科學研究 - 2022日本企業將登月探測

對於漢語圈的讀者，日本的航太事業似乎鮮爲人知。如果有人說2022年日本將發射登月偵檢器，會不會感覺是不真實呢？

但是，真有這麼一家名叫ispace的日本企業宣佈將在2022年登月。該公司的目標是把機器人送上月球，並最終幫助建立一個永久的月球定居點，在那裏地球和月球構成一個文明系統。ispace的「月亮谷(Moon Valley)」構想揭示了這樣一幅野心勃勃的圖景：「2040年，月球附近將有1000人常駐，每年將有1萬名遊客到訪。」

ispace公佈的「登月任務路綫圖」如下：在2022年實施「任務1」，即用日本首次民間主導的登陸器登月；在2023年實施「任務2」，即登月並用月球漫遊車進行月球探測。「任務1」與「任務2」有着相同的目的，都是爲了構築月球資訊和地球-月球運輸服務平台進行技術驗證。從2024年的「任務3」開始，以後的目的都是以水資源探測爲中心，建立月球資訊和地月運輸服務平台。之後將高頻度地實施着陸器的月面着陸和月面探測，把客戶的行李運送到月球，然後根據要求進行獲取月球表面資料等任務。

ispace公司公開的登月任務路綫圖

提到航太事業，既成概念似乎都是國家的事，譬如美國宇航局（NASA），國際太空站·，以及俄羅斯與中國的載人宇宙飛行等等。因爲航太事業很燒錢，只有國力強大的國家才能承擔得起。以國際太空站（ISS）爲例，已公開的資料顯示早在2010年，各成員國累積投入高達1551億美元，其中美國1311億美元，俄羅斯120億美元，歐洲空間局50億美元，日本50億美元，加拿大20億美元。從1998年開建一直到現在，光是NASA平均每年花在ISS的費用，至少高達35億美元。NASA往國際太空站每運送一名宇航員要花費8000萬美元的發射費。

日本作爲世界第三經濟大國，其太空科技實力不菲。早在2003年日本就開發出隼鳥號小行星探測器，並於2003年5月由内之浦宇宙空間觀測所利用M-V火箭5號機發射升空，進入繞日軌道。之後，利用搭載的離子發動機加速，2004年5月使用離子發動機擺脫地球重力，2005年9月與小行星「絲川」會合。在小行星附近停留了約5個月的時間，利用照相機和雷達進行了科學觀測。偵檢器主體透過自主控制降落、接地，採集小行星表面的試樣。2010年6月13日，裝有樣本容器的太空艙與隼鳥號分離，在降落傘的幫助下着陸於南澳大利亞的烏梅拉沙質沙漠，並於第二天16時8分回收，結束了60億公里之旅。該密封艙於2010年6月18日抵達日本，對其内容物進行了調查，2010年11月16日宣佈從密封艙内回收的岩石質微粒子大部分爲小行星絲川所產。在世界上首次成功實施了在地球重力圈外的天體固體表面着陸、採樣與返回。

日本發射的小行星探測器「隼鳥2號」，（圖片：JAXA官網）

2014年12月3日，日本發射的無人偵檢器「隼鳥2號」造訪了距離地球超過3億公里的小行星「龍宮」。由於小行星上沒有多少平地，任務團隊不得不修改觸地計劃，讓偵檢器於2018年6月抵達龍宮附近後，在一年半的時間裏成功回收了資料和樣本。2019年2月的第一次觸地，採集了小行星地表塵埃樣本。之後，在小行星表面生成人工隕石坑，採集地下物資的樣本。這在航天史上尚屬首次。「隼鳥2號」在2019年末離開龍宮，於2020年12月6日返回地球。

據報導，「隼鳥2號」所獲得的專業知識和技術將運用於日本計劃於2024年發射的火星人造衛星採樣返回專案。

小行星探測器的開發與營運是由日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）承擔的。JAXA還與美國宇航局、歐洲空間局合作，接受美國宇航局的太空人訓練並多次參加載人太空飛航。日本政府主導的航太事業外表看來比較低調。

