日本国立研究开发法人宇宙航空研究开发机构（JAXA）在秋田县能代市实施了可重复使用火箭试验机“RV-X”的起降试验。试验机按照计划完成飞行，顺利获取了相关数据。已有美国企业实现了火箭箭体的部分重复使用，通过降低成本等方式在航天发射市场建立了优势。RV-X的研发着眼于把相关技术应用于目前正在运行的大型火箭“H3”的后继型号。能否在确立技术的基础上，判断其商业可行性等，将成为实现该构想的关键。另一方面，JAXA于7月23日对正在研发的小型火箭“艾普西龙S”再次实施了二级箭体燃烧试验。
按照箭头所示顺序，火箭试验机“RV-X”完成上升、水平移动和着陆。（7月11日，秋田县能代市能代火箭试验场。Science Portal编辑部根据JAXA提供图片制作）
“获得了能够有效用于下一阶段的数据”
此次试验的目的是获得发动机重复使用技术以及飞行数据，7月11日上午在JAXA能代火箭试验场实施。箭体全长7.3米、直径1.8米、包括燃料在内重3.1吨。箭体整体呈顶部尖锥状的圆柱体结构，并配有4条腿支架。试验基本按照计划进行，在40秒内先垂直上升11米，随后水平移动16米，再下降着陆。
试验结束后，研发负责人伊藤隆在接受记者采访时表示：“就目前观察到的情况来看，飞行正常。获得了能够有效用于下一阶段的数据，对此总算松了一口气。”试验原计划于3月7日进行，但由于天气恶劣、以及向箭体供给燃料的连接机构出现问题，曾多次延期。
RV-X箭体概要。RCS为姿态控制发动机，航电系统为电子设备，GHe储气装置为氦气储罐。数字单位为毫米。（供图：JAXA）
JAXA曾设想，在对箭体重新检修后，于日后实施第二次试验，但7月21日宣布，“根据试验后的检查和数据评估结果，已经确认取得了预期成果”，因此决定“（以11日的一次试验）便结束RV-X飞行试验系列”。JAXA表示，获得的数据将用于今年度内与德国、法国共同开展飞行试验的“卡利斯托”（CALLISTO）可重复使用火箭验证项目，以及今后的研究开发。
可重复使用火箭是指从地面发射后，一级箭体等通过反向推力在指定地点着陆并回收，经检修后再次用于发射。与传统的一次性火箭相比，能够降低成本并有助于环境保护。
JAXA自1990年代末至2000年代，由宇宙科学研究所曾作为“完全可重复使用的航天运输系统基础试验”实施了前身试验“RVT”。其后继项目RV-X扩大了箭体尺寸，并改变了发动机的燃烧方式等。据伊藤介绍，“将其视为下一代主力火箭（H3的后继型号）开发的第一步”。该项目于2016年开始准备，在反复进行地面燃烧试验等工作后，最终实现了此次起降试验。
航天飞机退役后，美国民间火箭引领行业主流
回顾历史，世界上首个可重复使用火箭是美国的航天飞机。航天飞机是可重复使用的有人轨道飞行器和固体火箭助推器，1972年开始研发时曾被认为能够大幅降低成本。1981年实现首次飞行，但实际上重新检修所需的费用十分庞大。此外，两起人员死亡事故后加强安全措施，又进一步推高了成本。最终在完成135次飞行后，于2011年退役。
“猎鹰9”号（供图：NASA、Kegan Barber）
2017年，美国SpaceX公司实现了大型火箭“猎鹰9”号一级箭体的重复使用。此后，该公司还实现了覆盖卫星的“整流罩”的重复使用等，进一步巩固了市场优势。根据美国国家航空航天局（NASA）相关人士2018年公开的资料，将1公斤重量的载荷送入地球近地轨道，航天飞机的发射成本为5.45万美元，而“猎鹰9”号仅为2720美元。
此外，美国蓝色起源公司的“新格伦”号于今年4月成功实现一级箭体的重复使用（但利用该一级箭体的上段未能将卫星送入轨道）；7月10日，中国也在海上回收了“长征十号乙”一级箭体。日本方面，本田公司旗下的本田技术研究所（埼玉县）在2025年6月成功实现了试验机的起降。以“猎鹰9”号为契机，火箭重复使用的尝试正在成为一股潮流。
