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日本的火箭技術先進嗎,你怎麼看?

從世界範圍來看,日本的運載火箭技術是比較靠前的,如果具體排一下位置,可以參考我國運載火箭領域的權威、中國工程院院士龍樂豪的說法:運載火箭方面,現在美俄還是領先,其後是歐空局,日本應算第二陣營中的領先者,其後是中國。如單項排名,俄羅斯發動機水平是最高的,比如它的高壓補燃液氧煤油發動機水平相當高,氫氧發動機也不錯。但運載火箭的綜合能力方面,美國要強於俄火箭。日本運載火箭的單項技術和美俄差不多,但規模還不及。看到沒有,作為行業權威的龍樂豪,對日本運載火箭技術給予了高度評價。按照龍院士的分析,日本運載火箭技術僅次於美國、俄羅斯、歐洲航天局,比中國都要強,更不要提印度、巴西等國了!實事求是,日本運載火箭技術確實有其特色和優勢,美國的技術轉移是其實現技術飛躍的基礎。很多人對日本火箭技術的表現感到驚詫,因為在印象中,日本航天科技領域表現並不算搶眼,火箭發射次數有限,也沒有多少引起轟動的航天發射或太空探索活動,但取得這樣的成果,有深刻的歷史背景和技術演化過程。早在上世紀60年代,日本就曾經多次嘗試發射人造衛星,到了1970年,日本與中國幾乎同時成功發射了本國的第一顆人造衛星。此後,日本試圖研製使用雙組元推進劑的LE-3發動機,由於這種發動機推進劑可長期存儲,從而引起了美國人的懷疑,為了防止日本暗度陳倉製造彈道導彈,美國想方設法堵死日本的可能企圖。

後經過美日協商,美國將「雷神-德爾塔」火箭以及MB-3液氧煤油發動機技術一併賣給了日本。MB-3液氧煤油發動機推力可達90噸,已經超過了至今仍是長征二號主動力YF-20發動機的75噸。

從那一時刻起,日本火箭技術就開始大踏步前進,此後日本陸續研製了L、M、N、H系列運載火箭。總的來看,日本火箭技術的發展,經歷了由仿製到部分自製,再到完全自製的過程,特別是從80年代的H型火箭起,日本火箭已經逐步擺脫了美國技術的窠臼,尤其是火箭發動機技術,已達到世界最前列的水平。以日本目前最大的運載火箭H-2B火箭來說,其同步轉移軌道運載能力達到8噸,國際空間站軌道運載能力約16.5噸,火箭使用的百噸級LE-7分級燃燒循環液氧液氫發動機、LE-5A膨脹循環液氧液氫發動機,性能都相當出色。日本這兩款發動機和美國的SSME/RL-10、歐洲火神2都是火箭發動機領域的領跑者。日本在研的H-3運載火箭,一級使用LE-9大推力液氧液氫發動機,二級使用LE-11開式膨脹循環發動機,LE-11的推力27噸、真空比沖467秒,再次刷新了液氧液氫發動機的性能記錄,與美國的同類型火箭不相上下。對比一下就能看出日本火箭在動力方面的優勢。由於動力偏弱,中國運載火箭不得不增加火箭數量,採用並聯的方式增加火箭運載能力。長征二號F火箭第一級使用8台YF-20發動機,近地軌道運載能力8.6噸;近地軌道運力25噸的長征五號B構型和同步轉移軌道運力14噸的E構型,第一級都要使用2台YF-77外加8台YF-100發動機,也就是說第一級動力都高達10台。這種設計雖然增加了運載能力,但也導致火箭設計複雜化,並影響火箭的可靠性。加之日本在裝備製造方面和材料技術方面的實力,H-2B火箭運載係數相當出色,而中國火箭自重相比就要大一些,在這方面中國確實有一定差距。當然,在這方面不必苛責,畢竟美國獵鷹9號的一級就使用了多達27台梅林發動機並聯,這種發動機技術指標並不先進,唯一的優勢就是價格低廉、可靠性高,加之一級箭體能夠分別回收,因此以較低的價格將63.8噸載荷送入近地軌道。這裡面,就體現了民營商業航天機構的特點吧,用最低的成本實現最大效益,而不是單純追求技術上的領先。客觀分析,日本運載火箭技術的短板和缺陷也不少。日本的火箭發動機技術確實比較突出,但從火箭技術總體而言,日本火箭值得驕傲的也只有氫氧發動機這一種而已,其技術多樣性和技術累積遠不如美俄中等大國。以中國為例,目前的火箭發動機不僅有液氫液氧,還有液氧煤油、液氧甲烷、固體燃料等等。同時,中國的長征系列火箭譜系更加健全,適用領域更加廣泛,這顯然要比日本火箭更加實用。日本各領域普遍都有一個弱點,就是單項技術可能非常突出,但系統整合後並沒有表現出特彆強的優勢,中國恰好與之相反。H-2的有效載荷係數曾是世界第一,但由於過於追求單項性能,導致這型火箭很不可靠,經歷了都次發射失敗。

以長征五號為例,其動力技術本來不如日本H-2B,但系統設計的成功之處,使得長征五號的運載係數與H-2B相當,似乎能夠說明這一點。商業航天工程的核心是實用、可靠、廉價,這樣才能提高發射效益,有利於佔領市場,而日本火箭不計成本使用高精尖技術,導致造價高昂,商業化運營非常失敗,這都使得日本的火箭研髮長期依賴政府投入,這種狀況對於不利於長期持續發展進步。再從更高的層面分析,由於航天探索是一個系統工程,需要統籌調動的資源相當廣泛,譬如實施太空飛船實驗任務,就需要載人飛船、運載火箭、發射場、測控通信和著陸場等多套系統,日本受制於資金技術、綜合國力,除了運載火箭之外,其他方面與美俄中一類的大國沒有可比性。我國新一代重型運載火箭將由500噸級發動機、200噸級和25噸級氫氧發動機組成,發動機技術指標已經趕上甚至超過了美日水平。其中的500噸級液氧煤油發動機已於今年3月份完成了聯動試驗,未來將成為長征9號重型運載火箭的主動力。因此,從航空航天技術上來說,日本的火箭發動機技術有其獨特優勢,但整體實力與中國還有一定差距,距離美俄水平差距更高大。

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