星期日, 9月 14, 2014

日本太空科技發展史

[日本太空科技發展史—李豪先生]

這篇比較短,先扒了另外兩篇的頭。

多謝九巴繼43號後,連41A都偷減班次,讓我等了半小時才有車(不要賴路面狀況,其他同路的線都有車,證明交通暢順,只是你偷了班),所以遲了二十分鐘,一開頭聽不到。

1. 日本戰後被禁止所有航空研究,五十年代後由東京大學主導開始火箭研究,富士精密工業和日本油脂參與研究。

第一支被稱為鉛筆火箭(pencil rocket),的確也只有鉛筆大小。
然後就是略大一點的 Baby rocket。這兩種火箭原本的名稱是 Tiny Lance和Baby Lance,另外還有一個叫 Flying Lance。

2. 在Baby rocket之後,本來就把計劃中的實驗火箭順序命名為 Alpha, Beta, Gamma, Delta……
但為了趕上國際觀測年(我想他想說的是國際地球觀測年),他們在Beta後就一下跳到Kappa。K8是日本第一支到達太空(射高160km)的火箭,但一直都是用固態燃料

3. 東京大學的發射場於道川,面向日本海。但隨著火箭射程越來越遠,就像北韓現在射飛彈到日本海一樣,會引起外交問題。(從道川飛一千公里就已經到北韓沿岸)
所以要改於太平洋岸繼續實驗,最後找上鹿兒島內之浦。與外國多找平地作發射場不同,內之浦是山區。選址主要是考慮接近赤道節省燃料,和當地人口比較少。

開始時地方政府也歡迎,因為想借發射場的追蹤雷達用於颱風探測。而當時鹿兒島這些遠離日本核心區,是被視為「南國」的落後地方。一般認為這裡的女孩子漂亮,但民風較保守,所以甚至規定了機構員工晚上十時前要回宿舍「宵禁」,也不准跟當地女子搭訕。

當時的火箭研究,對安全不大著重(方按﹕大家回想戰時的日本裝備如零戰,就會料到這點)。直到K-8-10號機試射時發生大爆炸(幸無死傷),才開始改進安全措施。

4. 下一階段的Lambda火箭,是為了探測距離更遠的范艾倫帶(內帶約1000-2500km)而設計。1962年10月糸川教授給研究生一個挑戰﹕5年內把30kg的人工衛星(即人造衛星)送到太空,後來開發出Mu系列火箭。

Lambda系列仍是「無誘導發射」,即是火箭沒有誘導,像煙花般自己飛到適合高度位置,就把衛星射出來,讓它自己調整軌道。

5. 鹿兒島的漁民,終於在1960-67年開始反對作發射場,稱火箭試射影響漁獲。當時得到社會黨議員的支持,他們同時擔心這些研究會轉為軍事用途(這是事實,後來的確有轉軍用)。於是在1967年4月至1968年9月期間暫停了研究,直到賠償問題獲解決為止。

東京大學長期主導火箭研究,後來到日本的太空研究機構改組時才被政府接收。改組計劃包括三個機構﹕
—宇宙開發委員會(負責製訂政策方針)
宇宙開發事業團(負責製造衛星)
—宇宙開發局(負責太空拓展,並未成立)後來在隸屬科學技術廳的宇宙開發事業團外,還成立了隸屬於文部省的宇宙航空研究所(還有原屬東京大學的宇宙科學研究所改隸政府)。

6. L-4S-5是第一支載運人造衛星的日本火箭。

1971-2006 年M1到MV(不知為何到5就用羅馬數字)火箭系列,是以探測遠達10000km的外范艾倫帶為目標。由於國會預算規定,所以Mu1到Mu3都是直徑 1.4m,直到新預算計劃中的Mu5才加粗。但Mu5仍是固態燃料火箭,被批評為落後(通常遠程火箭只以固態為第一段,其後各段會用液態)。不過這型號已 有能力到達月球,算是火箭中的異數。

K-10火箭因為有軍事目的,所以在1965年發展之後,持續用了很多年直到八十年代。

Sigma系列本來是作為M系列的後備,現正活躍中。

7. 宇宙開發事業團建立了種子島宇宙中心。當時宇宙科學研究所(ISAS)已經證實固態遠程火箭不實用,必須開發液態火箭

於是日本在取得美國支援下開發了N-IN-II火箭,N-I的第一、三段和N-II的第一、二段都是採用美國Delta火箭技術,而N-I的第二段和N-II的第三段就用日本技術。

