2024年对于日本的宇宙开发来说将是里程碑的一年。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）计划在2月15日发射日本国产主力火箭“H3”的2号机。这枚肩负着宇宙运输基础期待的新型火箭能否在第二次飞行中取得成功，将成为关注的焦点。同时，在由美国主导的载人月球探测计划“阿尔忒弥斯计划”中，日本人宇航员也有可能登陆月球。
新型火箭“H3”的成功与否将是2024年关注的焦点（供图：JAXA）
JAXA在种子岛宇宙中心（位于鹿儿岛县）1月11日发射的主力火箭“H2A”48号机之后，后续机型H3的2号机发射准备也提上日程。
H2A自2001年投入使用以来，在47次飞行中只有2003年失败过一次。发射成功率约为98%，可谓是全球范围内可靠性最高的火箭之一。即便如此，因为发射成本较高，它获得国外人造卫星发射订单的机会却很少。H2火箭发射一次大约需要100亿日元。
而H3希望通过将成本降低到目前一半的约50亿日元来提高国际竞争力。人造卫星发射的商业市场在通信卫星等需求的推动下，预计今后也将继续扩大。
为了具体实现削减成本的目的，H3采用了用于汽车等民用产品的部分电子部件。还使用了3D打印机。部分机体还与同为新型小型火箭的“Epsilon S”通用化来提高制造效率。
搭载在一级火箭上的主引擎“LE-9”是为H3新开发的。采用了在H2A开发的“膨胀排气循环（expander bleed cycle）燃烧方式”。
原计划于2020年度首次飞行的H3由于LE-9在开发测试中出现故障，两次推迟了发射的时间。保持高可靠性的同时实现低成本化面临许多困难。“如同在黑暗中摸索。”一名参与开发的技术人员回忆道。
随着主引擎的改进有了眉目，2023年3月7日H3终于迎来了首次发射。包括LE-9在内的一级火箭运行正常，初期进展看似很顺利。
然而，就在一级火箭分离后，本应上升的飞行速度却下降了。原因是二级火箭的引擎未能点火。机体第二级结构以及许多部件都与H2A通用，原本认为这样做可靠性更高，结果未能如愿。
“没想到，问题会发生在第二级火箭上”。JAXA和三菱重工业公司的技术人员相当苦恼。数万件火箭的部件之中，哪些可靠，哪些存在故障隐患？为此组建了一个百人团队，对原因进行了彻底排查。
排查结果显示，首飞失败的原因在于电流过大，对此，开发团队采取了强化绝缘和停止使用部分部件等措施。
此外，主引擎和辅助发射的固体助推器数量也在原设计基础上进行了调整。2号机最初的开发方针是首次不搭载固体助推器，主引擎3台，固体助推器为零。现在该方针被改为主引擎和固体助推器各2台，与H3 1号机配置相同。
原本预定搭载类似于“大地4号”、耗资数百亿日元的实用型人造卫星也被取消。现计划只搭载能详细获取飞行数据的设备和2颗超小型人造卫星。
这一系列对应将导致灾害防治宇宙观测网的建设也被推迟。通过不搭载固体助推器来实现低成本化的技术实际验证也被推迟。研究人员现在优先追求的是早日重启发射并“首飞成功”。
日本今后的宇宙开发计划也在紧锣密鼓地推进之中。除了日本和印度共同开展的月球水资源探测，以及利用小行星探测器“隼鸟”号的经验从火星区域带回土壤样本等计划之外，还有制造向国际空间站（ISS）运送物资的“鹳”号后续机型——新型补给机的计划。
H3是未来约10年间日本宇宙开发的主轴。正因为如此，人们对预定在2024年3月底之前发射的2号机寄予了很大的期望。
宇宙开发，在失败中前进
火箭与人造卫星，以及宇宙探索都难免失败。日本2022年至2023年间，除了“H3”1号机的发射失败之外，还经历了小型火箭“Epsilon”6号机发射失败及其后续机型在试验中爆炸、登月计划未能达成等多次失败。
只要宇宙开发还在继续，今后的失败也将难以避免。问题在于能否从失败中发现问题，把解决经验运用到以后的研究开发中。
放眼世界，很多项目都是通过吸取失败经验而取得成功的。比如，印度在第一次失败后，4年后第二次挑战并成功登月，美国SpaceX公司在第二次飞行中改进了新一代火箭等。
宇宙开发的环境正在发生巨大变化。以美国SpaceX公司为首的民营企业开始引领全球人造卫星发射业务。过去由国家或政府机构承担的月球探测现在也有民间企业参与，日本人的首次登月也有望取得进展。
在美国和中国争夺宇宙开发霸主地位的国际背景下，日本也在努力彰显存在感。日本除了H3之外，JAXA和日本上市公司ispace还将分别发起第二次登月挑战。虽然冷静分析失败原因必不可少，但继续前行迎接挑战，日本的宇宙开发才会有出路。
日文：松添亮甫、《日经产业新闻》、2024/1/1
中文：JST客观日本编辑部
