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国外国防科技文献资料快报

2005年世界航天发展回顾(之八)

2010-01-05

2005年2月,日本成功发射本国设计的H-2A 火箭,把一颗通信卫星送入轨道,从而向恢复航天计划的可信性迈进一大步。4月,日本宇航探索局(JAXA)公布了2025年的长期计划,该计划旨在发展本国载人航天飞行,同时研发高超音速液氢燃料运输能力,2小时内以5马赫速度飞越太平洋。
 
日本宇航探索局表示,未来十年内应当实施卫星绕月探测计划,从而使日本决定是否尝试开发月球。考虑到可能要面对一场资金大战,日本宇航探索局局长表示,按照现在投资下降的比例,这项太空计划将无法实现。政府继续削减本国航天预算,日本的航天工业可能会崩塌。早在年初,日本政府已确立未来十年 “国家支柱技术十大重点战略目标”,其中预计2015年前开发的项目已经包括:全球性的观测和监视系统,通过快速收集自然灾害和事故信息而减轻受灾程度;宇宙运输系统,用于行星际运输等宇宙探测活动。
 
2005年,日本在进军国际商业通信卫星市场方面取得显著成就。目前,美国与欧洲制造商以压倒性优势,控制着全球商业卫星市场,日本商业卫星市场的垄断权也由美国制造商控制。澳大利亚《每日航天》网站11月报道,日本三菱电器获得“超鸟”-7(Superbird 7)通信卫星合同,从而成为首家进入商业通信卫星市场的日本公司。该合同由日本宇宙通信集团授出(SCC),预计于2008年第一季度发射这颗卫星。三菱电器作为日本航天发展局的主要合同商,近40年来一直负责该局近一半的项目,确立了日本首屈一指制造商的地位。三菱电器还向240多个非日本卫星项目提供卫星部件。使用三菱电器的卫星建造平台建造“超鸟”-7的订单成为日本商业卫星市场上的一个里程碑。
 
在与俄美的合作上,也有新的进展。2005年8月,俄日宇航官员讨论了新的俄罗斯国际空间站舱段可适用于日本研究计划的问题。会议还集中讨论了日本与欧空局共同参与大有前途的俄罗斯航天飞机“快船”计划的可能性。此外双方还讨论了合作探索太阳系的计划,其中包括探月和火星任务,以及地球遥测的合作,包括一个可预测地震、海啸和其它自然灾害的国际卫星系统。9月有报道,美国已告知日本,研发联合导弹防御系统成本将比先前估计的高出近三倍。日本政府可能尝试重新谈判下一代计划的投入资金。10月美国和日本两国高级官员已经达成协议,推进双方弹道导弹防御的信息共享。在美日签署的新导弹防御协议中提到日本将要部署一种采用先进目标定位和识别技术的X波段雷达系统来探测低速和隐身巡航导弹,此外它还能满足对弹道导弹威胁的探测需要。
 
一、运输能力
 
日本H-2A火箭发射成功,不仅使该国民众士气大震,也挽回了日本因屡次失败丧失的部分国际声誉。除了积极进行新型火箭研发工作外,日本还试验了超音速无人机,同时谋划在海外建立发射基地。
 
1、H-2A火箭成功发射激励新研究
2005年2月26日,搭载多用途卫星的H-2A火箭从鹿儿岛县种子岛宇宙中心顺利升空,40分钟后进入预定轨道。H-2A火箭是日本目前最大的国产捆绑式运载火箭,具备4吨静地轨道、10吨近地轨道运载能力。成功发射大推力火箭则可奠定该国战略打击力量的基础 。而日本成功发射H-2A后,日本雄心勃勃地计划于2025年设计一个类似美国航天飞机的可重复使用载人航天运载器;还希望H-2A 7号机的发射使日本太空项目重整旗鼓,还可能将要使用H-2A F9运载火箭发射多功能传输卫星2(MTSAT-2)。预计发射日期为2006年2月。
 
日本正计划研制一枚新火箭H-2B。美国航天网2005年8月报道,可携带两倍重的H-2A火箭有效载荷,运送货物赴国际空间站。新火箭H-2B预计于2008年发射,并携带重达8吨的有效载荷,而此前H-2A的有效载荷为4~6吨。H-2B将配有2台发动机( H-2A只配有1台),4个助推火箭。新火箭的主要任务是携带H-2转移飞行器(即HTV)至国际空间站,而不再依靠美国航天飞机。HTV将向空间站运送食品、衣物,以及科学设备。日本宇航探索局与三菱重工已于2004年开始研制新型运载火箭,预算大约为200亿日元(约1.8亿美元)。JAXA还希望提高其舱回收技术水平,以回收从HTV返回地面的舱,并对H-2转移飞行器(HTV)增加机翼进行实验,使其像美国的航天飞机一样可重复使用。此前,先建造一艘类似“联盟”号的一次性载人飞船。
 