美國人並沒有把液態引擎技術提供給日本,只是提供不准逆向工程的 火箭組件給日本製作火箭。後繼的H-I和H-II火箭(1986-1999)分別採用LE-3到LE-7各號液態引擎,而H-I的第一段還是掙用美國技術,直到H-II才是全日本國產。(一開始時日本不計較費用,都要研究到液態火箭技術,成功後則因經費問題改買外國零件)
H-II被認為是成功率最高的運載火箭,後來就連續兩次發生意外。其後改為H-IIA和H-IIB型仍是成功率最高的火箭。

8. 2003年,ISAS(宇宙科學研究所)、NASDA(宇宙開發事業團)和NAL(航空宇宙技術研究所)最後合併為JAXA(宇宙航空研究開發機構)。

9. 幾款現役火箭的運載能力分別是﹕
H-IIA(2001)﹕LEO 10-15噸
H-IIB(2009)﹕LEO 19噸
Epsilon(2013)﹕LEO 1.2噸 (是故意設計用來運送小型籌載的小火箭)
H-III(預計2020)

10. 民間也有火箭研究。
其一是HASTIC(北海道宇宙科學技術創成中心),借大樹町多目航空公園為發射場。
另一是同樣位於北海道的植松電機公司。
還有一間SNS Inc.,員工只有三人,但有很多「夏天的火箭團」義工。

日本有一批科幻小說家、漫畫家組織了一個科幻作家會(SAC)。主要人物包括淺利義遠(漫畫家,EVA使徒的設計者之一)、笹本祐一(著有《迷你裙宇宙海盜》這本硬科幻作品)等。
1998年他們邀請了JAXA的工程司野田篤司演講,席間淺利提出了一個問題﹕最小的衛星可以有多少。於是野田回去計算,認為最小的尺寸是罐頭大小,火箭要三米左右。於是這批小說家漫畫家就以野田的藍圖、實行DIY自製小火箭。
夏天的火箭」是來自川端裕人的同名小說,由淺利義遠漫畫化(不過漫畫化後「夏」字改用平假名)。

夏天的火箭團還有製作其他火箭,包括はるいちばん(春一番)、Pocky Rocket等﹕


11. 日本較重要的人造衛星包括﹕

11.1 GMS-5(向日葵5號),GMS 是 Geostationary Meteorological Satellite 之意。負責亞洲的氣象觀測和救難訊號轉接。故障後由MTSAT-2(向日葵7號)接手,香港天文台亦有取用其實時衛星圖片

11.2 Planet-A彗星號Ms-T5先鋒號,都是哈雷彗星重返時的觀測衛星。
後者負責探測太陽風離子、磁場和電漿,前者負責紫外光攝影機、太陽風、和哈雷大氣探測。

11.3 ETV-VII菊花7號是雙子衛星,被稱為「牛郎」、「織女」,用來測試全自動會合對接技術(1997)後,由牛郎「追」織女,三接三放。實現至現時最精確和最溫柔(低速)的交接。

11.4 ADEOSII綠色2號是地球觀測衛星,於南極設有收訊站。2003年故障後由ALOS大地衛星接手。曾經在環球多次天災出動提供衛星圖片,包括中國的四川大地震和水災等(當然中國官方通常不願提),當然亦包括本國的三一一大地震。

11.5 MUSES-A飛天,是測量重力加速(swing-by)的,帶有一枚子衛星「羽衣號」,並有探測宇宙塵的功能。

11.6 USERS (Unmanned Space Experiment Recovery System,無人太空實驗回收系統),於太空微重力環境中實驗冶煉高溫超導合金,然後由回收艙帶回地面。

11.7 隼烏號(Hayakusa),因為在重重故障下(而且向以日本太空先驅命名的糸川小行星施放探測車失敗)仍能成功返航,被視為日本「永不放棄」的象徵,而備受傳頌。

11.8 Planet-C 金星探測器。

11.9 Hiruka

11.10 Selene 輝夜姬月球探測器,原於2000年因預算問題被凍結,到2004年因美國重新計劃登月而重新啟用。但因為經費問題取消了登陸車,改用兩部分機著陸。

11.11 計劃中的Bepi Colombo是與歐洲太空總署ESA合作的水星探測器。

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