燃料方面，“猎鹰9”号使用煤油，作为其后继型号正在研发的超大型可复用火箭“星舰”等则使用甲烷。与此相比，RV-X采用了与H3以及上一代型号“H2A”等相同的液氢和液氧。氢燃料燃烧效率高，有利于减轻箭体重量，但由于沸点低且容易爆炸，因此使用难度较高。伊藤在2月的记者会上表示：“我们将在确保高性能和安全性的同时，力争掌握相关技术”。RV-X的发动机也与H3一样，采用了没有副燃烧室、易于控制的“膨胀引流”（expander bleed）燃烧方式。
实现重复使用仍面临发射频率方面的挑战
RV-X和卡利斯托项目有时被看作是在追赶SpaceX，但日本其实早在RVT项目时期，就已经播下了箭体重复使用的种子。然而，时隔整整23年，日本才进行了飞行试验。虽然相关研究和讨论一直在持续，但日本政府并未形成一项持续推进火箭重复使用技术的政策方针。在此期间，SpaceX建立了主导地位，随着该技术走向实用化，全球形势也发生了巨大变化。这样的发展历程不免令人感到惋惜。
日本政府现行的《宇宙基本计划》（2023年修订）明确提出“在2030年代投入运行下一代主力火箭，实现部分箭体重复使用，提高发射频率和运输能力并降低价格”，“推进大型化、重复使用、低成本化等必需的下一代技术的研发”等。
RVT起降试验（2003年10月，秋田县能代市。JAXA提供）
不过，重复使用并不是一个只要不断打磨技术就能实现的简单问题。除了基础设施和运行体制的建设之外，最重要的还有通过高频率发射来收回投资这一商业方面的障碍。SpaceX去年完成了多达165次发射，而日本的大型火箭即使在发射次数最多的年份，也仅为6次（2017年）。SpaceX一次可以发射数十颗用于自身通信服务的小型卫星，累计发射数量更超过1万颗，因此拥有庞大的内部发射需求。
2月的记者会上，在被问及对此的看法时，伊藤表示：“不增加发射次数，就无法实现盈利（收回成本），但遗憾的是，我们尚未达到那样的水平。首先，我们要从研究下一次飞行前的检修工时和检查项目等方面入手。如果能够减少这些内容，就有望实现低成本化。作为第一步，我希望通过RV-X建立这些基础数据。”
对日本而言，重要的是稳步提升相关技术，以便在未来商业环境条件成熟时实现重复使用。
向“艾普西龙”重启迈出的“最大一步”
“艾普西龙S”二级箭体的燃烧试验于7月23日上午在位于鹿儿岛县的JAXA种子岛宇宙中心实施。2023年7月和2024年11月，二级燃烧试验均发生爆炸，为查明原因等，研发工作进展艰难。2026年2月，JAXA改变计划，将二级箭体的规格暂时恢复为接近已经结束运行的上代型号“艾普西龙”的规格。此次试验就是根据这一计划实施的。试验按照计划持续燃烧了2分多钟，并尝试获取开发所需的数据。
艾普西龙S二级箭体燃烧试验（7月23日，位于鹿儿岛县南种子町的种子岛宇宙中心/供图：JAXA）
由于规格调整，二级箭体恢复采用“艾普西龙”2号机至6号机（2016年至2022年）使用的型号，并将整个箭体称之为“艾普西龙S火箭Block 1（第一阶段）”。不过，用于将燃料颗粒混合并固化的黏结剂，以及隔热材料的部分原材料目前难以采购，因此将改用替代品。Block 1的发射能力将低于原计划的“艾普西龙S”。作为首枚Block 1火箭的“艾普西龙7号机”计划于2026年度内发射。
上代型号艾普西龙6号机（2022年10月，位于鹿儿岛县肝付町的内之浦宇宙空间观测所/供图：JAXA）
项目负责人井元隆行在7月14日试验前的记者会上表示：“艾普西龙6号机发射失败，自2021年的5号机以来，约5年都没有成功过。我们正在为其重启全力以赴。（此次）燃烧试验是其中最大的一步，如果能够跨越这一关，距离发射就相当近了。”
2023年7月的爆炸发生在能代火箭试验场，2024年11月的爆炸发生在种子岛宇宙中心。本次试验是在修复因爆炸受损的种子岛设施后实施的。关于2024年11月的爆炸，JAXA在7月14日的记者会上说明了寻找原因的进展。JAXA认为，二级箭体燃烧过程中，内部的部分橡胶制隔热材料可能因某种原因发生破裂，导致燃料燃烧面积扩大等，进而引发爆炸的可能性较高，目前调查仍在继续中。
日文：原文：草下健夫／JST Science Portal 编辑部
中文：JST客观日本编辑部
