H-2火箭失败给日本商业发射工业沉重一击

80秒钟。相对于一个航天计划来说，短得可以忽略。但是，星期一(991115)H-2运载火箭从Tanegashima航天中心的发射坪上起飞到飞上西太平洋上空28英里后爆炸的这个80秒钟，却给日本商业航天工业的发展设置了又一重障碍。且不说火箭和卫星的损失本身代价高昂又造成了不便，这次灾难的最严重的后果是给日本航空航天工业的成熟度和技术发展水平罩上了厚重的疑云。日本在什么时候又如何能自信地进入商业航天运输服务的市场呢？美国以及其他亚洲的航天发射提供者如中国，对这一问题并非只有短暂的兴趣。H-2原本即将要被一种更新、更现代的航天助推器所替代，而星期一的失败则有可能使下世纪初进行新助推器飞行的能力大打折扣。这次事故以及此前的试验问题，已经令人要怀疑日本完全靠自己设计制造更大的基于助推器的运载火箭的能力。初出茅庐的日本火箭计划如果成功将会给商业发射服务市场增加更大的压力。这一运载火箭服务能力的形成将给美国的Atlas和Delta-3引入更多的竞争对手，甚至严重威胁美国将要飞行的一代新型火箭的生存。H-2火箭研制与进化背后的故事，是一个正在浮出水面的航天大国企图发展民族技术并摆脱数十年对美国发射能力依赖的故事。学习飞行60年代开始有限的航天计划以来，日本在70年发射了自己的第一颗卫星。当时日本可用于发射其第一枚卫星的运载火箭，只有美国能够提供。当日本建成自己的发射系统时，从岛上发射的整整一代火箭都是以美国德尔他火箭设计为基础的。他们的第一枚火箭N-I在1975年9月进行了首次飞行；更大一些的N-II1981年2月首飞。N系列以及后续的更大的H-I也主要都使用美国的部件，很少是由日本航天工业界自己制造的。如果日本想成为亚洲地区的航天大国和世界技术大国，那么日本必须拥有一种更大型的运载火箭，一种完全由日本人设计在日本的工厂制造出来的火箭。于是，日本就可以以这种火箭为基础设计新一代的日本卫星和有效载荷。日本花了十年时间制造这种火箭。1984年政府做出决定之后，一种全新的助推器设计开始起步。N-II和H-I系列在外形和能力上都十分相近，而H-II则大得多且比以前从日本起飞的任何火箭都更复杂。一种核心液体火箭可以象美国航天飞机用的火箭发动机那样燃烧超冷液氢。两个巨大的捆绑式全固体助推器侧围着这个核心火箭，很象法国为阿里安-5所做的设计，也象美国的Titan IV。作为核心火箭动力的液体发动机LE-7可能会成为出自法国和美国火箭发动机制造者之手的、有更多年飞行经验的发动机的强劲对手。H-II和其系统本应成为日本空间计划大步前进的一个标志。更轻巧、更强大日本工程师指出，H-II重260吨，可以将两吨重的卫星送入地球同步轨道。作为对比，法国的阿里安-4号重460吨，可以把2.3吨重的有效载荷送入地球同步轨道。俄罗斯的质子火箭重770吨，但根据日本的文献只可以送2.4吨的有效载荷入轨。那么关键的技术在那里呢？要送同样的有效载荷进入轨道，其他国家的火箭要比日本的H-II大过一到两倍。但H-II碰到过不同一般的障碍。不同于美国，日本将其航天机构分成了两个部分。NASADA进行工程和硬件研制而ISAS进行科学航天研究。两部分的航天计划的经费比其他航天大国的都要少得多。NASA每年平均有130亿美元的经费，而日本的两部分加起来也不过20亿美元。经费紧张使得日本面对研制上的弱点没有多少容纳的余地。 H-II火箭和几乎所有其他火箭一样，在其第一次发射之路上都遇到过挫折和延迟。