“隼鸟2号”幕后开拓者

**“隼鸟2号”幕后开拓者**

12月6日,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的小行星探测器隼鸟2号将结束长达6年的太空之旅返回地球圈。在日本的技术实力再次获得全球肯定的情况下,日本技术人员已经把目光投向了“宇宙大航海时代”。围绕航天产业,美国特斯拉等新兴企业和中国、印度等大国正在崛起,在这样的背景下,经济新闻采访了日本开拓者在该领域发起的挑战。

“一直到最后都是个‘好孩子’”,9月,在视作亲生孩子的小行星探测器隼鸟2号即将结束漫长的太空之旅之际,NEC宇宙系统事业部的女主任碓井美由纪(36岁)的脸上露出了放心的表情。支撑隼鸟2号完成52亿公里稳定飞行的核心部件是“离子发动机”,这是隼鸟1号搭载的电推进发动机的一种。

碓井美由纪2008年进入NEC,一直从事离子发动机的开发工作。2010年隼鸟1号返回地球后,其后继机型受到期待,在这样的情况下,NEC将领导新一代离子发动机开发工作的重任交给了自研究生时期开始进行研究、入职第3年的碓井。碓井在回顾当时的心情时表示“觉得是沾着‘隼鸟’和各位前辈的光”。

早在小学5年级时,碓井美由纪就十分崇拜日本第一位女宇航员向井千秋。出于对航天梦的执著追求,她报考了东京大学研究生院,在那里遇到了现为日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇宙科学研究所所长的国中均教授,从此与离子发动机结下不解之缘。

**女主任的烦恼**

当时,作为NEC第一代离子发动机开发工作指挥者的堀内康男也经常出入国中教授的研究室,因此与碓井有所交流。入职NEC“可以继续进行研究”,堀内给了碓井这样的建议。于是碓井顺理成章地进入了NEC工作。

本以为可以在公司一直埋头于技术开发,但这一愿望很快落空。进入NEC的第3年,碓井开始主导开发,而新一代离子发动机正着眼于实现实用化和商用化。当时,堀内已离开部门,没有一位员工比碓井更了解离子发动机。除了在技术方面承担着重要责任,她还要忙于成本管理和品质保证等自己不熟悉的工作。

一天,本来已经为工作上的落差而烦恼不已的碓井与当时的上司因为在开发推进方法上存在分歧而大吵了一架。虽然很窝心,但项目无法取得进展。她说,“(从那件事)深切地感受到独自一人苦恼于技术开发也行不通”。原本不愿意为技术以外的工作花费时间的想法突然发生了改变。

NEC利用作为公司“祖业”的通信技术等引领日本的航天产业,2020年春季实现了对越南出口,达成了一直以来的对海外出口的夙愿。不过,航天产业并不是量产型业务,根据订单情况,每年销售额会相差悬殊,因此“很难掌控”(NEC高管)。

NEC航天领域的年销售额在500亿日元左右,对预计达到3万300亿日元的2020财年(截至2021年3月)合并销售额的贡献度并不大。碓井眼下的课题是如何使航天业务实现稳定收益、以及如何培养接班人。

碓井还是两个孩子的母亲,每天都要在巧妙安排时间的基础上投身工作。每到意志消沉的时候,她都会想想向井的话,来激励自己。她评价自己的性格属于“为困难而发奋型”。有时有人会指出航天领域难以转化成利润,而碓井却表示“我不会让他们一直这样说下去的”。

**“门外汉”成为优势**

NEC还有一位技术人员期待着隼鸟2号的返回。他就是益田哲也(33岁)。益田2011年进入NEC,参与隼鸟2号的系统设计和运用工作。围绕隼鸟2号的发射和在小行星上的着陆任务,他与JAXA配合,准备了严密的流程规范等。

益田学生时代学的是跟航天没有直接关系的控制工程。求职的时候,他突然想从事航天方面的工作。进入NEC后,也是从零开始学习隼鸟2号的系统。

属于不受制于部分专业知识的“门外汉”也成为他的优势。益田的任务是听取客户JAXA的想法,深挖他们真正想做的事情。有时也做协调工作,他说“让周围实现他们想要实现的愿望是我工作的意义所在”。

