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中國火箭為何落後日本,美國轉讓技術是重要原因

2017年日本下一代火箭H3使用的LE-9氫氧發動機開始熱試車

9月5日日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)公布了報告,介紹了下一代運載火箭H3使用的新型LE-9大推力液氧液氫發動機的試驗情況。LE-9發動機已經進行了11次總計270秒熱試車,而新一代的H3運載火箭將在2020年左右進行首次發射,日本運載火箭將對中國再次構成跨代的優勢。

從1994年的H-II火箭開始,日本在液體運載火箭就建立起對中國的全面技術優勢

說日本運載火箭比中國強,很多人第一反應可能都是:怎麼可能?!其實H3火箭的出現,只不過是進一步加強這種優勢,日本運載火箭最近幾十年里技術上一直領先於中國,早在20多年前的H-II/H-2火箭上就建立了領先一代的技術優勢,H3火箭不過是繼續保持而已。中國運載火箭技術上為什麼不如日本,詳細展開的話肯定可以寫一本書了,簡單地說大致可以分為外部和內部原因,其中外部美國的技術轉移是最重要的因素。

日本火箭並非一開始就有優勢,事實上發射日本第一顆衛星的固體火箭L4S水平很低

日本是美國的盟友,不過航天上早期並沒有得到美國的大力扶植。1970年2月11日日本搶先發射第一顆衛星「大隅」號,但 「大隅」號是用東京大學「鉛筆火箭」一路發展下來的小型固體火箭發射入軌,運載火箭技術和能力上日本對中國都是絕對下風,日本業界自己也認為,要趕上中國的運載火箭水平,至少也得5年!日本當時手上只有尚未完成研製的LE-3發動機,推力僅有5.5噸。不過日本LE-3發動機使用四氧化二氮+混肼-50的雙組元推進劑,這是可長期存儲的推進劑組合。美國人不由得浮想連翩:日本人你到底想幹什麼?!難道想暗渡陳倉造液體彈道導彈,是不是還要搞原子彈報仇雪恨啊,想反了天了!

美日簽訂協議,美國向日本轉讓了「雷神-德爾塔」火箭技術,日本早期大型火箭都由此而來

日本當然不敢有這想法,事實上日本從固體火箭做起,而且是絲川英夫教授在東京大學裡做起來,為的就是避免美國猜忌搞彈道導彈。東大早期那些固體火箭傾斜發射入軌,火箭控制系統不完整,更不能變身成固體彈道導彈,然而液體火箭發動機的性能高,日本還是忍不住研製了LE-1、LE-3和LE-3發動機。美國當然要堵死日本發展彈道導彈的可能,經過美日協商,美國同意轉讓火箭技術,「雷神-德爾塔」包括第一級MB-3液氧煤油發動機技術都賣給了日本。MB-3液氧煤油發動機推力可達90噸,一步到位就把我們中國人花費大量時間精力研製的YF-20發動機甩在身後,日本火箭技術能實現反超,美國人實在功不可沒!

美國轉讓的MB3/RS27發動機,日本1994年後放棄,而美國德爾塔II火箭使用到今天

日本用「德爾塔」火箭第一級,加上自己研製的LE-3發動機做第二級,拼出了N-I火箭。N-I火箭近地軌道運力1.2噸,和我國的長征二號火箭基本型號大致相當,加上固體第三級能打同步衛星,日本具有同步轉移軌道發射能力還在中國之前,實現了技術能力上的部分領先。隨後1981年日本的N-II火箭發射升空,它的近地軌道運力2噸,和同期改進後的長征二號丙火箭大致相當,還具有730千克的同步轉移軌道發射能力,滿足了日本發射通信衛星,滿足國內廣播電視發展的需求。日本的N-I、N-II和後來研製的H-I火箭發射全部成功,而日本此前從沒做過大型火箭,美國轉讓液體火箭技術的成效可見一斑。

美國轉讓了火箭第一級,所以日本先去研製第二級的LE-5氫氧發動機,這是中國無法想像的

有了美國授權生產的「雷神」火箭第一級,日本在N-I火箭第二級上試驗了自己的LE-3發動機,並集中精力研製高性能的LE-5液氧液氫發動機,隨後把N-II的第二級換成了LE-5發動機,就成了H-I火箭。1986年H-I火箭首次發射成功,雖然氫氧發動機的應用上比中國1984年的長征三號火箭略晚,但LE-5發動機性能卻比長征三號的YF-73發動機強得多,就算到了1994年長征三號甲火箭發射,它使用的YF-75氫氧發動機總體水平仍然遠遜於於LE-5發動機。這雖然有日本工業基礎水平高的因素,但日本可以集中人力物力先研製上面級發動機,也是一個重要原因。

日本又研製了第一級高性能的LE-7發動機,在火箭技術上一舉全面超過中國

日本完成LE-5氫氧發動機研製後,轉過頭來解決第一級的國產化問題,研製了技術更先進推力更大的LE-7分級燃燒循環液氧液氫發動機,這種發動機真空比沖445秒推力110噸,無論是技術水平還是性能都比長征五號現在使用的YF-77氫氧發動機都要強得多。1994年日本的H-II火箭首次發射並圓滿成功,從那時起直到今天,中國運載火箭在技術上始終全面落後,長征五號火箭不過是拉近了技術上的差距。

沒有美利堅就沒有日本航天。如果日本沒有美援,火箭技術想超越中國相當困難

歷史沒有假設,但我們還是忍不住架空:如果美國沒有授權技術轉讓「德爾它」火箭技術,日本不可能1975年就成功發射N-I運載火箭,也沒法在N-I火箭上試驗LE-3發動機,更沒法1986年就試驗LE-5發動機。日本將不得不從頭開始,一步步研製推力比LE-3更大的液體火箭發動機,再研製大型液體運載火箭並進行試驗,從獨立研製H-II火箭的進度看,這一過程需要大約10年,至於把精力轉移到研製高性能的LE-5氫氧發動機上,甚至開始研製LE-7級別的大推力氫氧發動機,更不知道要猴年馬月了。毫不誇張的說,正是40多年前美國的火箭技術轉讓,讓日本火箭技術得以趕超中國!

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