科学研究 - 日本H3火箭9号机成功发射搭载准天顶卫星“引路”7号机

日本开发的大型火箭“H3”9号机于8月11日凌晨4点23分31秒，在鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空。火箭将日本政府的准天顶卫星“引路”7号机送入预定轨道，发射取得成功。继2025年12月发射失利之后，这是H3火箭继2026年6月之后再度发射成功之后，向稳定运行迈出的重要一步。日本版GPS（卫星定位系统）“引路”的卫星，曾因发射失败损失过1颗，导致日本政府计划的7星体系被迫推迟。

搭载“引路”7号机发射升空的H3火箭9号机（8月11日，鹿儿岛县南种子町种子岛宇宙中心。供图：JAXA）

“怀着绝不再失败的决心执行发射”

H3火箭升空约5分钟后完成一级、二级箭体分离。二级发动机经过两次正常燃烧，在发射约29分钟后，将“引路”7号机送入地球静止转移轨道。本次发射原计划于8月7日实施，但因台风临近而延期。日本国立研究开发法人宇宙航空研究开发机构（JAXA）山川宏理事长在发射后的记者会上表示：“众多机构工作人员同心协力，严谨扎实地推进各项工作，将日本宇宙运输系统进一步打磨得更加稳定可靠。”

H3是去年6月结束运用的“H2A”及其强化型“H2B”的后继机型。属于两级式液体燃料火箭，9号机全长57米，不含卫星的重量为422吨。其运载能力依箭体配置而定，最大可超过H2B的6吨，达到6.5吨以上（换算为静止转移轨道、赤道发射）。与小型固体燃料火箭“艾普斯龙（Epsilon）”一同被定位为日本政府主力火箭。未来，发射业务将与H2A同样，从JAXA移交给三菱重工业公司，进入市场。9号机与1～5号、8号机一样，配备了一级发动机2台以及固体火箭助推器2台。

发射成功后的测控室（8月11日，种子岛宇宙中心。供图：JAXA）

H3的1号机于2023年3月发射，因二级发动机未能点火而发射失败，损失了一颗地球观测卫星。故障原因为二级发动机电气系统异常。之后开发方针对所有潜在诱因落实了三项应对措施。此后连续5次发射成功，但2025年12月8号机发射失败，损失了“引路”卫星5号机。事故原因是卫星搭载适配器内部制造过程产生的剥离损伤，在飞行冲击下不断扩大。H3的适配器为实现轻量化和低成本，与H2A不同，采用碳纤维增强复合材料（CFRP）部件贴合组装而成。作为改进对策，9号机以后暂时改回H2A使用的螺栓固定方法进行组装。

JAXA的有田诚项目负责人表示：“自8号机失败以来，我们便全力以赴重建信任。继（6月，未搭载大型卫星的）6号机成功发射之后，本次终于重返商业应用行列，我们怀着决不再失败的决心进行了发射，吹响了恢复实用化发射的号角。虽然让众多客户久等了，但希望大家能安心‘搭乘’H3。”

与JAXA共同开发H3的三菱重工业的北山治项目经理表示：“必须持续取得发射成功。H3必须是一款不断迭代进化的火箭，后续还会出现设计变更。在不降低品质的前提下降低成本是我们面对的重大课题。”

根据日本政府宇宙基本计划工程表（2025年12月修订），本年度计划利用H3进一步发射向国际空间站（ISS）运送物资的补给机“HTV-X”2号机，以及探测火星卫星“火卫一”并将样本带回地球的“MMX”探测器等。

追求高精度的7星体系，构建出现延迟

“引路”7号机想象图（供图：日本内阁府宇宙开发战略推进事务局）

GPS的定位机制依靠在地面接收卫星发出的无线电波，根据电波传播耗时测算距离以确定地面位置。除在智能手机和车载导航等方面普及外，还被用于汽车、农机的自动驾驶以及无人机物资运输等。同时也用于精密时间同步，支撑着移动通信、金融交易和电网管理等。从原理上讲，确定位置和时间至少需要4颗卫星。

继美国率先建成GPS之后，欧洲、俄罗斯、中国等相继开发出了自主定位系统。日本也在亚洲和大洋洲上空采用独有的“准天顶轨道”，开始构建“引路”体系。2017年完成4颗卫星基础组网，次年正式启动服务。

采用准天顶轨道后，卫星在日本正上方附近（准天顶）的飞行时间变长。假设地球停止自转，卫星会沿8字形轨迹运行，该轨道由原邮政省电波研究所（现国立研究开发法人信息通信研究机构）的研究人员于1972年提出。被称为准天顶卫星的卫星中，实际上并非全部运行在准天顶轨道，部分卫星采用静止轨道或者准静止轨道。静止卫星运行于赤道上空，从地面观测卫星如同静止的一样。此次的7号机为准静止卫星，通过相对于赤道略有倾斜地飞行，从地面看会发生小幅位移。通过使其与其他静止卫星形成差异化，不仅可以避免定位计算中出现异常问题，还能减少因轨道调整造成的服务中断。

目前已有3颗准天顶轨道卫星、2颗静止轨道卫星在轨运行，此次7号机将加入其中。太阳能电池板展开后全长约19米，发射时重量约4.9吨。7号机卫星与5号、6号机一并采购，三颗合计开发费用约1000亿日元，发射费用未对外公开。

日本政府原本计划本年度实现7星组网服务，摆脱对美国GPS等海外系统的依赖，实现独立的高精度定位能力。然而受2025年12月5号机发射失败的影响，即便7号机正式投入使用，在轨卫星也仅能达到6颗规模。预计2031年度发射的8号机到位后，才能完成7星完整组网。短期内将维持6星运行模式，后续将通过调整现有卫星轨道，适度扩大高精度定位覆盖区域。

准天顶轨道的概念图。以地面为基准来看，卫星运行轨迹呈8字形。但3、6号机为静止卫星，7号机为准静止卫星。5号机因发射失败而丧失。（左图根据内阁府宇宙开发战略推进事务局等资料及采访制作，右图由该局提供）

7号机继6号机之后搭载了“高精度定位系统（ASNAV）”。该系统不仅在地面接收卫星信号，还通过卫星测量与其他卫星之间的距离，以及卫星测量到地面的距离，来消除误差。未来若所有准天顶卫星都搭载该系统，即使在普通智能手机上，定位精度也有望从目前的5～10米提高至约1米。该系统由JAXA受内阁府委托负责开发。不过，搭载卫星间测距信号发送功能的5号机已损毁。因此，卫星间测距技术的验证工作，需要等待下一颗搭载信号发送功能的8号卫星。