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“H2A”火箭升空托起日本航天大国梦

http://www.sina.com.cn 2001年08月30日 13:17 新华网

  新华网8月30日电 在发射时间多次因故推迟之后,日本的“H2A”1号火箭终于于当地时间29日下午4时从种子岛宇宙中心呼啸着升入太空。业内分析人士认为,这标志着日本航天技术结束2年来的停滞状态,重新踏上发展之路。

  命运多舛的H型火箭

  运载火箭是宇宙空间开发利用的基础,也是实现宇航计划必须攻克的第一道难关。日本先后开发出了L型运载火箭和M系列运载火箭,但这两类火箭主要用于发射低轨道卫星。为了满足发射大型静止卫星的需要,日本又开发出了H系列火箭。

  H系列中的H2型为两节运载火箭,全长50米、直径4米,重约260吨,可以将2吨重的大型卫星送入远地点36000公里的轨道。29日顺利升空的H2A型运载火箭发射重量为大约4吨,其最大推力可将7.5吨重的特大型卫星送入3.6万公里高空的静止轨道。H系列火箭的主要性能完全可以同欧美国家的运载火箭媲美,被誉为日本航天业的骄傲,是日本今后发展航天事业的主力火箭。但是,这种运载火箭的成本是欧美国家的一倍以上,其在国际商业发射市场上的竞争力因此大打折扣。

  为了与美、欧和中国竞争,日本决定大幅度降低成本,特别是在火箭的设计和制造等各环节上,采取了最彻底的简化结构、节省材料等措施,试图把每颗卫星的制造费用从190亿日元减少为90亿,以开发出廉价和可靠性高的下一代火箭。但事与愿违,极端的降低成本路线却带来了卫星发射一再失败的后果。1999年11月,日本H2型8号火箭发射的一颗“多用途卫星”未能进入预定轨道而被迫引爆。这是日本连续第3次发射失败。据事后分析,失败的原因在于,火箭主发动机的氢气涡轮泵高速转动产生的叶片疲劳现象未能很好解决。

  一连串的卫星发射失败使日本航天业蒙受极大打击。美国休斯公司因此取消了2001年以后让日本发射10颗卫星、金额高达900亿日元的商业合同。原定在2001年使用“H2A”型火箭为欧洲航天局发射通信卫星的计划也告吹。日本原打算从2001年开始在2年内发射间谍卫星和地球环境观测卫星的计划也因“H2A”型火箭需要重新设计而被迫延期。预定于2004年发射升空的无人驾驶航天飞机的计划也被冻结。

  1999年发射失败后的两年来,日本对“H2”火箭的主发动机进行了重新设计,终于开发出“H2A”1号火箭。与“H2”相比,其零部件从35万个减少到28万个,制造成本也减少了一半以上。

  据悉,“H2A”1号火箭最初预定的发射时间是今年2月,但由于技术上的原因,发射计划不得不推迟到8月25日。其间,不断出现的故障迫使发射日期一延再延。29日原定下午1时发射,但在从凌晨开始的检查中,又发现了3个小故障,发射时间因此又推迟了3个小时。

  据介绍,此次发射的目的是检验火箭的基本性能,因而火箭没有携带卫星等航天器具。火箭将在发射40分钟后把一个“宇宙反射镜球”释放出来。通过让它接受地面发射的激光,可检验火箭的飞行轨道是否准确。

  大力发展各类卫星技术

  除运载火箭外,各类卫星技术的开发利用也一直是日本投巨资发展的重点,日本希望将航天开发领域建成一个以商业卫星开发为重点、年产值达210亿美元的行业。

  在通信卫星领域,日本宇宙事业开发团研制的通信试验卫星ETS-8耗资3.1亿美元。该卫星两侧都带有巨型天线,每侧天线的面积差不多有篮球场那么大,拥有31个功率为400瓦的固态电力放大器,使用100伏的总线,总功率大约为8千瓦,将是迄今发射的最大民用通信卫星。这种卫星的通信能力比日本以前发射的试验卫星大约高一倍。这项计划的实施不仅有可能使日本在为亚太地区提供新的移动通信服务方面处于领先地位,还能检验一些将投放世界市场的新的卫星通信技术。该卫星将于2002年由日本制造的H-2A火箭发射升空。

  除此之外,还有“数字-8”型卫星。这种卫星将被发射到地球同步轨道上,与赤道成45度角,从而使卫星在地球上空以阿拉伯数字8字的形状飞行。该系统可以使在中等高度轨道上运行的卫星比直接位于赤道上空的地球同步轨道卫星能够为用户提供更好的超高速移动通信服务。

