日本火箭十分危險:發射前隨時可能自燃 上一次成功實屬僥倖

2021-02-15 利刃號

利刃/TONE

在上一次日本承擔的對國際空間站貨運飛船補給任務當中，日本現役運力最強的H2B運載火箭就出現了一次令人匪夷所思的"自燃"事故：火箭表面出現了少量液氧，這些液氧液滴在積累靜電後引發了起火。

儘管最後這枚H2B火箭成功發射，但這一暗病還要伴隨日本航天很長一段時間：日本下一代運載火箭H3依舊選擇了和H2B一樣"嬌氣"的液氫液氧發動機，也就順帶繼承了"自燃"的老毛病……

圖為正在接受高壓水槍滅火的日本H2B火箭。

由於同重量條件下，液氫的體積是煤油和偏二甲肼的十倍有餘，所以以日本H2B為代表的，使用液氫液氧發動機的運載火箭，總需要一個體積極大的液氫燃料箱。

更嚴重的是，在-230攝氏度的地面保溫環境下，液氧能保持穩定的凝固"結冰"狀態，但沸點低達-252攝氏度的液氫依舊處於"不穩定的"液態，並隨時會揮發氣體——而這就使得液氫液氧運載火箭的"降溫壓力"數倍於其它運載火箭。

圖為美國太空梭，橙色部分即為體積巨大的液氫燃料罐。

在實際發射當中，液氫燃料還會帶來可能的諸多隱患，而導致日本H2B運載火箭本次"自燃"的兩種事故原因，則可以說都很好體現了液氫燃料的弊端：根據日本方面公開的信息顯示，引發起火的既有可能是液氫燃料罐外部受冷被液化的空氣，也有可能是為發動機預冷而排出的液氧——事故當晚的種子島發射場風平浪靜，不流通的空氣難以吹散空氣中密集的氧氣，更加劇了事故的持續時間（達到兩小時）。

圖為正在接受測試的日本LE-9液氫液氧發動機，該發動機將用於H3火箭。

而正是液氫燃料帶來的諸多弊端，乃至於工程上的極度複雜，諸如美國SpaceX"獵鷹"（液氧煤油）、"星艦"（液氧甲烷）復用運載火箭，中國921運載火箭（液氧煤油）都放棄使用液氫作為燃料，改換使用其它燃料來增強火箭性能，甚至是極大降低火箭本身的使用成本。

但在變革的浪潮面前，日本卻仍舊抱著舊有的成果不放：在近日決定參與美國"重返月球計劃"的H3運載火箭上，日本人依舊於芯一級和芯二級火箭上全部使用液氫液氧發動機，並未對原定設計做出哪怕一絲一毫的修改。

圖為測試中的SpaceX"梅林1D"液氧煤油火箭發動機，其性能已經絲毫不亞於先進的液氫機型。

而即便是現有方案的H3運載火箭大量使用了現成的，甚至可以說是成熟的技術，其液氫液氧主發動機LE9也是現有LE7的改進放大版，但日本人仍然要花費數年的時間才能推出這款新型火箭——即便H3運載火箭最終能達到日本劃定的，造價1億美元之內的目標（考慮到液氫液氧複雜性，這根本不可能），這一造價相比起現今成熟的"獵鷹九號"以及"重型獵鷹"依舊毫無優勢可言，在國際航天市場上的競爭力完全可以忽略不計。

圖為升空中的"重型獵鷹"火箭，憑藉著低廉造價和高性能成為了打亂航天市場的"鯰魚"。

事實上，日本H3運載火箭如今倚仗的重要靠山，也就是美國的"重返月球計劃"本身也是危在旦夕：同樣使用液氫液氧發動機的波音SLS火箭也在成本和可靠性的深淵間進退維谷，時刻都有被國會"掐電"的危險；而在日美兩國航天"國家隊"之外，商業航天巨頭SpaceX一方面握有可以多發對接登月的"重型獵鷹"，另一方面又宣言在2024年實現"星艦"載人登月返回的目標，內憂外患之下日本的"自燃火箭"到底能走多久，實在是個未知數。

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