與此對應的是，近年來日本民間的宇宙事業卻如雨後春筍般萌芽。譬如，軟銀投資的人造衛星服務公司OneWeb在2021年開始營運，迄今已發射350多顆通信衛星，服務範圍覆蓋了從北極到北緯50度的區域。KDDI跟美國SpaceX公司合作，在日本國内展開人造人造衛星的高速通訊服務。通訊業巨頭NTT以及樂天行程也相繼加入衛星通信的競爭。

或許是看到了人造衛星通訊的趨勢，民營企業開始進軍人造衛星發射領域。有名的個人投資家堀江貴文就在北海道進行火箭開發，已經兩次發射成功，預計在2023年投入商業服務。瞄準火箭製造與發射的企業還有三菱重工、SPACE ONE、IHI AeroSpace等。

民營企業看中了火箭發射領域的商機，主要是因爲國家隊的成本太高。譬如，NASA太空梭，負載22.7噸，單次發射價格4.5億美元，每公斤負載19824美元；歐洲空間局阿麗亞娜5，負載16噸，單次發射價格1.65億美元，每公斤負載10313美元；俄羅斯聯盟號FG，負載6.9噸，單次發射價格5000萬美元，每公斤負載7246美元；日本H-IIB火箭，負載19噸，單次發射價格1.35億美元，每公斤負載7104美元；中國長征三號乙，負載12噸，單次發射價格7000萬美元，每公斤負載5833美元。國家隊中最便宜的印度繞極衛星，負載3.8噸，單次發射價格1500萬美元，每公斤負載3947美元。

對此，SpaceX的老闆馬斯克犀利地指出，發射一顆人造衛星上天，動輒數千萬乃至上億美元的火箭只能用一次，是極大的浪費。拿汽車相比，如果每輛汽車開一次就報廢，顯然是不合理的。馬斯克的SpaceX獵鷹9號商業火箭，負載22.8噸，單次發射價格6200萬美元，每公斤負載僅2719美元，且可重複使用，發射價格大約只有其它國家主力火箭的1/2到1/4。據馬斯克介紹，第一次發射的利潤就是30%，除去整流罩、火箭的第二段、燃料等費用，製造一枚獵鷹9號的費用實際在3040萬美元左右。現在回收次數最多的一枚已發射了5次，即使不算整流罩回收節約的費用，單次發射成本也已經降到了1908萬美元，相當於每公斤負載發射成本只有837美元，相比之下，國家隊的火箭已經沒有任何競爭力。

僅僅火箭製造與發射一項就潛藏着巨大的商機。據統計，在2018年，由商業航太活動和政府航太支出構成的全球航太產業市場比上年增長8.1%，達到4,148億美元。其中，人造衛星產業的銷售額達到2774億美元，比上年增長3%。據估算，到2040年宇宙產業將達到80萬億日元，所帶來的波及效果爲80萬億日元，合計有160萬億日元的規模。

火箭成本降低了就會促進整個宇宙產業。或許這是日本宇宙產業突然出現很多新興企業的緣故。除了上邊介紹的幾家企業以外，其他主要宇宙事業相關的企業有：火箭發射設施企業SPACE PORT JAPAN、SPACE COTAN；衛星通信設備的企業 infostellar、SKYGATE、WARPSPACE；在軌服務與宇宙廢棄物回收 Astroscale、SPASE WALKER；深宇宙探測企業 TOYOTA、SPACE FOOD SPHERE、Dymon、Outsense；人造衛星製造企業 Pale Blue、NEC、三菱電機、富士通等；宇宙娛樂服務 SONY、Yspace、ASTROFLASH等；人造衛星資料採集與服務等更廣泛的宇宙事業：AXELSPACE、Solafune、SPACE SHIFT、SHIOTAN等等。更多的日本企業瞄準了宇宙資料服務。