  军用侦察卫星也在发展计划之内。日本已经制定了一项军用空间计划,拨款13亿美元、构筑一个由两颗光学卫星和两颗雷达卫星组成的军事侦察卫星系统。

  日本还制定了一项庞大的太空发电计划,拟在太空设立一个巨大无比的太阳能发电系统,然后再将电能转换成微波,通过地球上的微波接收站再转化成电能。

  日本还计划在今后的5年内研制12颗卫星和新一代无人空间实验系统、空间站补给系统、航天飞机等。

  开展多种宇宙空间科学实验

  利用宇宙失重现象开展各项科研活动,在零重力状态下培育各种新材料、新品种是日本宇宙科学实验的一项重要内容。日本正在进行硬件开发的主要太空科学实验项目有:太空实验回收系统无人航天器和太空环境可靠性探测综合系统航天器。

  无人驾驶太空实验回收系统航天器是一个独特的大型航天器。它将携带一个重900公斤的再入舱和一个开展多种科学技术实验的服务舱升入太空。再入舱是日本迄今研制的第一个轨道返回装置,直径1.4米,呈子弹形,放置在服务舱旁边。太空实验回收系统无人航天器的发射重量近两吨,带有跨距为15.5米的太阳能天线阵,预定于2002年2月由H2A火箭发射升空。该航天器能够让太空试验结果返回地面、其余部分继续在轨道上作长期技术测试飞行。

  科学家在这个航天器上将进行多种科学实验工作,其中包括在零重力状态下培育大块钕超导晶体的复杂结构,在太空条件下测试已经开发成功的供汽车使用的计算机功能,检验由现成的商业数字信号处理器和合成集成电路组装的惯性基准部件在太空的性能,检验低成本全球定位系统能否和如何执行卫星轨道测定,利用高性能处理器和先进的星球传感器寻找星球的位置,以及检验可配置的辐射器如何使用毛细管泵送技术在热环境下推动冷却液流动等。

  日本还计划分别于2003年和2007年发射“太空环境可靠性探测综合系统”,这将是继无人驾驶太空实验回收系统之后制造的另两个航天器。

  瞄准月球

  近10年来,日本经济虽然陷入停滞状态,但依然把星球探测确定为最优先的航天活动之一。在日本的宇宙航天事业中有一项雄心勃勃的星球探测计划,月球是探测的首要目标。目前日本正在分阶段实施这些计划,其中主要包括“月球A计划”,该计划将把两个侵入式探测器分别送到“阿波罗-14”号的着陆点附近和靠近月球背面的一个环形山,搜集月球的各项数据;耗资2亿美元的“月亮女神计划”,该计划预定在2003年发射由两个月球轨道飞行器和一个软着陆器组成的航天器,软着陆器负责进行登陆月球后的数据搜集并将搜集到的数据传送回地面处理系统。

  日本还计划于2004年利用H-11A火箭发射大型月球探测器,进一步开展月球的科学研究。探测器中有两个侵入式探测仪分别携带两台地震检波器和大约20个用于记录月震和月球内部热流外溢的热传感器。其目的是确认月球是否存在一个熔融状态的铁核,这是月球研究领域尚未解开的一个重要的谜团。

  这些探测计划将验证日本在月球探测活动中采用的技术,同时还进行月球资源勘测,为今后可能进行的载人探测飞行作准备。日本电气公司、东芝公司、石川岛播磨重工业公司、川崎公司和三菱电机公司等大型骨干企业将负责硬件的研究开发。日本还正在研制两艘价值近3亿美元的无人驾驶登月飞船。

  此外,文部省宇宙科学研究所还计划于2007年发射金星探测器,预计2009年到达金星,进行太阳系星球的探测工作。

  作为经济大国的日本把建成航天大国定为国策和走向现代军事大国的必由之路。在过去的几十年中,日本在航空航天领域的业绩骄人,已成为世界航天技术研究开发的主要国家之一。

  自1970年至1999年年底,日本共发射各种卫星66颗,数量仅居美、俄之后。日本还参加了国际空间站项目,并已培养出一批自己的宇航员。日本航天产业也具有较强实力,1998年市场规模达到约1.1万亿日元,占世界市场的10.5%。

  经历了2年的徘徊不前后,日本政府最近对航天开发机构进行了重组,确定了今后5年的航天技术优先开发项目,即间谍卫星、将来可望应用在卫星之间的数据中转卫星、新一代无人宇宙实验系统、信息通信和广播电视所需要的技术试验卫星、用于地球环境保护的观测卫星、国际空间站上的日本实验舱“希望”号及其补给系统,以及发射这些航天器所必需的“H2A”大型火箭。2010年将日本航天产业在世界市场上的份额提高到17.4%,这是日本为自己定下的一个具体目标。(完)

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