最近,日本航天機(jī)構(gòu)公開了一系列新概念航天器研制項(xiàng)目,包括柔性充氣式貨物返回艙、大續(xù)航力載人月球車等,還堅(jiān)持推進(jìn)新型火箭研制、月球勘探開發(fā)等工作,未來動(dòng)向值得關(guān)注。
由于獨(dú)特的國情和技術(shù)背景,日本航天一直以“小而精”為最大特點(diǎn)。所謂“小”,指各航天任務(wù)不能算是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,一般僅圍繞一個(gè)獨(dú)特的創(chuàng)新點(diǎn)出發(fā),所缺失的部分以國際合作來彌補(bǔ);所謂“精”,指在相對較高經(jīng)費(fèi)的支持下,日本航天能夠圍繞這個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)努力突破,往往成果斐然。
正在飛行中的“貝皮·科隆博”號水星探測器效果圖,它需要7年才能飛抵水星,是史上最先進(jìn)的水星探測器(圖源:歐空局)
例如,在國際空間站合作框架下,日本研發(fā)了H-IIB運(yùn)載火箭、 “白鸛”系列貨運(yùn)飛船,“希望號”實(shí)驗(yàn)艙及其各類拓展也誕生了眾多科研成果;在與美國國家航空航天局(NASA)深空通信網(wǎng)的合作下,隼鳥號實(shí)現(xiàn)了人類首次小行星采樣返回的壯舉;日歐合作的“貝皮·科隆博號”衛(wèi)星編隊(duì),是近些年內(nèi)唯一的水星探測任務(wù);曾經(jīng)“飛天號/羽衣號”組合體早在90年代初就驗(yàn)證的空氣剎車技術(shù),已成為今日火星探測的常用技術(shù)之一。
在這種發(fā)展思路下,日本航天也成為了一個(gè)特色頻出的航天強(qiáng)國,在很多技術(shù)方面走到了創(chuàng)新發(fā)展的最前列,值得世界各大航天勢力學(xué)習(xí)。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)的未來動(dòng)向,也是頻繁吸引關(guān)注的新聞熱點(diǎn)。
JAXA與豐田研發(fā)中的“月球巡洋艦”效果圖(圖源:JAXA)
從目前來看,JAXA的一大發(fā)展重心是月球探測。作為美國重返月球的“阿爾忒彌斯計(jì)劃”三大合作機(jī)構(gòu)之一,JAXA承擔(dān)了部分相當(dāng)重要的工作,如共建“月球門戶”空間站的核心艙,研發(fā)能源儲備和管理系統(tǒng)。正在研發(fā)中的新一代可復(fù)用國際空間站貨運(yùn)飛船HTV-X,也將有一個(gè)提升版本HTV-XG,用于地月系統(tǒng)內(nèi)月球空間站的物資補(bǔ)給。JAXA還牽手汽車企業(yè)豐田,為登月宇航員研發(fā)能加壓長航時(shí)使用的月球車“月球巡洋艦”,成為宇航員在月球上行動(dòng)和生活用的“房車”。在這個(gè)計(jì)劃中,日本宇航員也將首次踏上月球。
新一代運(yùn)載火箭也是JAXA的發(fā)展重心。成功率超過98%(53/54)的H-IIA/IIB火箭,是日本航天順利發(fā)展的重要因素。然而日本火箭在國際商業(yè)發(fā)射市場推廣效果不佳,極少承接非日本載荷,這也限制了進(jìn)一步研發(fā)的資金來源。因而,JAXA投入了大量資源研發(fā)新一代H-III火箭,它的能力與H-IIA接近,報(bào)價(jià)卻降低一半,模塊化組合和較短準(zhǔn)備周期也將增強(qiáng)國際競爭力。除此之外,在商業(yè)航天愈發(fā)火熱的今天,JAXA在下大力氣支持商業(yè)公司突破液氧天然氣火箭的核心技術(shù),以“彎道超車”研發(fā)更便宜的可復(fù)用火箭。
日本“福波斯”(火衛(wèi)一)采樣返回探測器MMX效果圖(圖源:JAXA)