在隼鸟2号12月返回之前,益田连续很多天都惴惴不安。他说“将参与第一代隼鸟号研发的很多相关人员的想法最终变为成果的正是其中的运用工作”。他表示,给自己带来精神上支持的是老一辈研究员们争先恐后地跑到显示器前的场景。向往太空的童心与坚持不懈的态度让他增强了对工作的自信。

像航天这样的大型业务不会一直都有。益田表示“希望打造传承给后代的局面”。与此同时,他也正为追求梦寐以求的新局面,瞄准了隼鸟2号之后。

**下个目标是火星卫星**

探测器从天体带回物质的“取样返回”发展成可以称为日本看家本领的技术,在此背景下,第3轮项目也已正式启动。下一个目的地是火星的卫星火卫一(Phobos)。在火星卫星探测计划“MMX”中,负责沙石采样装置开发的是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的主任研究开发员泽田弘崇(44岁)。

泽田目前身在澳大利亚南部的乌梅拉地区。虽然新冠疫情导致前往海外受到限制,但即将返回地球的小行星探测器隼鸟2号要把密封舱投向乌梅拉的沙漠,泽田作为密封舱回收团队的成员而通过特例入境。泽田在隼鸟2号项目中也负责开发样品采集装置,对泽田来说,他的工作要持续到将密封舱顺利带回日本。

密封舱进入大气层,打开降落伞,到着陆为止要经受振动和冲击,这种情况下能否充分保持密闭?密封舱在反复进行通过捶打来确认性能的试验和试制,经过近2年的不断摸索之后完成。尽管如此,泽田透露心境称“在打开密封舱之前,不安的心情不会消失”。

瞄准火星的卫星火卫一的MMX计划也充满挑战。计划的一大目的是弄清火星的卫星火卫一和火卫二(Deimos)是如何诞生和构成的。这个问题有两种有力假说。其一是捕获说,认为遥远的小行星飞来后被火星重力捕获,其二是大撞击说,认为火星与小行星等相撞、火星等的碎片汇聚形成两颗卫星。

计划采集足够数量的沙石,分析其成分,以弄清两个假说的正确与否。在MMX计划中,一次采集的沙石的分量目标为10克以上。这一数值是隼鸟2号(目标0.1克以上)的100倍以上,要求较高。将最大限度地承继隼鸟号和隼鸟2号积累的技术,但也需要新技术。

隼鸟号系列的样品采集装置的机制是,只要尖端碰触地表,就从内部发射小弹丸,然后回收飞起的沙子和岩石。这种操作仅在极短的一瞬间着陆,而MMX的探测器则计划借助4只脚在火卫一上着陆,停留数小时。

新采用的装置是将名为“Corer机构”的双层筒状装置和机械臂结合起来。采样时刺入地表,以内侧的装入并筒取走沙石等样品。将“Corer机构”安装在机械臂的顶端,移动至目标地点,在采样后移动至探测器的内部,收纳于其中。

关于火卫一上的沙石的大小和性质如何,无人知晓准确答案。为了让“Corer机构”能刺入2厘米以上的足够深度,反复通过各种直径的沙子进行了试验。

目前终于确定了基本设计,制造了试制机。此外,机械臂试制机此前曾在轻而坚固的设计方面遇到困难,现在据悉有望在2020年度内完成。MMX预定于2024年9月发射。虽然还有近4年时间,但已经是辛劳不断。泽田表示“这种辛劳可能要持续到发射”。

隼鸟号系列和太空帆船“伊卡洛斯”(IKAROS)号(注:世界第一艘同时利用太阳能电力和光子反推力进行星际旅行的太阳帆宇宙飞船)凭借日本自主的技术震惊了世界。在其他国家当中,美国国家航空航天局(NASA)向木星、土星以及太阳系之外发射了探测器,中国和印度也将积极推进太空探测。但仅在距离方面竞争的话缺乏意义,也不符合日本的特点。

泽田心中描绘的是从比火星更为遥远的星球取样返回。这将是仅单程就需要10年甚至20年、探测器不会在泽田退休前返回的宏大任务。泽田表示,“虽然感到有些失落,但能实现会更加高兴”。通过MMX积累的技术也将成为迈向“宇宙大航海”的基石。

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