客觀日本

美SpaceX的宇宙環球客運計劃,新引擎體開發漸入佳境

2023年03月14日 海洋宇宙

設想用於月球和火星載人飛行的美國太空探索技術公司(SpaceX)的新型火箭(宇宙太空船)的首次飛行任務即將開啓。其用途除了太空飛行外,還設想用於環球客運——經由宇宙空間連接地面城市的「兩地間高速運輸」用途,這種超高速載人設想如果能實施,將會出現飛機問世以來的空中行程革命。所以作爲變革的第一步,它的首次飛行時間備受矚目。

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SpaceX的新型火箭「Starship」(星艦)發動機點火的試驗情景(2023年2月、美聯社提供)

2月13日,SpaceX執行長埃隆·馬斯克在推特上發文稱「(新型火箭)星艦的軌道飛行近在眼前」,同時他還公開了新型火箭的影片影像。「星艦」是Space X正在開發的新一代火箭,其目標是取代當前的主力火箭「獵鷹9號」。

新型火箭分爲上下兩部分,下部爲被稱之爲「超重型推進器」的火箭,上部爲載人及搭載人造人造衛星等貨物的火箭(星艦)。整個火箭的高度在120米左右,預計可搭載約100人。

進入2023年以後,飛行準備工作已進入最緊張階段。1月下旬,SpaceX進行了一次發射前的演練,在與實際發射相同條件下應答整個系統的運行情況。2月,SpaceX又在地面上進行了「超重型推進器」的發動機點火實驗。

星艦雖然成功透過了高空飛行測試,但並沒有被實際送至宇宙軌道飛行的業績。星艦入軌的實施將成爲宇宙商業化進程的里程碑。

新型火箭的研發目的不僅限於在宇宙空間中的利用,它還可以用於縮短世界主要城市之間的空間時間距離,將行程時間壓縮在約30分鐘之内,使得人們可以在1個小時之内到達地球上的任何一個地方。比如,從紐約到巴黎僅需30分鐘,從倫敦到紐約僅需29分鐘,從東京到新加坡僅需28分鐘等。

2017年,馬斯克首次發表了上述構想。之後,星艦的開發和測試工作一直在美國德克薩斯州的宇宙基地「Star Base」展開。這一新型火箭還將用於日本企業家前澤友作等人的繞月旅行、未來的登月以及載人登陸火星等。

經由宇宙空間連接城市的想法由來已久,在科幻小說中就曾有過相關描述,而實施這一想法的障礙主要在於成本。

SpaceX公司在獵鷹9號火箭的發射中,首次採用垂直著陸技術實施了一級火箭回收,全部引擎體可多次重複發射。這樣,單次發射的成本就降至約60億日元。SpaceX還計劃在星艦發射上實施對引擎體的完全重複使用,如果能高頻次地往返於地球和太空降低成本,這將爲今後的商業化鋪平道路。

日本也有同樣的構想。2021年,日本文部科學省專家會議提出了一項方針,即到本世紀40年代前半期爲止,由民間主導開發「宇宙客機」,並將其用途之一表述爲用於兩地之間的高速運輸。文部科學省估算,到本世紀40年代,僅是在日本的起降就有可能創造出5.2萬億日元規模的市場。

日本國家戰略將受到考驗

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當使用火箭來連接地球上不同地點時,不可或缺的基礎設施正是火箭升空和降落的航空基地。日本現有種島宇宙中心和内之浦宇宙空間觀測所(均位於鹿兒島縣),二者均隸屬於日本宇宙航空研究開發機構(JAXA),還需要建設新基地。

關於新航空基地的建設情況,北海道大樹町的「北海道空間港」已於2022年動工。除了新增設火箭垂直度升空的太空發射場外,還計劃延長用於引擎體水平起降的跑道。同時,着眼於未來兩地之間的高速運輸,該地還考慮建設一條全長度爲3000米的跑道。

大分縣也主動請纓參與新基地設想。美國維珍軌道公司提出了將大分機場作爲火箭起降的航空基地的計劃。雖然它的用途將不同於兩地之間的高速運輸,美國Sierra Space公司明確表示未來想讓從鹿兒島縣發射的火箭降落在大分機場。

在亞洲各國之中,日本擁有較長的宇宙開發歷史,但近年來由於中國和印度的崛起,日本的存在感逐漸減弱。在SpaceX公司等提出靈活利用太空資源的全新商業構想的新形勢下,日本將如何面對火箭起降的問題,對於隊形變換國家基礎設施的戰略就變得尤爲重要。

日文:松添亮甫、《日經產業新聞》、2023/2/24
中文:JST客觀日本編輯部