曾有过氢气泄漏。1991年一台研制中的发动机发生爆炸，一名工程师死亡。火箭发动机、火箭各级以及系统在重新试验的时候，经常有延迟发生。终于在1994年2月3日比原计划晚了两年之后，H-II火箭进行了成功的首飞。接着进行了5次飞行，然后就遇到了这次的失败。1994年8月进行第二次飞行时，上面级“踢脱”发动机发生故障。1998年2月进行第六次飞行时，第二级关机提前了44秒钟，把COMETS卫星送入了较低的轨道。第八个也是最后一个推进器——运载火箭第7号，原计划下次发射在明年进行，把MDS-1号航天器和一颗跟踪卫星送上天空。但这一次的失败，不得不使原计划推迟，并使H-II的最后一次发射改变流程。成本是一个问题15日的失败，第一次表明LE-7发动机有严重的缺陷；在日本航天发展史上第一次不得不使用自毁装置使火箭在飞行中爆炸。第8号运载火箭也是H-II基本型的倒数第二次飞行。虽然日本的航天计划取得了技术上的突破，火箭的制造和飞行却变得异常昂贵。助推器成本居高不下，使卫星制造的经费受到限制。而H-II的花费也使日本政府企图向世界发射市场推销火箭的计划搁浅。90年代初成立了一个商业公司专门销售火箭，但1.9亿美元一发的价格比阿里安火箭、质子火箭、DELTA-3火箭和ATLAS火箭都要贵上好几倍。日本一方面想积极发展基于H-II火箭的自己的科研卫星系列，同时也很想有一种可以打进世界市场的商业火箭。1995年日本政府开始H-IIA火箭的研制工作。这种新型运载火箭的研制分两个阶段。第一阶段，研制出一个接近H-II的火箭，但制造成本要低很多，利用先进的制造技术并简化箭载系统。如此低成本建造，日本方可在世界发射市场上亮出有竞争力的价格。第二阶段的H-IIA则是相对于H-II的一次革命，就象H-II之于日本80年代以前的火箭一样。两个固体助推火箭将换成一个大型液体助推器，使用更先进的LE-7A发动机。新型火箭的载重能力几乎是H-II火箭的一倍，并且装有自动状态维护系统，并简化了发射前检测过程，使倒计时在更短时间内完成。15日失败之前，II-A第一阶段火箭已经定于明年二月发射一枚欧洲卫星，明年晚些时候还要发射另外一颗。H-II打算是在新火箭登场的同时渐渐隐退。H-II-A第二阶段火箭原打算2001年开始试飞。重组与三思15日的失败可能使上述研制计划延迟到下一个十年的中期。这次发射本来就因为发动机和相关的系统问题而多次推迟，而发射失败的原因又不得而知。H-IIA发动机的试验计划也曾多次推迟。仅就日本现有的投资力度而言，日本航天界是否在拔苗助长？新型火箭开始飞行的时间晚个一两年会有什么影响？西方为什么会关注此事？在H-IIA开始设计的同时，美国也正在开始设计全新的火箭系列。被称为EELV的现代火箭家族将于2001年开始提供服务，2002年全面登场替代现有的DELTA-3、ATLAS和TITAN助推器。美国空军出资研制的EELV火箭也是面向市场的，大约与H-IIA同时开始提供服务，是H-IIA真正的竞争对手。在这个节骨眼上，一两年的时间意味着卫星主顾的损失。假如H-II这次发射成功，阿里安5和质子火箭推销商也将会同样感到压力。在相同的载重能力范围内，卫星制造商目前只有中国一家可以选择；如果H-IIA上市，中国的长征火箭会面临更激烈的竞争局面。因此，H-IIA进入市场或完成H-II系列的其余工作方面的任何大的延迟，不仅帮助了其竞争对手，而且使日本全面实现商业航天独立的梦想更加困难。