JAXA還會(huì)繼續(xù)加強(qiáng)在空間科學(xué)領(lǐng)域這張“王牌”方面的投入。在月球探測方面,JAXA仍然在推動(dòng)獨(dú)立自主的智能月球探測器(SLIM)任務(wù),預(yù)計(jì)將于2023年發(fā)射并著陸月球,研究更高精度和更智能的月球著陸與巡視技術(shù)。而基于小天體采樣返回技術(shù)的深厚積累,JAXA把目標(biāo)投向了火星的衛(wèi)星“福波斯”探測。任務(wù)將于2024年火星探測窗口期發(fā)射,在近距離觀測這顆小天體之外,探測器將會(huì)降落在“福波斯”表面,采樣返回地球。如果成功,這將是人類首次獲得火星(衛(wèi)星)的樣本,進(jìn)度大幅早于中美等國的火星采樣返回計(jì)劃,意義可想而知。
商業(yè)航天的時(shí)代,日本航天也在積極轉(zhuǎn)型,尤其是從航天由國家主導(dǎo)轉(zhuǎn)向?yàn)閲?政府采購服務(wù),將資金和技術(shù)資源等逐步轉(zhuǎn)移到商業(yè)航天公司中,以促進(jìn)創(chuàng)新,保持競爭力。例如,目前JAXA大力支持的商業(yè)航天公司ispace成長迅速,在國際合作方面也取得了巨大進(jìn)展,它一方面在“阿爾忒彌斯計(jì)劃”框架下參與聯(lián)合研發(fā)月球著陸器,另一方面也在獨(dú)立或與阿聯(lián)酋、印度進(jìn)行數(shù)個(gè)月球著陸任務(wù)的研發(fā)。
日本商業(yè)航天公司ispace研發(fā)中的月球著陸器效果圖(圖源:ispace)
日本在地球觀測衛(wèi)星領(lǐng)域也有不錯(cuò)的發(fā)展,但JAXA近期認(rèn)為這些衛(wèi)星的數(shù)據(jù)利用效率太低,需要進(jìn)行大幅提升。實(shí)際上,這也是不少國家航天機(jī)構(gòu)共同面對的問題。一個(gè)典型思路是平臺化和開放化,盡力減少同系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取時(shí)的空檔期,不同系列衛(wèi)星之間也要做到數(shù)據(jù)共享,通過產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用使得獲取與分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)更加便捷廉價(jià)。這些可以看作是積累“軟實(shí)力”方面的發(fā)展思路轉(zhuǎn)變,如果能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定目標(biāo),不僅對于地球觀測,甚至對于各領(lǐng)域航天發(fā)展都會(huì)有“事半功倍”的效果。
總體上,日本航天的發(fā)展思路比較開放,有不少值得借鑒的地方,但也需要注意到日本航天的“準(zhǔn)軍事化”發(fā)展趨勢。例如日本擁有IGS系列對地雷達(dá)和光學(xué)遙感衛(wèi)星,建立了準(zhǔn)天頂(區(qū)域加強(qiáng)GPS系統(tǒng))高精度導(dǎo)航系統(tǒng),在自衛(wèi)隊(duì)中也成立了“太空作戰(zhàn)隊(duì)”。同此同時(shí),日本也積極融入美國主導(dǎo)的空間態(tài)勢感知(SSA)體系,通過地面站建設(shè)和太空平臺搭載,一方面實(shí)現(xiàn)高精度監(jiān)測空間目標(biāo),另一方面也實(shí)現(xiàn)高效率地面信息情報(bào)收集,意義不言自明。
日本航天的發(fā)展趨勢也提醒我們:在國際環(huán)境日益復(fù)雜的今天,保持航天競爭力,是大國最核心的國力之一。
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