日本成功发射H3火箭和大地四号卫星，这对日本来说意味着什么？

搭载着对日本防灾和减灾将发挥重要作用的地球观测卫星“ALOS-4（大地4号）”的日本新一代国产大型火箭“H3”3号机，已于7月1日12时6分42秒（日本时间）从种子岛宇宙中心（鹿儿岛县）成功发射。16分34秒后，“大地4号”成功分离，当地新闻中心观看直播的JAXA工作人员以巨大的掌声庆祝。

H3是由JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）和三菱重工业作为“H2A”的后继机型共同开发的两级一次性液体燃料火箭。为了提高国际竞争力，H3火箭以“可变形态的灵活性”、“发射和按预期交货的高可靠性”和“低成本”为目标进行了研发工作。

2023年3月发射的试验1号机因电气系统故障导致第二级发动机未能点火，最终进行了指令性破坏（发送信号以故意破坏）。随同搭载的地球观测卫星“大地3号”也一同被毁。经过原因调查和改进后的试验2号机，已于今年2月成功发射。

3号机的发射原定于6月30日进行。但由于预计在将火箭移动到发射场的时间段内，可能会有雷电影响火箭本体和电气系统，以及30日预计发射场周边云层中会出现诱发雷电的低温层（约0℃至零下20℃），因此JAXA决定延期一天，以确保万无一失。

在发射3小时后举行的新闻发布会上，JAXA宇宙运输技术部门H3项目经理有田诚表示：“这是一次满分发射。当第二级发动机点火时，我情不自禁地喊出了‘好！’。当卫星（大地4号）分离时，周围响起了掌声，我和前项目经理冈田（现任JAXA理事）激动地拥抱在一起。”

另一方面，ALOS-4（大地四号）项目经理有川善久表示：“发射没有任何问题，（从火箭分离后）在澳大利亚和智利接收到了‘大地4号’的信号，当时就像听到了刚出生孩子的第一声啼哭，我感到非常安心。由于它刚刚诞生，大地4号的未来才刚刚开始。”

H3火箭3号机是比2号机更进一步改进的火箭。尽管搭载了重要的“大地4号”卫星，但项目团队为什么没有使用已经成功的与2号机相同设计的火箭呢？成功进入轨道的“大地4号”在未来将承担什么样的角色？让我们来概览一下。

• 2040年，全球宇宙产业规模将是现在的3倍

根据日本经济产业省宇宙产业室的数据，截至2022年，全球太空产业的市场规模约为54万亿日元（约合2.43万亿人民币），其中四分之一是政府预算，四分之三是民间卫星服务和发射相关业务。美国金融机构摩根士丹利预计，到2040年，这一规模将增长至约3倍，达到140万亿日元（约6.3万亿人民币）。

2023年，全球每年火箭发射成功次数终于超过了200次。其中约半数由SpaceX公司完成。为了防止一家公司独占市场，预计未来以美国、中国、日本、法国、印度、俄罗斯等为中心，以可靠性高、低成本和便利性为武器的卫星发射订单竞争将更加激烈。

• H3火箭的发射成本是H2A的一半

如果用一句话来形容H3火箭，那就是“终极一次性运载火箭（ELV）”。

近年来，随着SpaceX的迅速增长，通过回收火箭并再次发射到太空以降低成本的“可重复使用太空往返工具（RLV）”受到了关注。

H3火箭的前身H2A火箭在2024年1月发射了第48枚，连续42次成功，成功率为97.9%，在世界上也拥有卓越的可靠性。但是，每次发射的成本约为100亿日元，与SpaceX的RLV “Falcon 9（猎鹰9号）”的4900万美元（2023年时点，约74亿日元）相比，成本高出约30%。

H3通过使用90%的汽车电子部件等方式，将发射成本降低到H2A的一半，约50亿日元，从接受订单到最终发射的时间间隔也缩短到原来的一半，约1年。如果真的实现这一效率。这款火箭预计将在国际社会中充分具备竞争力，以赢得人造卫星发射订单。

• 以“进攻姿态”展示日本技术的优势

H3火箭1号机搭载人造卫星但发射失败，2号机虽然成功，但出于谨慎，搭载的不是预定的“大地4号”，而是一个模拟负载。3号机首次成功将实际的人造卫星送入太空，但如果再次发生类似事件，导致人造卫星丢失，日本的大规模太空运输产业将处于困境。

考虑到这一点，在上个月28日举行的媒体预先说明会上，JAXA公布说3号机是对成功的2号机进行了改进的火箭。

2号机中搭载了1号机使用的“LE-9”类型1和部分改进的类型1A 火箭发动机 各一个，而3号机则使用了两个类型1A的”LE-9”发动机。

更值得一提的是，此次三号机的发射在第一级发动机燃烧结束前约20秒，首次进行了“节流阀”的飞行验证。

发动机节流阀可以通过有意识地降低发动机推力，减轻搭载的人造卫星所承受的加速度。据项目负责人有田称，3号机通过暂时将推力降低到原本的66%，将一般火箭对搭载卫星最高约5.5G的过载G值低到约4G。

到目前为止，日本发射的3枚H3的第一级都采用了两台LE-9发动机，但未来还计划开发三台发动机的版本。在这种情况下，火箭推力将增加，对搭载卫星的负载也将变得更加严格，因此节流阀技术很重要。

• 先进的雷达卫星“大地4号”，可以更快地发现地壳运动

日本“大地”系列地球观测卫星包括：①搭载从可见光到近红外的光学传感器和合成孔径雷达（SAR）的初代“大地”号（2006-2011年），在东日本大地震（311）期间进行了紧急观测；②搭载合成孔径雷达，设计寿命5年，至今仍在使用，并在2024年1月日本能登半岛地震后的地壳运动分析中发挥作用的“大地2号”（2014年至今）；③计划搭载光学传感器，继承初代大地号卫星功能的“大地3号”（2023年发射失败丢失）；④搭载合成孔径雷达（SAR），作为大地2号的后续和进化版的“大地4号”（2024年至今）。

与光学传感器相比，SAR的优势在于它使用无线电波进行观测，因此不需要阳光，即使在夜晚或厚厚的云层下也能获得高分辨率的图像。

大地4号可以以3米的分辨率一次观测200公里宽的区域（大地2号一次为50公里）。

它可以在14天内获取整个日本的图像数据，换句话说，它可以更快地发现可能导致地震或火山爆发的地壳运动，或水灾和山体滑坡的迹象，从而加强灾害管理，

此外，它还计划通过确定海洋中的船舶或海冰位置，以及在全球范围内获取农作物种植情况和森林破坏数据，为国际社会做出贡献（也可作军事用途）。

有川，曾参与大地2号的开发，并在4号项目中担任核心项目经理，表示如果同时运行大地2号和4号，可能会获得世界上独一无二的数据。因此，大地4号被发射到了与2号相同的轨道上。

例如，使用2号和4号，可以几乎同时观测250公里宽的区域，或者在短时间内的时差内使用4号进行观测以检测移动物体，或者通过两台机器的协作来立体观察地面并获取3D图像。

有川以前曾表示，在能登半岛地震发生的当天，“大地2号”捕捉到了灾区的情况，同时遗憾地说：“如果当时大地4号已经开始运行，它将能够覆盖东西70公里的整个能登半岛。而大地2号只观测到了珠洲市的一部分。”

日本即将进入台风和水灾频发的季节。此外，日本还需要应对“预计在任何时候都可能发生并带来巨大灾害的南海海槽地震”，因此大地4号的成功入轨对日本来说可谓是意义非凡。

那么大家对这件事是怎么看的呢？