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日本航天,越来越差

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2020年底,日本的“隼鸟2号”小行星探测器探访了52亿公里之外的小行星龙宫,并成功带回了龙宫上的少量土壤。一时之间,沉寂多年的日本航天再次成为世界关注的焦点。作为世界第三的经济强国,日本航天的真实实力是怎样的呢?

日本航天的兴起之路

1955年,日本东京大学在东京国分寺成功进行了“铅笔”火箭的水平发射实验,这枚火箭虽然直径仅为1.8厘米,长23 厘米,重200克,但是自此日本航天事业正式启航。此后,日本又以秋田县道川海岸为发射场,成功发射了“Baby”、“Kappa”等型号的火箭。随后,日本将发射场移至鹿儿岛县内之浦,并于1970年将日本首颗人造卫星“大隅”成功送入轨道。至此,日本成为继美、苏、法后第四个拥有人造卫星技术的国家,其航天实力也获得快速发展。

“铅笔”火箭的水平发射实验成为了日本航天的敲门砖 来源.JAXA


1969年,宇宙开发事业集团(现为日本航天局JAXA)成立,1970年代,日本开始从美国获取运载火箭技术。自此,美国的航天科研人员开始全程参与日本的火箭研发,并直接向日本提供运载火箭上的几乎所有硬件产品。


互相合作并学习 来源.Pexels

1975年9月,日本成功研发N-1火箭,但其一、三级火箭动力的研制引进了美国雷神-德尔塔火箭动力技术,只有第二级采用的是日本自己的技术,其地球同步转移轨道的运载能力仅为260kg。

1976年,日本宇宙开发事业集团开始研制N-2火箭,其地球同步转移轨道的运载能力也仅为715kg,此时其零部件仍主要来源于美国供应商。此时日本发射的通信卫星中,绝大部分的零件也均来自美国。日本航天对美国的依赖局面一直维持到上世纪80年代

1981年,日本开始研制H-1火箭,并于1986年首次发射。H-1运载火箭可将1100kg重的卫星发送到地球同步转移轨道。H-1火箭的发射显示出日本航天工业的能力迈出了重要的一步,但其依然没有摆脱对美国技术的依赖。


来源.Pexels

到了1986年,日本开始研制H-II火箭。它是日本完全依靠自己的技术独立研制的大型运载火箭,能把4000kg的卫星送入地球同步转移轨道,直到此时,日本方才基本摆脱了对美国技术的依赖。1994年,日本国产的H-II型火箭在种子岛成功发射升空。H-II型火箭的运力可媲美欧洲空间局研发“阿丽亚娜”Ⅳ型运载火箭,由此日本的航天技术终于踏上了国际水准的舞台


H-II型火箭 来源.JAXA

1980年代,日本也提高了本国通信卫星的开发能力。1981年发射的工程试验卫星-Ⅳ(ETS-Ⅳ)是日本自主研制的第一颗通信卫星。随着多年的发展,日本的气象卫星和大型通信卫星依然在国际上处于领先的地位

2003年10月1日,日本将宇宙科学研究所(ISAS)、航空宇宙技术研究所(NAL)、宇宙开发事业集团(NASDA)三家机构合并,日本航天局正式成立,这标志着日本的空间探索走上快车道

实力不容小觑的日本航天

虽然日本航天是由美国一手扶持起来的,但是它依然是亚洲航天起步最早的国家,日本航天曾也一度遥遥领先亚洲各国。

首先就是在火箭技术上。1970年,日本将首颗人造卫星“大隅”成功送入轨道。1977年,日本也成为亚洲第一个发射地球同步卫星的国家。1984年,日本开始研制的全新的H-II系列火箭,这是世界上第一枚两级发动机都使用液氢液氧燃料的火箭。H-II火箭全长50米、总重260吨、直径4米,静止轨道载荷4吨、同步转移轨道4吨。它的改进型H-IIB火箭起飞重量更是达到了551吨。直至2016年,中国的长征五号运载火箭发射之后,方才实现对日本火箭的超越。

其次,日本在小行星探测的技术上也处于世界先进水平。2003年日本使用M-5火箭将“隼鸟”号探测器送入太空了,开始了历时7年的小行星采样返回任务。2010年6月13号,“隼鸟”号成功返回地球轨道,并释放了保存标本的密封舱,舱内保存着1500个来自小行星的物质微粒。到了2014年,日本又在种子岛宇宙中心成功发射“隼鸟-2号”探测器。并于两年后抵达小行星“龙宫”。2020年底,“隼鸟-2号”成功带回了龙宫上的少量土壤。


