科学研究 - 2022日本企业将登月探测

对于汉语圈的读者，日本的航天事业似乎鲜为人知。如果有人说2022年日本将发射登月探测器，会不会感觉是不真实呢？

但是，真有这么一家名叫ispace的日本企业宣布将在2022年登月。该公司的目标是把机器人送上月球，并最终帮助建立一个永久的月球定居点，在那里地球和月球构成一个文明系统。ispace的“月亮谷(Moon Valley)”构想揭示了这样一幅野心勃勃的图景：“2040年，月球附近将有1000人常驻，每年将有1万名游客到访。”

ispace公布的“登月任务路线图”如下：在2022年实现“任务1”，即用日本首次民间主导的登陆器登月；在2023年实现“任务2”，即登月并用月球车进行月球探测。“任务1”与“任务2”有着相同的目的，都是为了构筑月球信息和地球-月球运输服务平台进行技术验证。从2024年的“任务3”开始，以后的目的都是以水资源探测为中心，建立月球信息和地月运输服务平台。之后将高频度地实现着陆器的月面着陆和月面探测，把客户的行李运送到月球，然后根据要求进行获取月球表面数据等任务。

ispace公司公开的登月任务路线图

提到航天事业，既成概念似乎都是国家的事，譬如美国宇航局（NASA），国际空间站·，以及俄罗斯与中国的载人宇宙飞行等等。因为航天事业很烧钱，只有国力强大的国家才能承担得起。以国际空间站（ISS）为例，已公开的数据显示早在2010年，各成员国累积投入高达1551亿美元，其中美国1311亿美元，俄罗斯120亿美元，欧洲空间局50亿美元，日本50亿美元，加拿大20亿美元。从1998年开建一直到现在，光是NASA平均每年花在ISS的费用，至少高达35亿美元。NASA往国际空间站每输送一名宇航员要花费8000万美元的发射费。

日本作为世界第三经济大国，其航天技术实力不菲。早在2003年日本就开发出隼鸟号小行星探测器，并于2003年5月由内之浦宇宙空间观测所利用M-V火箭5号机发射升空，进入绕日轨道。之后，利用搭载的离子发动机加速，2004年5月使用离子发动机摆脱地球引力，2005年9月与小行星“丝川”会合。在小行星附近停留了约5个月的时间，利用照相机和雷达进行了科学观测。探测器主体通过自主控制降落、接地，采集小行星表面的试样。2010年6月13日，装有样本容器的太空舱与隼鸟号分离，在降落伞的帮助下着陆于南澳大利亚的乌梅拉沙漠，并于第二天16时8分回收，结束了60亿公里之旅。该密封舱于2010年6月18日抵达日本，对其内容物进行了调查，2010年11月16日宣布从密封舱内回收的岩石质微粒子大部分为小行星丝川所产。在世界上首次成功实现了在地球重力圈外的天体固体表面着陆、取样与返回。

日本发射的小行星探测器“隼鸟2号”，（图片：JAXA官网）

2014年12月3日，日本发射的无人探测器“隼鸟2号”造访了距离地球超过3亿公里的小行星“龙宫”。由于小行星上没有多少平地，任务团队不得不修改触地计划，让探测器于2018年6月抵达龙宫附近后，在一年半的时间里成功回收了数据和样本。2019年2月的第一次触地，采集了小行星地表尘埃样本。之后，在小行星表面生成人工陨石坑，采集地下物资的样本。这在航天史上尚属首次。“隼鸟2号”在2019年末离开龙宫，于2020年12月6日返回地球。

据报道，“隼鸟2号”所获得的专业知识和技术将运用于日本计划于2024年发射的火星卫星采样返回项目。

小行星探测器的开发与运营是由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）承担的。JAXA还与美国宇航局、欧洲空间局合作，接受美国宇航局的航天员训练并多次参加载人航天。日本政府主导的航天事业外表看来比较低调。

与此对应的是，近年来日本民间的宇宙事业却如雨后春笋般萌芽。譬如，软银投资的卫星服务公司OneWeb在2021年开始运营，迄今已发射350多颗通信卫星，服务范围覆盖了从北极到北纬50度的区域。KDDI跟美国SpaceX公司合作，在日本国内展开人造卫星的高速通信服务。通信业巨头NTT以及乐天移动也相继加入卫星通信的竞争。

或许是看到了卫星通讯的趋势，民营企业开始进军卫星发射领域。有名的个人投资家堀江貴文就在北海道进行火箭开发，已经两次发射成功，预计在2023年投入商业服务。瞄准火箭制造与发射的企业还有三菱重工、SPACE ONE、IHI AeroSpace等。

民营企业看中了火箭发射领域的商机，主要是因为国家队的成本太高。譬如，NASA航天飞机，载荷22.7吨，单次发射价格4.5亿美元，每公斤载荷19824美元；欧洲空间局阿丽亚娜5，载荷16吨，单次发射价格1.65亿美元，每公斤载荷10313美元；俄罗斯联盟号FG，载荷6.9吨，单次发射价格5000万美元，每公斤载荷7246美元；日本H-IIB火箭，载荷19吨，单次发射价格1.35亿美元，每公斤载荷7104美元；中国长征三号乙，载荷12吨，单次发射价格7000万美元，每公斤载荷5833美元。国家队中最便宜的印度极轨卫星运载火箭，载荷3.8吨，单次发射价格1500万美元，每公斤载荷3947美元。

对此，SpaceX的老板马斯克犀利地指出，发射一颗卫星上天，动辄数千万乃至上亿美元的火箭只能用一次，是极大的浪费。拿汽车相比，如果每辆汽车开一次就报废，显然是不合理的。马斯克的SpaceX猎鹰9号商业火箭，载荷22.8吨，单次发射价格6200万美元，每公斤载荷仅2719美元，且可重复使用，发射价格大约只有其它国家主力火箭的1/2到1/4。据马斯克介绍，第一次发射的利润就是30%，除去整流罩、火箭的第二段、燃料等费用，制造一枚猎鹰9号的费用实际在3040万美元左右。现在回收次数最多的一枚已发射了5次，即使不算整流罩回收节约的费用，单次发射成本也已经降到了1908万美元，相当于每公斤载荷发射成本只有837美元，相比之下，国家队的火箭已经没有任何竞争力。

仅仅火箭制造与发射一项就潜藏着巨大的商机。据统计，在2018年，由商业航天活动和政府航天支出构成的全球航天产业市场比上年增长8.1%，达到4,148亿美元。其中，卫星产业的销售额达到2774亿美元，比上年增长3%。据估算，到2040年宇宙产业将达到80万亿日元，所带来的波及效果为80万亿日元，合计有160万亿日元的规模。

火箭成本降低了就会促进整个宇宙产业。或许这是日本宇宙产业突然出现很多新兴企业的缘故。除了上边介绍的几家企业以外，其他主要宇宙事业相关的企业有：火箭发射设施企业SPACE PORT JAPAN、SPACE COTAN；卫星通信设备的企业 infostellar、SKYGATE、WARPSPACE；在轨服务与宇宙垃圾回收 Astroscale、SPASE WALKER；深宇宙探测企业 TOYOTA、SPACE FOOD SPHERE、Dymon、Outsense；卫星制造企业 Pale Blue、NEC、三菱电机、富士通等；宇宙娱乐服务 SONY、Yspace、ASTROFLASH等；卫星数据采集与服务等更广泛的宇宙事业：AXELSPACE、Solafune、SPACE SHIFT、SHIOTAN等等。更多的日本企业瞄准了宇宙数据服务。