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No009 专题:日本太空开发
CROSS × TALK 以探究的精神从地球到星空 摘要电影

今年春天,日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 宣布启动太空探索创新中心,这是一个新产业可以参与月球等引力体上的可持续活动的基地。我们已经开始为企业牵线搭桥,以实现创新的太空探索技术,从而扩大人类的生存和活动范围。领导者是担任隼鸟2号项目经理的Hitoshi Kuninaka。另一方面,星际科技有限公司的“夏之火箭队”项目是一家总部位于北海道大树町的日本航天企业,正在开发用于发射微型卫星的小型液体燃料火箭。总工程师牧野一典和国中先生畅谈了他们的太空探索梦想。

(构图/文本/神吉弘国摄影/自然与科学)

我终于可以说日本航天企业正在制造火箭

牧野──就在前几天(2015 年 9 月 9 日),我们成功试飞了一架实验姿态控制飞机。我想让人们看到这段视频,所以我把它放在了这款平板电脑上。

 

国仲──您花了多长时间才到达这里?

牧野──从2005年启动这个项目到现在已经10年了。我们成为一家公司也已经一年半了。到目前为止,我们一直在制造类似玩具的火箭,但这次我们首次使用三轴姿态控制进行了发射实验。

其实我以前飞过一次,但是由于各种控制问题,最后就侧飞了。这次它笔直向上爬得很漂亮,姿态误差在05度左右,我们安全地爬升到了170m左右的高度。燃烧时间约为 135 秒。然后你切断电源,在顶部打开降落伞,然后掉下来。

国中──它从顶部打开。

牧野──是的。像 JAXA 的实验飞机一样动力着陆*1我不会(笑)。它以降落伞坠落而告终,但我们认为这是一个很好的实验,因为即使我们打破了框架,我们也可以立即重建它。框架掉落后会塌陷,但我正在做一些非常明智的事情,希望可以重复使用里面的油箱、阀门和发动机。

到目前为止,这只是大学生正在制作的火箭的液体燃料版本,比模型火箭稍微大一些,但现在我终于可以说我正在建造火箭。全部上船*2用于通过执行计算来控制姿态,而且非常便宜。

国中──我明白了。发动机是什么?

牧野──推力1500牛顿的乙醇液氧发动机。本次实验当天风力约为24m,但由于飞机重量超过130kg,风力为02G*3左右缓慢上升

国仲──这个侧喷怎么样?

牧野──用冷气体射流吹入 N2(氮气)。这控制滚动方向(相对于前轴和后轴的旋转方向)。这个实验定位为开发真正能做功和运载货物的火箭的基础实验,我们计划在未来做这件事。这就是这次的效果。

未来的太空研发还需要确保商业可行性

国仲──这是一个非常有趣的视频。我对牧野先生的项目是否有商业潜力很感兴趣。

牧野──如您所知,火箭的发展至今,在如何降低每公斤有效载荷(推进火箭以外的有效载荷)成本方面取得了一个又一个进展。结果,启动项目本身变得更大。不是大量的有效载荷,而是每次发射至少花费3至40亿日元。

我们考虑将该金额降低一位数。它是能够到达卫星轨道并执行最低工作量为3亿日元的有效载荷。具体来说,第一个目标是将50公斤左右的东西扔进去。

国仲──您打算如何寻找资金并利用其扩大生产?

牧野──首先,我们试图在亚轨道飞行中做最少的工作。我们用单级火箭飞到120-130公里,在零重力下停留几分钟,思考会落下什么。基本上,我们不收集它。

近10年来,国内外众多公司纷纷推出使用重量从几公斤到几十公斤的卫星的业务,并吸引了大量投资。我们的项目还没有达到可以将首次亚轨道飞行产生的销售利润返还给股东的程度,但我们将用它们来资助下一步的开发。

之后,目标是到达质量为 50 公斤的低轨道*4的火箭这是将其商业化的第一步。总的市场规模大概还不到一艘大型航天器的大小,金额也不会超过1000亿、2000亿。金额可能很小,但我正在考虑创建一个能够正常运作的商业模式。如果这笔钱绕一圈,卫星轨道*5的火箭。

国中──我认为这会很困难,但我希望私营公司尽力而为。即使说到发射,日本的火箭既是私人项目,又是国家项目,因此有很多方面很难协调,比如国家安全和周边国家的安全保障。

牧野──我认为从现在起将提交给国会的太空活动法案会说:“我们需要这么多资金。”可能会有一些限制,例如除非有能力保证,否则无法发射。我们的现场工作人员正在努力工作,专注于技术开发和安全。

国仲──JAXA 拥有强大的国家技术研发要素。利用国家预算来提高安全性和确定性。当然,只有50%成功率的火箭是不被认可为火箭的。到目前为止,我们一直在努力提高成功率,而没有过多考虑商业可行性。

从现在开始,我相信我们的项目需要与研发兼容,同时确保业务可行性。

[脚注]

*1
动力着陆:一种利用飞机动力辅助着陆的方法。 ←→滑翔着陆,无动力着陆。
*2
机上:将传感器、计算机等完整系统安装在火箭上,在火箭上完成控制,无需遥控的方法。
*3
02G:意味着飞机上升时的加速度约为地面重力加速度的02倍。 (实机上01到02倍之间变化)1G为98m/s2所以飞行器向上加速度为098m/s2〜196m/s2
*4
低轨道:距地球表面160公里至2000公里高度的卫星轨道。 = LEO(低地球轨道)。国际空间站 (ISS) 在距地球约 400 公里的低轨道上运行。
*5
卫星轨道:除了低轨道外,还有从高度2000公里到地球同步轨道(35,786公里)的中轨道(MEO),以及地球同步轨道之外的高轨道(HEO)。大多数卫星电话和通信系统,包括卫星定位系统(GPS),都使用中轨道。

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