解说日本民间独立开发火箭的意义

海洋 · 宇宙 2017年09月08日

作为首个进行火箭开发的民间企业,日本星际科技公司备受瞩目。虽然发射以失败告终,但是此次挑战的意义却非同一般。

7月30日下午,探空火箭”MOMO”一号机从北海道广尾郡大树町发射升空。在飞行66秒后由于失去来自火箭的信号,地面控制人员紧急关闭了火箭发动机。机体在到达高空约10公里后坠入距海岸约6.5公里的海面。

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在发射台起飞的探空火箭“MOMO”(图片由星际科技公司提供)

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探空火箭“MOMO”的概念图(图片由星际科技公司提供)

星际科技公司是什么样的公司呢?2005年,由航天器工程师、科学新闻记者、作家成立了“夏季火箭团”,旨在国内进行民间宇宙开发的公司。这也是他们第一次开展活动。他们的第一个目标是开发并发射一款重几百千克的超小型火箭搭载重几十克的卫星发射到轨道上去。

以“打造世界最小,费用最低”为开发使命,此次发射的火箭长约10米。发动机采用的是和东京大学共同研究的高性能喷射机、燃料采用的是易燃液体乙醇、氧化剂采用的是液氧。关于火箭所使用的零部件,也是由一般小作坊制成经过本公司加工而成的。据说此次发射的费用控制在5000万日元以内。

关于发射失败的原因星际科技公司表示,机体上升到最大气压高度时遭到了破损。但是,火箭的发动机开发和姿态控制系统都很成功,并获得了宝贵的发射数据。公司的创始人、实业家堀江贵文先生信心满满地说道:“在大概3个月后,我们打算发射成本更低、维护得更好的2号机。”

说到小型火箭的发射,2月15日国立研究开发法人宇宙航天研究开发机构(JAXA)的发射失败案例我们仍记忆犹新。因为失去了来自火箭的信号,地面控制人员停止了对第二级火箭的点火。“SS-520”是一款轻量化二级探空火箭,其第一级采用的是一级探空火箭“S-520”的主发动机,第二级采用的是碳纤维强化复合材料。第三级是附加级,它能够发射超小型卫星。长度不到10米,大小和“MOMO”差不多。火箭上搭载了由东京大学研究组开发的超小型卫星“TRICOM-1”。

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能够发射超小型卫星的探空火箭”SS-520”(图片由JAXA提供)

日本的宇宙开发向来追求大型火箭的开发,对小型卫星的发射长期以来从未瞩目。并且一直以来投入的都是国家经费,其结果导致航天事业迟迟得不到发展。北海道大学、东北大学、九州工业大学等大学也是最近才开始着手小型卫星的开发。各地方政府于2015年3月提出了如下战略目标:“通过加强宇航部件提高人造卫星的竞争力”、“通过增加国内优秀机器的开发降低对国外的依存度”。以失败告终的“SS-520”的发射,也是经济产业省支持的事业之一——“宇宙产业技术信息基础设备研究开发事业(使用生活用品的航天器在轨道上的演示)”。

目前由国家主导的小型卫星的开发利用和小型火箭的开发似乎停滞不前,但是在7月11日国立研究开发法人信息通信机构(NICT)公布了一则喜讯——“量子通信”的演示实验首次在世界取得了成功,它使用的是边长为50厘米、重50千克的立方体超小型卫星。“量子通信”是下一代通信系统,它的传输效率比现在使用的光纤(光导纤维的略称)快千倍、万倍,有时还能达到100万倍,而且它还有望实现“量子密码”防窃听技术。

此次取得成果的是超小型卫星“SOCRATES”。2014年5月,在搭载了大型陆地观测卫星“大地2号”的大型火箭升空时,“SOCRATES”也顺带被带上了环绕宇宙的轨道。它所利用的是大型火箭推动力的余力和卫星搭载的空隙。进行卫星开发的公司“AES”,在茨城县筑波市从事航空、高科技、系统开发等事业。“AES”也想利用“JAXA”以往积累下来的技术进行民间宇宙开发。“SOCRATES”中载入了NICT开发的超小型光转发器,与陆地接收站合作成功完成了使用超小型卫星的“量子通信”的演示实验。

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载入超小型卫星“SOCRATES”的小型光转发器“SOTA”(NICT提供)

“量子通信”的实现和超小型卫星的开发是否存在关联?主导验证实验的NICT的佐佐木雅英(未来ICT研究所主管研究员、特别研究员)认为:“在利用卫星构筑量子通信网方面,宇宙航空研究开发机构(JAXA)实施的国家级卫星工程是不可取的。如果不减小卫星的体积、降低成本,就无法进步。应积极鼓励民间力量的参与,推动卫星事业的商业化。”

也就是说,如果民间研发的小型火箭不运送民间研发的超小型卫星升空,实现常态化运营,那么量子通信将无法实现。

此次发射失败的MOMO一号机,当初为了筹集资金,采取了众筹的方法。投资金额在3000日元到1000万日元之间的投资者会获得视频、原创T恤,发射地面支援门票、“按发射按钮”等按投资相应金额分配的奖品。即使在筹措资金方面,也寻求的是与政府主导的宇宙开发不同的道路。

“想要实现利用卫星构建量子通信系统,需要综合利用各种技术。卫星生产商是必不可少的,除此之外,还需要电子部件、光学部件方面有经验的公司的合作。这方面日本可以说是最先进的国家。”日本和中国走在前列,欧洲也对此表示关心,未公开信息的美国想必也在暗中增加军事预算。对于量子通信研究的现状,NICT特别研究员佐佐木表示,日本唯一的隐患在于“整体挑战意识薄弱”。

民间单独研发、发射火箭的意义年表

2005年

国内成立民间宇宙开发团体“natsuroke”

2014年

5月

超小型卫星“SOCRATES”进入预定轨道

2015年

3月

提出“通过强化宇宙零件和组件,提高人造卫星的竞争力”等战略目标

2017年

2/15

JAXA小型火箭“SS-520”发射失败

7/11

全球首例成功利用50厘米角的超小型卫星实现量子通信实验

7/30

观测火箭“MOMO”一号机发射失败

最新美国动向

2017年5月

Vector Space Systems公司发射小型卫星发射用火箭“Vector-R”试验机

Rocket RabLtd公司首次发射炭纤维塑料火箭“Electron”

2018年以后

Vecter公司开始专注小型卫星发射业务专用火箭

Vecter SpaceSystems公司成功发射小型卫星发射用火箭“Vector-R”试验机(5月3日)。Rocket RabLtd公司首次发射炭纤维塑料火箭“Electron”(5月25日)。即使过去了几个月,热衷于进军美国小型卫星发射市场的企业新闻仍然引人注目。Vecter SpaceSystems公司是由在大型火箭和宇宙飞船开发方面取得成就的Space X(Space Exploration Technologies Corporation)公司的创始成员于去年3月份创建。同该公司有合作关系的日本综合商社“兼松”表示,预计在2018年以后,Vecter SpaceSystems公司将专注利用小型火箭发射10~100千克的小型卫星的业务。

鉴于国外这些情况,Interstellar Technologies这次的发射失败似乎并未带来致命打击。该公司是否能继续向着“以最低成本制造世界上最小火箭”的目标迈进?这不仅是对日本企业挑战精神的考验,同时也是判断日本企业挑战精神是否变薄弱的重要评判因素。

文/中国综合研究交流中心 小岩井忠道

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