中日固体火箭（日本为什么痴迷于发展固体火箭）

中日固体火箭（日本为什么痴迷于发展固体火箭）液体火箭与固体火箭的区别固体火箭的优势是它比液体火箭简单，不需要燃料箱、复杂的管路和发动机。在宋代，中国就出现了最早的固体火箭，今天孩子们玩的“窜天猴”“二踢脚”就是最简单的固体火箭。火箭燃料在燃烧室里剧烈燃烧产生炙热废气，膨胀气体从狭窄的尾喷口喷出来产生推力，于是向相反方向推动火箭前进。航天爱好者大多知道，如果你要发射卫星，固体火箭并不是最优选择。固体火箭推力大，但它的比冲远不如液体运载火箭，并且由于精度不好控制，卫星入轨偏差很大。日本作为航天大国，他们的科学家不可能不知道这些基本道理，为什么依然对研发固体火箭始终抱有执念？其实，日本搞固体火箭有“悠久”历史，它的第一枚“铅笔火箭”就是固体喷气火箭。1955年，东京大学教授伊藤川贤二就制造了第一枚小火箭，火箭总共才23厘米长，跟支铅笔差不多。为了测试“铅笔火箭”，伊藤教授做了一个水平发射轨道，再通过火箭穿透多层靶纸来绘制弹道。铅笔火箭

2021年11月9日，日本在内之浦航天中心用埃普西隆（Epsilon）运载火箭将9颗卫星发射到560公里的太阳同步轨道，这是Epsilon火箭2013年以来的第5次发射。

Epsilon是一枚日本国产的固体运载火箭，其箭长26米，直径2.6米，发射质量96吨，可将700千克载荷送到500公里高度太阳同步轨道。值得注意的是，火箭设计者森田泰弘称这枚火箭仅需要8个人参与发射，如果条件允许，它能“从世界上任何地方控制”发射！

埃普西隆（Epsilon）运载火箭

这就不禁令人产生联想：为什么日本宇航开发机构（JAXA）执着于研制这样一枚固体火箭，并且大力精简其发射程序？这种火箭除了发射卫星，还能做其它用途吗？

航天爱好者大多知道，如果你要发射卫星，固体火箭并不是最优选择。固体火箭推力大，但它的比冲远不如液体运载火箭，并且由于精度不好控制，卫星入轨偏差很大。日本作为航天大国，他们的科学家不可能不知道这些基本道理，为什么依然对研发固体火箭始终抱有执念？

其实，日本搞固体火箭有“悠久”历史，它的第一枚“铅笔火箭”就是固体喷气火箭。1955年，东京大学教授伊藤川贤二就制造了第一枚小火箭，火箭总共才23厘米长，跟支铅笔差不多。为了测试“铅笔火箭”，伊藤教授做了一个水平发射轨道，再通过火箭穿透多层靶纸来绘制弹道。

铅笔火箭

固体火箭的优势是它比液体火箭简单，不需要燃料箱、复杂的管路和发动机。在宋代，中国就出现了最早的固体火箭，今天孩子们玩的“窜天猴”“二踢脚”就是最简单的固体火箭。火箭燃料在燃烧室里剧烈燃烧产生炙热废气，膨胀气体从狭窄的尾喷口喷出来产生推力，于是向相反方向推动火箭前进。

液体火箭与固体火箭的区别

在“铅笔火箭”之后，日本稳步推进它的固体火箭技术，先后开发了“婴儿”“卡帕”系列，把火箭越做越大。1970年，日本利用“拉姆达”（Lambda）系列的L-4S火箭将第一颗人造卫星“大井”号送上太空，成为继苏、美、法之后世界上第四个发射卫星的国家。

自“拉姆达”之后，日本人开始用希腊字母“μ”打头研制M系列固体火箭，其中M-3SII是为数不多采用全固体推进的运载火箭。2003年，日本用M-V火箭成功发射小行星探测器“隼鸟”号，成为固体火箭的巅峰之作。

日本的固体火箭系列

虽说M-V火箭推力更大，但无奈发射成本高达7000万美元，“被迫”于2006年退役。次年日本开发“埃普西隆”系列运载火箭，它每次发射成本3800万美元，但运载能力大大缩水。

为了节省研发成本，日本采用了H-IIA液体火箭的固体助推器作为Epsilon的第一级，用M-V火箭上的M-34C、KM-V2b作为第二、第三级，最上面的轨道调整级CLPS液体火箭发动机引进的是美国技术。

有朋友说，不对呀！日本的N和H系列就是液体发动机，技术还是很先进的呀！实际上，日本1970年开始研发N-I型火箭时，用的就是美国德尔塔火箭的发动机，并且发动机的核心技术对日本保密，火箭出了问题只能依赖美国人来解决。1986年日本开始自行制造H-II型火箭，结果遭遇多次失败，其后H-IIA火箭的发动机技术依然来自于美国。

日本液体火箭主要靠美国技术

由此可见，日本这个“航天大国”其实是被美国人捏着脖子，它要想不受限制地发展火箭技术，只能依赖固体火箭。

固体火箭燃料燃烧得越猛烈、参与燃烧的燃料越多、尾喷口直径越小，火箭燃烧室里的压强就越大，它输出推力就越大。当然了，火箭的外壳也得足够坚固，否则它就变成一个大炸弹。

美国航天飞机巨大的橙色燃料箱两侧各捆绑了一枚固体火箭（SRB），每个助推火箭海平面推力1270吨，最大推力达1500吨，为了维持箭体内的强大压力，SRB的外壳使用2厘米厚的高强度钢板焊接而成，单一个空壳就重达90吨！

航天飞机固体火箭助推器

为了降低火箭死重，“埃普西隆”固体火箭发动机全采用了先进的碳纤维增强外壳（CFRP），这也难怪，日本的碳纤维技术全球领先，近水楼台嘛！

碳纤维比钢轻，强度比钢好，照理说应该能大幅度提高火箭的运载能力。埃普西隆起飞质量96吨，700千米太阳同步轨道的运载能力只有225千克。中国“长征十一号”运载火箭是钢壳，自重约58吨，能将400多公斤的载荷送到700公里太阳同步轨道；“快舟十一号”由于采用CFRP壳体，起飞质量78吨，700公里太阳同步轨道运载能力达1吨！同为固体火箭，日本差得不是一点点。

埃普西隆（Epsilon）发射

差距那么大，为什么日本坚持要搞固体火箭？除了不想被人完全控制，自己又搞不出来液体火箭发动机外，固体火箭一大特性值得注意：它极耐存储。

固体火箭的燃料保质期很长，只要保管到位，火箭生产后放在仓库里几年都没事，拉出来随时都能够发射。液体火箭在发射前需要加注燃料和氧化剂，加注的时间会很长，并且低温燃料在火箭里存储时间有限，如果发射延迟，火箭表面就会结一层厚厚的冰。所以各国的弹道导弹基本用的是固体火箭发动机。

日本保持固体火箭研发的团队与技术，就能随时为转变火箭用途做准备。即便没办法将卫星送到更高，但让它落在一千公里开外的把握还是有的。