美國國家航空航天局（NASA）于美國東部時(shí)間11月16日首次發(fā)射了為月球探測(cè)而開發(fā)的新型火箭。再次把航天員送上月球的“阿爾忒彌斯計(jì)劃”正式啟動(dòng)。新型火箭搭載日本的超小型探測(cè)器，是日本首次挑戰(zhàn)在月球上著陸。在探測(cè)器和衛(wèi)星邁向小型化與標(biāo)準(zhǔn)化的背景下，日本將通過月球探測(cè)積累與世界各國競(jìng)爭(zhēng)的超小型衛(wèi)星技術(shù)。

日本要成為第4個(gè)成功在月球著陸的國家

NASA的新型火箭搭載把航天員送上月球的新型宇宙飛船“獵戶座（Orion）”。獵戶座飛船此次以無人狀態(tài)飛向月球，計(jì)劃約1個(gè)月后返回地球。

此次發(fā)射的NASA的新型火箭。搭載把航天員送上月球的“獵戶座”飛船（13日，美國佛羅里達(dá)州）

挑戰(zhàn)登月的是日本探測(cè)器“OMOTENASHI”。如果取得成功，日本將成為世界上第4個(gè)成功在月球著陸的國家，而OMOTENASHI將成為世界最小的探測(cè)器。探測(cè)器搭載在NASA為月球探測(cè)而開發(fā)的新型火箭“SLS”上發(fā)射。預(yù)定發(fā)射5～6天后在月球著陸。

探測(cè)器與獵戶座飛船一起放置于火箭的尖端部分，在發(fā)射后剝離。作為日本制造的超小型探測(cè)器，另外1個(gè)采用以水為推進(jìn)劑的新型發(fā)動(dòng)機(jī)、致力于飛向比月球更遠(yuǎn)處的技術(shù)驗(yàn)證等的“EQUULEUS”也一同發(fā)射。除了日本的兩個(gè)探測(cè)器以外，還搭載了美國的探測(cè)器等，合計(jì)10個(gè)超小型探測(cè)器一起發(fā)射。

OMOTENASHI將分離出一部分，嘗試在月球著陸（效果圖，由JAXA提供）

兩個(gè)超小型探測(cè)器被稱為CubeSat型，是把長、寬、高各10厘米的6個(gè)立方體結(jié)構(gòu)連接起來。包括配備的推進(jìn)裝置和觀測(cè)儀器等在內(nèi)，重量僅十幾公斤。

著陸時(shí)成為焦點(diǎn)

“CUBESA很難大幅改變軌道，但我們積極挑戰(zhàn)。最關(guān)鍵的是著陸”，負(fù)責(zé)OMOTENASHI開發(fā)的JAXA的教授橋本樹明表示。

超小型衛(wèi)星難以配備強(qiáng)有力的發(fā)動(dòng)機(jī)，通常只能通過噴出氣體來稍微改變軌道。但如果要在月球上著陸，如果不在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)有力的噴射，實(shí)現(xiàn)減速，就會(huì)猛烈撞到月球上，導(dǎo)致?lián)p壞。

正推進(jìn)組裝作業(yè)的OMOTENASHI（圖由JAXA和NASA提供）

在此情況下，橋本教授把使用能瞬間進(jìn)行強(qiáng)力噴射的固體火箭來減速的方式和以比通?？?0倍的速度在月球著陸的“半硬著陸”方式結(jié)合起來。最初打算讓探測(cè)器整體著陸，但很難實(shí)現(xiàn)，因此改為分離一部分使之著陸。著陸的部分僅重0.7公斤，在世界范圍內(nèi)最小。

應(yīng)用日本的各項(xiàng)自主技術(shù)

為了緩和著陸的沖擊，還運(yùn)用了日本開發(fā)的各項(xiàng)技術(shù)。其中包括通過3D打印機(jī)制造著陸時(shí)損壞并吸收沖擊的結(jié)構(gòu)。這應(yīng)用的是為了以精確定位登月的JAXA月球探測(cè)器“SLIM”而開發(fā)的技術(shù)。

另外，用樹脂加固周圍，以防觀測(cè)裝置因?yàn)橹憰r(shí)的沖擊而損壞。這項(xiàng)技術(shù)是過去在考慮用JAXA將地震儀送上月球進(jìn)行觀測(cè)的計(jì)劃時(shí)開發(fā)的。為了高精度控制軌道以提高著陸成功率，還運(yùn)用到曾在隼鳥2號(hào)上用過的DDOR技術(shù)。

