毫无疑问,2021年是中国航天器的发射高峰年,发射次数有望突破40次。而在2018~2020年,我国航天发射的频次就已经稳定在了30次/年以上,其中2018和2020年均发射39次,2019年发射了34次。
相信大家也都见证了,今年我国的航天发射任务尤其频繁,其中有不少的大动作,比如空间站核心仓、天舟二号货运飞船、神舟12号载人飞船纷纷进入太空,完成了交会对接。
9月20日,天舟三号发射现场
不久前的9月17日,神舟12号返回舱成功在东风着陆场着陆,3名航天员结束了为期三个月的太空漫游。9月20日,天舟三号货运飞船发射成功;而在即将到来的10月3号,我国的神舟13号载人航天飞船也征战太空!
一系列的发射任务正在紧锣密鼓地进行当中,中国航天发展速度之快让国人深感自豪!然而与此同时,和中国有着一海之隔的日本,航天科技也在悄然进步,而且取得的成就还不小,一度让其他航天大国为之侧目。
那么,日本的航天能力到底如何呢?
2017年,世界20个主要国家的航天能力评分出炉,日本的总分被评为29.42分,位列当时全球第5位,比排在第4名的俄罗斯低16.4分。也就是说4年之前,日本的航天能力整体处于世界第二梯队的中间位置。
出人意料的是,在2021年美国新公布的航天强国排行榜中,日本竟一跃成为了排名世界第3的航天大国,排名仅次于美国和中国!我们都知道,日本迄今为止还没有发射过任何一艘载人航天飞船,就连最近的月球也没有登陆过,排名还能如此靠前着实让人意外!
究其原因,日本在行星探测和深空探测方面的建树发挥了重要作用,可以说是多次创下太空纪录。在这当中,隼鸟2号探测器是不得不提的航天作品。
隼鸟2号是日本航天局在2014年12月发射的小型探测器,总重仅609公斤。2019年2月,隼鸟2号顺利着陆龙宫小行星并采集到岩石样本。2020年12月6日,经过长达6年的太空旅行,日本隼鸟2号探测器的样本仓在澳大利亚南部沙漠地区返回着陆,引发世界轰动。
要知道,隼鸟2号的采样地点(龙宫小行星)距离地球足足有3.5亿公里(另有3.2亿公里一说),而地球和月球之间的远地点距离也只不过40万公里——由此可见,隼鸟2号的飞行距离可不短!不仅如此,隼鸟2号还向龙宫小行星发射了重14公斤的炸弹(金属撞击器,Small carry-on Impactor,简称SCI),这也是人类历史上首次通过发射金属弹制造陨石坑并采集样本(见下图)。
隼鸟2号着陆并采集样本
需要承认,日本的这一成就是美国和中国都没有做到的。美国航空航天局(NASA)的官员对此还给予高度评价,称隼鸟2号是人类首次实现软着陆的远距离小行星探测器,实现了人类航天史上的新突破。或许正因如此,隼鸟2号才能够在国际上引发强烈反响。
如今,日本航天科技的排名超过了俄罗斯和法国,仅次于美国和中国,这也是航天实力的一种表现,需要客观看待。
日本为何不登月取样,而要发射隼鸟2号到3.5亿公里外取样本?
可能很多人都有这样一种疑问,日本为何不像其他国家一样先利用探测器登月,而要斥资数亿美元、耗费6年多时间探测遥远的龙宫小行星呢?
对于这个问题,我们可以从以下两个方面进行分析:
第一,登月的意义。众所周知,在美苏冷战期间,人类登月的目的纯粹是为了进行太空竞赛,这背后象征着两国之间综合国力的竞争,双方谁也不肯放松。冷战结束后,登月项目热度退去,甚至无人问津。1972年美国最后一次登月,从此全球便进入了30多年的登月冷静期。直到2005年,我国宣布绕、落、回的探月三部曲,消息震惊世界,载人登月这才重新火热起来。
美国阿波罗11号载人登月
近10年来,美国、俄罗斯、印度等国纷纷公布了自己的探月计划,竞争不可谓不激烈。如果日本选择在此时登月,对国际影响力和国际地位的提升帮助并不大,在竞争中也无法显出自身优势。
如果日本另辟蹊径,发射探测器到其他国家还未涉足过的地外小行星(比如龙宫小行星)进行探测,那么引发的轰动效应必然更大。如此一来,日本在行星探测和深空探测领域还将成为顶尖水平,知名度也会更高。
隼鸟2号轰炸龙宫小行星的流程图
日本的航天产业属于政府主导型产业,探月能力可分为资金和技术两大方面。
在资金方面,日本用于航空探月的资金经费紧张,技术研发难度大,并不划算。技术方面来看,虽然日本也公布了自己的探月计划,但依靠自身实力却很难完成,要在美国的技术扶持下才能实现,这也限制了日本的登月进程。
按照日本的航天规划,预计在2030年实现载人登月,但目前日本也仅仅是发射了一颗绕月卫星而已,除此之外并无其他探月动作。因此,在短期内日本还没有能力实现登月,10年后也够紧张,目前真正有实力登月的只有美国、中国以及俄罗斯三国。
登陆月球和探测龙宫,哪一个难度更大?
时至今日,日本的隼鸟2号还在太空旅行,预计在2031年将抵达1998KY26小行星并展开新一轮的探测、取样。当然,我们也不能因为月球距离地球更近就一口咬定探月的难度更低,究竟哪一项更难,还需分类比较。
以我国的嫦娥五号登月探测器为参照,我们可以横向比较其与隼鸟2号执行采样任务的难度。
首先来看探测器的研制。前文已提及,隼鸟2号仅重609公斤,属小型探测器,整体构造简单,只有返回舱和探测器两部分。我国的嫦娥五号却有8200公斤的重量,分为轨道器、返回器、着陆器、上升器等多个部分,结构更复杂,研制难度更大。
其次看行星引力。月球半径1738公里,小行星的直径却只有870米。这也就意味着月球的引力更大,需要探测器额外提供反推动力来克服月球引力。而小龙宫小行星就很迷你了,质量低,引力小,探测器与地面之间的相对速度低,登陆更容易。
最后看采样难度。嫦娥五号在月球表面采样时,获取标本的方式更多,通过打孔钻取月壤、利用机械臂挖掘等方式获取土壤和岩石标本。相比之下,隼鸟2号的做法更简单粗暴,直接在龙宫小行星上投放了一枚炸弹,只采集了表面的砂石标本。
很显然,从各种角度来看都是嫦娥登月的难度更大。
总结
经过前面的介绍相信大家都已经明白,其实日本花费数亿美元发射隼鸟2号,其目的并不是纯粹为了科学研究,很大程度上是利用差异化方式彰显自己的航天科技水平,提高国际影响力,寻找存在感。
中国登月探测器
另外,日本的航天政策还有一个明显的特点,就是紧跟美国。这种做法的好处是能够创造更好的航天发展环境,资源更易获得,还节约了研发成本,但不利因素也很明显:很容易受到美国的限制,在技术上形成依赖。
再看看中国。正是因为受到了美国的技术限制,我国才下定决心奋起直追,不断加大资金投入和研发力度,从无到有、从零到一,创造了一个又一个航天奇迹。如今,中国已经成为世界航天领域不可忽视的重要力量,彰显了更多的责任与担当,尽显大国风范。
希望中国航天能坚持自主创新,创造更多的航天奇迹!