这些探测计划将验证日本在月球探测活动中采用的技术,同时还进行月球资源勘测,为今后可能进行的载人探测飞行作准备。
此外,文部省宇宙科学研究所还计划于2007年发射金星探测器,预计2009年到达金星,进行太阳系星球的探测工作。
经历了2年的徘徊不前,日本政府最近对航天开发机构进行了重组,确定了今后5年的航天技术优先开发项目,即间谍卫星、将来可望应用在卫星之间的数据中转卫星、新一代无人宇宙实验系统、信息通信和广播电视所需要的技术试验卫星、用于地球环境保护的观测卫星、国际空间站上的日本实验舱“希望”号及其补给系统,以及发射这些航天器所必需的H2A大型火箭。2010年日本航天产业在世界市场上的份额将提高17.4%,这是日本为自己定下的一个具体目标。(国斌)★