No016 专题:航天事业全面开花

编号016

专题:航天事业全面开花

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从空间站发射卫星

吉田──国际空间站的日本舱有一个称为气闸的双门,连接宇航员居住的加压部分和外层空间的真空,允许将加压部分内的物资取出到外面。我们的卫星也是通过这扇门被运送到太空的。之后,卫星被日本机械臂(JEMRMS)抓住并朝释放方向移动。机械臂调整发送角度,然后卫星被弹簧力推出并送入轨道。这是日本模块独有的功能,但现在全世界的人们都在使用它。

事实上,我们2012年的卫星也以类似的方式从空间站释放出来。当时它是一颗2U大小的CubeSat,是世界上第一颗从空间站发射的卫星。 2016年,菲律宾卫星重达50公斤,成为采用这种方法释放的最大卫星,也是第一颗50公斤卫星。这意味着我经历了空间站历史上的两个“第一次”。

吉田一也教授

开发月球探测机器人

吉田──我们目前的重点是开发月球表面探测机器人。作为国立大学法人的研究员,我认为我的主要职责是与 JAXA 领导的国家项目太空探索合作,就像隼鸟号的情况一样。然而,通过微型卫星获得的经验是,大学可以独立开发可以在太空运行的设备,将其送入太空并使其发挥作用。现在,我认为大学和私营公司可能有可能开发机器人来探索月球表面,并实际亲手将它们送上月球。

仅利用大学和私营部门探索月球听起来似乎是一项牵强的挑战,但 Google Lunar XPRIZE 为我们提供了这样做的机会。这是一项由美国非营利组织XPRIZE基金会组织、谷歌赞助的国际有奖竞赛,一等奖奖金2000万美元,总奖金3000万美元。参与的条件是它必须是私人公司,这意味着它不使用政府资金。获胜条件是将探测机器人登陆月球,并在登陆后移动500米以上。着陆并移动后,它将把高清(HDTV)图像发送回地球。第一个实现这些目标的团队将获得奖励。

本次有奖竞赛的灵感来自查尔斯·林德伯格 (Charles Lindbergh) 获得的奥蒂格奖 (Ortigue Awards)。这是一场有奖竞赛,看谁能独自不间断地飞越大西洋。 1927年林德伯格获得了奥蒂格奖,此后飞机工业经历了爆炸性的增长。同样的想法也适用于月球探索竞赛。

Google Lunar XPRIZE 于 2007 年宣布,报名于 2010 年结束。来自世界各地的 34 个团队已提交名字,其中有一支来自日本。这就是我们的团队。为了赢得这场竞赛,我们需要三个要素:离开地球轨道并到达月球表面的航天器(月球着陆器)技术、在月球表面移动的机器人技术以及支持这些技术开发和火箭发射的资金实力。我自己对机器人技术有信心,但其他两个我没有信心。最初,欧洲成员(主要是荷兰)开发了月球着陆器,日本开发了机器人(漫游车)。 2010年1月,我认识了Takeshi Hakamada等人,并创办了一家名为White Label Space Japan的公司。然而,欧洲成员于 2012 年离开,2013 年我们决定继续作为一个团队开展活动,开发日本自己的月球车。此时,队名改为HAKUTO。这是白兔的朗读。对于日本人来说,月亮和兔子有着很深的关系,所以我们给它命名就是为了突出这一点。此外,我们重组了White Label Space Japan,成立了ispace Co, Ltd,作为运营HAKUTO项目并不断开发技术的公司。

2011年8月White Label Space Japan成立时的主要成员
[图6]White Label Space Japan 2011年8月成立时的主要成员。
右起:Takahiro Nakamura 先生(现任 ispace 首席运营官)、Takeshi Hakamada 先生(现任 ispace 首席执行官)、Kazuya Yoshida 先生(现任 ispace 首席技术官)
(c)ispace

吉田──2015 年 1 月,临时奖励授予了五个技术开发正在向月球探索迈进的团队。 HAKUTO 团队能够获得此奖项是对其漫游车技术发展的认可。然而,如果没有着陆器到达月球表面,我们就无法赢得这场比赛。因此,我们决定在中奖队伍中采取与落地技术好的队伍拼车的策略。最初我们与美国的Astrobotic进行了筹备,但他们在2016年底退出了比赛。因此,我们决定与印度的TeamIndus建立合作伙伴关系。截至2017年1月,宣布HAKUTO、TeamIndus、美国的Moon Express、以色列的SpaceIL和跨国公司Synergy Moon入围本次比赛,距离比赛的最终截止日期仅有一年多的时间。 HAKUTO 在 2017 年 12 月完成了火星车并将其带到印度进行最终调整,但在 2018 年 1 月下旬,组织者 XPRIZE 基金会宣布比赛将在没有获胜者的情况下结束,因为任何团队都不太可能在 2018 年 3 月之前实现其目标。

吉田一也教授

比赛虽然结束了,月球探索活动仍在继续

TM──似乎所有团队的运载火箭都遇到了问题。

吉田──是的。在这场比赛中,他们要发射火箭,登陆月球,亲手在月球上遨游。人类于1969年搭乘阿波罗11号成功将人送上月球,在月球上留下足迹并安全返回地球。虽然阿波罗计划是唯一一次载人登月探索,但许多无人登月探索都是作为国家项目进行的。如果作为国家项目投入一定的预算,技术上是可以的。然而,作为一家私营公司,在尝试实施这一举措时遇到了各种困难。

对于火箭发射,可以使用每个国家拥有的国家火箭。目前也可以使用 SpaceX 的猎鹰 9 号商业火箭。但它并不是免费的,因此需要一定的资金。如果要包租整个火箭,平均成本在50亿到100亿日元之间。这比奖金还要多。因此,与其他卫星项目合作并一起发射的想法就诞生了。这种方法节省了成本,但调度困难。我们将这个想法更进一步,并决定通过与我们的竞争对手 TeamIndus 共享着陆器来进一步分摊成本。我不认为这个想法有错。如果成功,第一名和第二名的奖金将由两队平分。未来的业务需要国际合作,因此从业务角度来看,拼车也有好处。

HAKUTO 的最终模型名为 SORATO,是在东京 ispace 总部开发的。我们在东北大学开发的研究模型重约8公斤,但我们努力让它变得更轻,最终我们能够在保持相同性能的情况下将重量减轻到4公斤。重量直接反映在发射成本上。从商业角度来看,这一点很重要,简单计算一下,到月球表面的运输成本每公斤超过1亿日元。

虽然比赛奖金没了,但我们会继续朝着登月、机器人探索的目标努力。现在我们相信我们的挑战比奖金更有价值。截至2017年12月,ispace已通过股票投资从众多公司和投资者筹集了1015亿日元,以实现我们在月球表面运营可持续机器人探索业务的理念。基于这笔资金,我们正在开始开发月球着陆器。当然,将SORATO送上月球表面是当务之急,但在2020年代,我们希望创造一个时代,开发SOROTO的探测车将频繁乘坐iSpace开发的着陆器飞向月球。

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