2、试验超音速飞机原型机
2005年10月10日,日本宇航探索局在澳大利亚Woomera试验靶场用火箭将不携带引擎的小型无人超声速试验飞机发射升空,让其在19千米高空与火箭分离并以1.9~2倍声速的速度滑翔,15分20秒后打开降落伞正常着陆。该无人机将搭乘固体燃料火箭升空,速度可达2马赫。试验的关键问题是减小机翼阻力及飞行噪音。这一试验是为开发下一代超音速客机进行必要的技术准备。
 
3、谋求建造海外发射场
 9月,美国雅虎网站报道,日本顾问团建议为该国航天计划修建一个海外发射场,因为现有的一个发射场受到当地渔业情况的制约。共同新闻社称,日本经济贸易产业省下属的委员会敦促政府考虑几个地点,如基里巴斯的太平洋群岛中的圣诞岛。日本已在圣诞岛上设有一个跟踪站,追踪从种子岛发射的火箭,并在该区进行过飞行器试验。日本现有的位于种子岛南部的航天中心落后于美国和欧洲太空局使用的航天中心,因为其发射时期受到当地鱼汛期以及中心发射能力小的限制。该岛的小型机场还意味着火箭配件必需经过海运到达岛上,而不是空运,这就增加了运输成本和准备一次发射所需的时间。
 
二、卫星
 
2005年,日本发射若干卫星用于试验,并取得一定成就。未来日本还计划研发第四代间谍卫星,计划发射“超高速因特网卫星”。此外,日本太阳X射线天文台Yohkoh (即SOLAR-A)完成十年服务任务后,按计划于9月12日再入大气层并完全烧毁。
 
1、发射OICETS试验激光通信
2005年8月,日本“光学轨道间通信工程试验卫星”(OICETS)试验卫星由俄罗斯“第聂伯”运载火箭成功送入轨道。卫星重600千克,可借助激光进行大容量信息传输试验;同时发射的还有INDEX科学卫星,为边长50厘米的立方体,重72千克,可对北极光进行研究并进行一些理工试验。12月9日,日本OICETS卫星与欧空局Artemis卫星实现了首次双向光学链路通信。日本认为这是全球首次实现卫星之间的双向激光通信。卫星之间的光学链路试验将持续到2006年,并在不同的环境条件下建立几种光学链路,以完全证明OICETS技术并把握其特性。OICETS的另一个称呼为Kirari(日语意为“闪光”、“闪烁”),其目的是在空间对空间光通信的探测、跟踪等光学技术及光学装置进行实验,以评价及改进空间光通信技术及装置。OICETS链路以50兆比特/秒的数据率实现OICETS卫星到地面之间的反向数据传输,以2兆比特/秒的数据率实现地面到卫星之间的正向数据传输。通过Artemis传输的数据被链接到欧空局位于比利时Redu的地面站,而该地面站又通过数据链路链接到位于日本筑波的Kirari控制中心。
 
2、利用微小卫星试验太阳能电池
2005年10月27日,东京大学研究生建造的立方体形微小卫星XI-V,搭乘俄罗斯“宇宙”火箭发射升空,在距地688千米的圆形轨道上运行,并传回有关新太阳能电池的数据。这颗卫星边长10厘米,重量1千克,用于试验日本宇航探索局(JAXA)新研发的太阳能电池。JAXA的太阳能电池附着在卫星的一侧,通过在轨经常监视电能的产生情况来校验损害程度。这是第二颗在轨运行的此类卫星,第一颗已于2003年6月发射。
 
3、研发第四代间谍卫星
2005年1月澳大利亚《每日航天》网站报道,日本将开始研究在2005财年按比例缩小其间谍卫星的尺寸,旨在提供它们的机动性,计划在2010财年以前发射一颗小型的第四代卫星,以期提高其对周边地区的侦察能力。日本政府计划在2005~2006财年发射第二代间谍卫星,第二代间谍卫星与现有卫星的情报收集能力几乎一样。在2009财年,第三代间谍卫星将比即将发射的间谍卫星的情报收集能力更胜一筹。尺寸缩小的第四代间谍卫星将于2010~2011财年发射,它将可以检查停放的飞行器是否已安置导弹,以及什么种类的载具正在进入和离开军事基地。目前现有的是2002财年发射的间谍卫星,它重约2吨,以每小时29,000千米的速度绕地球南北纵向运行,每两天通过朝鲜上空一次,卫星最佳拍摄时间仅有数分钟,难以在短时间内迅速转动拍摄照片。但是更小的间谍卫星通过使用减重材料,预计卫星的重量可在1.2吨左右,使其摄影速度更快。根据日本防卫厅最近制定的情报战略计划,日本将进一步加强利用卫星搜集情报,并将情报搜集的范围扩大到从东亚到中东地区乃至部分非洲国家。
 
