科學研究 - 日本H3火箭9號機成功發射搭載準天頂衛星「引路」7號機

日本開發的大型火箭「H3」9號機於8月11日凌晨4點23分31秒，在鹿兒島縣種子島宇宙中心發射升空。火箭將日本政府的準天頂衛星「引路」7號機送入預定軌道，發射取得成功。繼2025年12月發射失利之後，這是H3火箭繼2026年6月之後再度發射成功之後，向穩定運行邁出的重要一步。日本版GPS（衛星定位系統）「引路」的衛星，曾因發射失敗損失過1顆，導致日本政府計畫的7星體系被迫推遲。

搭載「引路」7號機發射升空的H3火箭9號機（8月11日，鹿兒島縣南種子町種子島宇宙中心。圖片提供：JAXA）

「懷著絕不再失敗的決心執行發射」

H3火箭升空約5分鐘後完成一級、二級箭體分離。二級發動機經過兩次正常燃燒，在發射約29分鐘後，將「引路」7號機送入地球靜止轉移軌道。本次發射原計畫於8月7日實施，但因颱風臨近而延期。日本國立研究開發法人宇宙航空研究開發機構（JAXA）山川宏理事長在發射後的記者會上表示：「眾多機構工作人員同心協力，嚴謹紮實地推進各項工作，將日本宇宙運輸系統進一步打磨得更加穩定可靠。」

H3是去年6月結束運用的「H2A」及其強化型「H2B」的後繼機型。屬於兩級式液體燃料火箭，9號機全長57米，不含衛星的重量為422噸。其運載能力依箭體配置而定，最大可超過H2B的6噸，達到6.5噸以上（換算為靜止轉移軌道、赤道發射）。與小型固體燃料火箭「艾普斯龍（Epsilon）」一同被定位為日本政府主力火箭。未來，發射業務將與H2A同樣，從JAXA移交給三菱重工業公司，進入市場。9號機與1～5號、8號機一樣，配備了一級發動機2臺以及固體火箭助推器2臺。

發射成功後的測控室（8月11日，種子島宇宙中心。圖片提供：JAXA）

H3的1號機於2023年3月發射，因二級發動機未能點火而發射失敗，損失了一顆地球觀測衛星。故障原因為二級發動機電氣系統異常。之後開發方針對所有潛在誘因落實了三項應對措施。此後連續5次發射成功，但2025年12月8號機發射失敗，損失了「引路」衛星5號機。事故原因是衛星搭載適配器內部製造過程產生的剝離損傷，在飛行衝擊下不斷擴大。H3的適配器為實現輕量化和低成本，與H2A不同，採用碳纖維增強複材（CFRP）部件貼合組裝而成。作為改進對策，9號機以後暫時改回H2A使用的螺栓固定方法進行組裝。

JAXA的有田誠項目負責人表示：「自8號機失敗以來，我們便全力以赴重建信任。繼（6月，未搭載大型衛星的）6號機成功發射之後，本次終於重返商業應用行列，我們懷著決不再失敗的決心進行了發射，吹響了恢復實用化發射的號角。雖然讓眾多客戶久等了，但希望大家能安心‘搭乘’H3。」

與JAXA共同開發H3的三菱重工業的北山治項目經理表示：「必須持續取得發射成功。H3必須是一款不斷迭代進化的火箭，後續還會出現設計變更。在不降低品質的前提下降低成本是我們面對的重大課題。」

根據日本政府宇宙基本計畫工程表（2025年12月修訂），本年度計畫利用H3進一步發射向國際太空站（ISS）運送物資的補給機「HTV-X」2號機，以及探測火星衛星「火衛一」並將樣本帶回地球的「MMX」探測器等。

追求高精度的7星體系，構建出現延遲

「引路」7號機想像圖（圖片提供：日本內閣府宇宙開發戰略推進事務局）

GPS的定位機制依靠在地面接收衛星發出的廣播無線電，根據電波傳播耗時測算距離以確定地面位置。除在智慧型手機和車載導航等方面普及外，還被用於汽車、農機的自動駕駛以及無人機物資運輸等。同時也用於精密時間同步，支撐著行動通信、金融交易和電網管理等。從原理上講，確定位置和時間至少需要4顆衛星。

繼美國率先建成GPS之後，歐洲、俄羅斯、中國等相繼開發出了自主定位系統。日本也在亞洲和大洋洲上空採用獨有的「準天頂軌道」，開始構建「引路」體系。2017年完成4顆衛星基礎組網，次年正式啟動服務。

採用準天頂軌道後，衛星在日本正上方附近（準天頂）的飛行時間變長。假設地球停止自轉，衛星會沿8字形軌跡運行，該軌道由原郵政省電波研究所（現國立研究開發法人資訊通信研究機構）的研究人員於1972年提出。被稱為準天頂衛星的衛星中，實際上並非全部運行在準天頂軌道，部分衛星採用靜止軌道或者準靜止軌道。定置衛星運行於赤道上空，從地面觀測衛星如同靜止的一樣。此次的7號機為準定置衛星，通過相對於赤道略有傾斜地飛行，從地面看會發生小幅位移。通過使其與其他定置衛星形成差異化，不僅可以避免定位計算中出現異常問題，還能減少因軌道調整造成的服務中斷。

目前已有3顆準天頂軌道衛星、2顆靜止軌道衛星在軌運行，此次7號機將加入其中。太陽能電池板展開後全長約19米，發射時重量約4.9噸。7號機衛星與5號、6號機一併採購，三顆合計開發費用約1000億日圓，發射費用未對外公開。

日本政府原本計畫本年度實現7星組網服務，擺脫對美國GPS等海外系統的依賴，實現獨立的高精度定位能力。然而受2025年12月5號機發射失敗的影響，即便7號機正式投入使用，在軌衛星也僅能達到6顆規模。預計2031年度發射的8號機到位後，才能完成7星完整組網。短期內將維持6星運行模式，後續將通過調整現有衛星軌道，適度擴大高精度定位覆蓋區域。

準天頂軌道的概念圖。以地面為基準來看，衛星運行軌跡呈8字形。但3、6號機為定置衛星，7號機為準定置衛星。5號機因發射失敗而喪失。（左圖根據內閣府宇宙開發戰略推進事務局等資料及採訪製作，右圖由該局提供）

7號機繼6號機之後搭載了「高精度定位系統（ASNAV）」。該系統不僅在地面接收衛星信號，還通過衛星測量與其他衛星之間的距離，以及衛星測量到地面的距離，來消除誤差。未來若所有準天頂衛星都搭載該系統，即使在普通智慧型手機上，定位精度也有望從目前的5～10米提高至約1米。該系統由JAXA受內閣府委託負責開發。不過，搭載衛星間測距信號發送功能的5號機已損毀。因此，衛星間測距技術的驗證工作，需要等待下一顆搭載信號發送功能的8號衛星。