探访了52亿公里之外的小行星龙宫的“隼鸟2号” 来源.Pexels

除此之外,日本对金星的探测也走在了世界前面。2010年5月21日,日本成功发射亚洲第一个金星探测器“拂晓”号。2015年12月7日,“晓”号进入金星轨道,为地球的姊妹星带去了亚洲的问候,并成为了目前唯一一颗在轨的金星探测器。


来源.Pexels

最后,日本在月球探测、空间站实验舱设备制造、气象卫星和大型通信卫星等领域也处于世界先进地位。作为经济大国的日本,其航天技术经过几十年的发展,已经不可小觑。

日本航天发展的不足

进入21世纪后,日本航天业同样获得长足的发展。日本政府为了跻身世界航天强国,可谓是投入了庞大的人力、物力和财力。

一是制定雄心勃勃的日本航天发展计划。日本一直十分重视航天技术开发。早在1978年,日本就制定了《宇宙开发政策大纲》,此后又进行了几次重大修改,决心大力开发宇宙空间技术,充分开展地球观测、宇宙科学和宇宙环境利用等活动,并积极进行月球探测,承揽国际商业卫星发射业务,努力成为世界宇宙空间开发强国。


《宇宙开发政策大纲》的节选

二是斥巨资建设海外航天基地。日本国内目前仅有种子岛和鹿儿岛两个航天发射中心。随着日本争当航天大国的步伐逐渐加快,这两个发射中心的局限性开始暴露。为此,日本开始在海外建设航天发射基地,太平洋岛国基里巴斯正式成为候选地。2001年,基里巴斯与日本签署协议,允许日本在圣诞岛建立航天发射场

横屏


2002年,日本首次在圣诞岛成功试飞了无人驾驶喷气式飞行器;2003年,日本向基里巴斯提供1100万美元援助资金,用于该国电力设施建设。2006年,日本又决定在全年军费中拨出专款巩固其在基里巴斯的发射场地位。目前,日本已在圣诞岛上建立了一个观测站,监测种子岛发射的火箭和在该地区进行的太空实验。


圣诞岛发射站 来源.Pexels

尽管如此,日本近些年的航天发展却没有实现跨越式的发展,与美、俄、中等国家相比,差距越来越大,并暴露出诸多问题:

第一,日本在近年研制航天器的总质量与总数量、航天员数量、航天从业人员数量几个方面与排名靠前的国家有较大差距。这其中,航天从业人员数量的差距尤其严重。2015年,日本仅有8千余人从事航天相关行业。日本学生毕业后选择在航天行业就职的学生也仅占10~20%。虽然,日本以明显少于其他国家的人数创造了不凡的成绩,但是,如果日本不增加该行业的人力资源,日本将很难扩大目前的航天规模。


事实上,日本经济衰退也沉重的打击了年轻人的就业意愿 来源.Pexels

第二,日本近些年的火箭发射次数变少,发展逐步放缓。近些年,日本火箭发射次数维持在4次左右,2021年也仅仅发射3次。日本航天产业的发展长期是由政府主导的,与此同时,日本政府以往也缺乏长期航天计划,这直接导致日本航天企业的生产意愿不强,严重削弱了航天产业基础,进而限制了日本航天的发展。


仅有的航天企业space walker也陷入困顿 来源.Pexels

第三,日本政府早期的航天政策“过分地强调研究开发高精尖技术”。尽管发射了技术领先的“隼鸟”小行星探测器和“希望号”实验舱等,但是由于没有给予应用卫星足够的重视,导致其商用卫星和火箭发射服务在国际市场上缺乏竞争力,无法获得国内和国外的商业订单。


“希望号”实验舱 来源.Pexels

第四,日本航天基础技术薄弱,事业发展屡屡受挫。由于日本航天工业发展初期过分依赖美国,导致基础技术薄弱,自主开发能力和创新能力不足,这直接导致其在航天关键领域止步不前。

今天的日本航天,虽依然具有世界一流的实验、探测和航天制造技术,但其并没有形成独立的航天研发体系。与此同时,日本航天的政府投入、技术能力、保障能力、创新能力也远低于美、俄、中等国。日本已经不可避免的沦为世界航天大国的第二梯队,同第一梯队国家的差距也逐渐变大。

潘文肖 ∣ 中国古代史 近代史爱好者

参考资料:日本航天发展史.徐新明;日本航天能力发展评估.肖武平;日本航天发展现状及其对安全领域的影响.乔云铎 贾增伟 王彦明;尴尬的登天之路日本航天工业现状黑立相.杨晶


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