探測(cè)器上配備了測(cè)量放射線的傳感器和測(cè)量著陸時(shí)沖擊的加速度計(jì)。月球上沒有地球上的大氣和磁場(chǎng)，因此會(huì)受到宇宙中的強(qiáng)烈放射線照射。宇航員要想長時(shí)間呆在月球上，非常需要放射線強(qiáng)度數(shù)據(jù)。放射線傳感器約有兩個(gè)500日元硬幣（注：一枚500日元硬幣的直徑為26.5毫米）那么大，JAXA面向宇航用途而改進(jìn)了在東京電力福島第1核電站事故時(shí)開發(fā)的顯示器。

成功概率為“兩次里成功一次”

OMOTENASHI在月球上成功著陸的概率是“大約是兩次里成功一次”（橋本教授）。如果順利從月球傳來數(shù)據(jù)，則表明日本的探測(cè)器首次成功著陸月球。

通過“阿耳忒彌斯計(jì)劃”發(fā)射的火箭（由NASA提供）

另一方面，EQUULEUS的目標(biāo)是花半年到一年的時(shí)間，到達(dá)比月球遠(yuǎn)大約6萬公里的拉格朗日點(diǎn)。目的是確立使用噴射水改變軌道的最新式發(fā)動(dòng)機(jī)，以盡可能少的成本到達(dá)拉格朗日點(diǎn)的技術(shù)。

EQUULEUS抵達(dá)拉格朗日點(diǎn)的效果圖（由東京大學(xué)提供）

“水發(fā)動(dòng)機(jī)”全球領(lǐng)先

JAXA教授船瀨龍表示，“用可搭載在超小型衛(wèi)星上的1升水可以推動(dòng)其到達(dá)拉格朗日點(diǎn)”。如果是普通探測(cè)器，燃料要占三分之一左右，因此可搭載的貨物也減少。而EQUULEUS采用高效的軌道設(shè)計(jì)，用少量水就可以到達(dá)拉格朗日點(diǎn)，可以運(yùn)送很多貨物。

拉格朗日點(diǎn)的好處是，探測(cè)器可以利用地球與月球的重力，穩(wěn)定保持位置，將來還考慮設(shè)置中轉(zhuǎn)站，在前往比火星等更遠(yuǎn)的天體時(shí)使用。如果能以低成本運(yùn)送很多貨物，則可以大幅提高宇宙開發(fā)效率。日本的小行星探測(cè)器“隼鳥號(hào)”和“隼鳥2號(hào)”已確立了使用離子發(fā)動(dòng)機(jī)往返于地球與小行星的航天技術(shù)，EQUULEUS是利用東京大學(xué)等開發(fā)的水發(fā)動(dòng)機(jī)到月球等遠(yuǎn)方航行的技術(shù)，在世界上領(lǐng)先。

EQUULEUS要飛到拉格朗日點(diǎn)（由東京大學(xué)提供）

除了確立航行技術(shù)外，還準(zhǔn)備進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)。其中之一是觀測(cè)包圍地球的等離子變化的情況。要觀測(cè)隕石碰撞月球時(shí)發(fā)出的光，還要調(diào)查隕石以多高頻率降落。這不僅有利于科學(xué)研究，還將成為調(diào)查去月球的宇航員受到的放射線影響及隕石碰撞危險(xiǎn)性的數(shù)據(jù)。還計(jì)劃觀測(cè)散落在地球與月球之間的灰塵一樣的物質(zhì)。

建立商業(yè)環(huán)境是課題

超小型衛(wèi)星CubeSat最初是作為大學(xué)研究室等低價(jià)發(fā)射人造衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)而啟動(dòng)。2003年首次發(fā)射，進(jìn)來在繞行地球的軌道上還廣泛用于商業(yè)。

在1月JAXA召開的超小型衛(wèi)星研討會(huì)上，當(dāng)時(shí)擔(dān)任日本政府宇宙政策委員會(huì)委員的東京大學(xué)教授中須賀真一強(qiáng)調(diào)，“NASA及中國等投入力量，商業(yè)環(huán)境正在形成。日本也必須盡快追趕”。如何把OMOTENASHI及EQUULEUS的成果推廣到產(chǎn)業(yè)界也成為課題。

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