4、计划发射WINDS卫星
澳大利亚《每日航天》网站2005年4月报道,日本“超高速因特网卫星”(又称:宽带互联网工程试验认证卫星,WINDS)将在2005财年搭载一枚H-IIA运载火箭发射升空,旨在建立世界最先进的信息和通信网络,将改变数据通信——从“兆”变至“千兆”。WINDS卫星通信系统目标是,为配有45厘米孔径天线(与现有通信卫星天线尺寸一样)的家庭提供155Mbps(接收)/6Mbps(传输)的最大速率,为配有5米天线的办公用提供1.2Gbps的超高速。除了建立一个国内超高速互联网,该项目还期望建造超高速的国际互联网通路,特别是与日本关系比较密切的亚太国家和地区。在日本的航天基础项目“i-Space ”中,WINDS项目负责验证与大容量数据通信相关技术的有效性和有用性。“i-Space”设计用于促进卫星在诸如互联网通信、教育、医药、灾难测量和智能运输系统等方面的应用。
 
WINDS技术充分利用了卫星通信深远、多信道广播和抗灾害的特性。在地面通信基础设施贫乏的地区,超快的基于卫星与互联网的通信通过提供高速互联网服务消除了所谓的数字鸿沟。其它用途方面,WINDS将使远程医疗变为可能,把高质量的医疗服务带进遥远地区;地理上分隔的学生和老师可通过远程教育相互联系。
 
三、深空探测
 
2005年,日本深空探测最大的计划就是要在2025年前建成月球基地。还将距离地球150万公里以外的太空定位为“深太空港”,并预计在那里安装光学望远镜和X线望远镜以为人类探测木星和土星提供方便。
 
2005年初日本ASTRO-F红外成像卫星的观测设备其进行了操作测试进行了第二次液态氦低温环境下的各种振动试验(首次于2004年底进行),两次试验均获得成功。此次试验,对各种装置的性能进行了一周的测试,所获得的结果与组装前逐个单元的试验数据相当或更好。数据分析仍在进行中,当所有工作完成之后,将可获得最终的飞行评估结果。ASTRO-F卫星目前正在研制中,它将是日本第一个红外-射线天文卫星,用于“巡天观测”,包括恒星和银河系。5月报道,日本开发出超高速摄像机“HPV-1”,可以每秒100万帧图像的超高速拍摄。
 
1、计划建造月球基地
2005年4月6日,受到卫星成功发射的激励,日本宇航探索局(JAXA)公布了一份长期计划,计划中包括对2025年日本宇航员和机器人如何在月球上协同工作的描绘。 日本宇航探索局称,该建议需要大幅度增加预算和人员,即使投资751万亿日元(69370亿美元)也不能确保这项计划的实施。 日本宇航探索局说,推进这项计划每年需要2500~2800亿日元,而2004年的预算是1790亿日元。 日本宇航探索局称,未来十年内应当实施卫星绕月探测计划,从而使日本决定是否尝试开发月球。
 
为了实现有人月球国际站在2025年前完成,确保日本在利用月球资源方面拥有优势,日本宇航探索局将要完成三件事:(1)在2006财年向月球轨道发射一颗卫星以收集数据;(2)研制自己的独有的载人飞行技术;(3)利用通过国际空间站计划所获得的经验。日本将首先开发太阳能发电卫星以为月球基地提供能源。
 
2、“隼鸟”号探测器归途受阻
2005年7月,登陆小行星“系川”(Itokawa)的探测器“隼鸟”(Hayabusa)号三个姿态控制装置中的一个发生故障,日本10月又有一个发生故障。据日本《读卖新闻》5日报道,现在又有一个出现故障,使得“隼鸟”号的飞行姿态难以控制,探测器接近目标变得更加困难。现在“隼鸟”号使用自带的燃料作为动力,但探测器携带的燃料有限。万一由于姿态控制装置的故障,探测器的太阳能电池板不能面向太阳,那么“隼鸟”号的电源供应就难以保证。11月12日,“隼鸟”号探测器成功释放Minerva表面探测机器人,但Minerva游离了系川表面,在降落过程中丢失。11月20日日本曾经宣布“隼鸟”探测器着陆失败,23日重新发表声明,尽管采样失败,但数据证实,“隼鸟”探测器20日曾经成功着陆在距地球2.88亿公里的小行星“系川”上。
 
10月26日,探测器向小行星表面发射了一颗金属小球,以掘起物质样本进行采集,据称操作进行得“毫无缺欠”。探测器着陆“系川”之后,在距小行星表面1.5千米上空盘桓并出现晃动,原因可能是一个推动器的气体泄漏。当日,探测器关掉所有发动机,转而使用太阳能。同时JAXA对此问题进行了研究。尽管“隼鸟”探测器归途漫漫,但从中可对日本航天技术窥豹一斑:推进技术——利用耗能低的离子引擎,电离氙气喷射提供动力,实现了长距离运行;变轨技术——发射后利用地球重力改变探测器方向,并成功加速;先进的定位技术及遥控技术。
 
3、天文观测台探测宇宙生命迹象
法新社网站2005年3月报道,两个日本天文观测台准备通过无线电和光学望远镜开始探测寻找宇宙生命的迹象,这是世界各地正在推进的“寻找外星智慧生命(SETI)”工程的一环,其宏大构想是捕捉外星智慧生命所发出来的红外线等。这是日本首个由政府财力支持的寻找地球外生命的项目。配有直径10米(33英尺)的无线电望远镜的Mizusawa观测台尝试寻找无线电波,同时拥有2米反射望远镜的Nishi-Harima观测台目标则是探测光线。它们将关注于Hydra星座区域,1988年美国研究人员曾在此区域探测无线电波。
 
4、日本发射“朱雀”X射线天文卫星
2005年7月10日,日本宇航探索局使用M-5火箭从鹿儿岛县的内之浦发射一颗X射线天文卫星Astro E2,旨在探测宇宙中的黑洞及星系活动。卫星携带有5台X射线天文望远镜,可与太空中已有美国“钱德拉”、欧洲“XXM牛顿“天文望远镜共同观测一个天体,利用各自的特长收集数据,为国际天文研究做出贡献。卫星发射后定名“朱雀”(Suzaku)。日本宇航探索局对“朱雀”进行了初始运行,在完成太阳能电池配置、三轴控制模式设定、x射线望远镜伸展之后,启动了这一观测设备。8月8日,探索局发现三组星载观测设备中的x射线分光计出现异常。该分光计是与NASA及其它组织共同建造的。自1979年发射“天鹅”号X射线天文卫星以来,日本已经发射了4颗X射线天文卫星,保持领先水平。
 
四、导弹防御
 
2005年1月,日本政府人士表示,已决定该国导弹防御系统将只用于拦截袭击日本的导弹,而不拦截飞越日本上空或者是袭击包括美国在内的其它国家的导弹。政府已决定限制导弹防御系统的拦截范围,因为拦截袭击其它国家的导弹将构成集体防御。日本内阁1月15日通过一项自卫队法修正案,授权防卫厅长官可以在未得到内阁和安全保障会议批准的情况下自行下令启用导弹防御系统拦截袭击日本的导弹。
 
日本研发的新型弹道导弹防御雷达跟踪到俄罗斯导弹试验。2005年11月报道,日本防卫厅技术研发院成功设计和建造了FPS-XX雷达样机。预计从2008财年开始,FPS-XX雷达系统将部署在日本的四个站点。与X波段雷达(美国军队的移动预警雷达系统)和其它设备一起,FPS-XX雷达系统将是日本快速发展防御系统的一个主要组成部分。
 
2005年日美合作继续推进。3月份有报道,雷声公司综合防御系统部获得一份1270万美元固定价格合同,生产MK 48导弹垂直发射的“改进型海麻雀导弹”(ESSM)的弹药改造保障和训练设备,并提供更新的技术文本、培训和相关材料。在这个合同下,将对日本现役的用于发射ESSM的MK 48导弹垂直发射单元进行改造。6月,日本防卫厅长官称,两国关于导弹防御系统的技术研究已接近尾声,日本准备从2006年度起使之进入开发阶段。8月底日本公布了2006年度军费预算,其中导弹防御预算高达1500亿日元,创下历史新高。此外,日本还将与美国合作设计弹道导弹拦截器弹头。预计到2011年日本将增加部署18枚“爱国者”导弹 。(中国航天工程咨询中心   章国华  许红英)
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