九月十八日，日本货运太空船与国际空间站对接成功，成为继美、俄、欧之后第四个可以向国际空间站运输物资的国家，并将接替明年退役的美国航天飞机的部份任务。

文 ◎ 洪一夫

九月十一日，日本成功发射了新开发的重型火箭H2B，将满载食物、日用品与实验器材的货运太空船（HTV）送入预定轨道；十八日HTV与国际空间站（ISS）对接成功，日本成为继美、俄、欧之后第四个可以向国际空间站运输物资的国家，并将接替明年退役的美国航天飞机的部份任务。

重型火箭H2B和货运太空船是由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和三菱重工共同开发的。H2B全长五十六米，第一级直径五点二米，发射总重五百三十吨，使用液氧和液氢为推进剂，属二级式火箭，是日本最大的运输火箭。H2B是在H2A基础上衍生出来的，它的第一级使用了二台H2A的LE-7A引擎，并使用了四枚助推火箭（SRB-A）。推进能力比H2A提高了四成。

货运太空船直径四点四米，全长十米，装满货物后最大重量为十六点五吨，在九月十一日这次发射成功后为国际空间站送去了七个实验台和其他实验装置等共约四点五吨物资。

重型火箭H2B能运载八吨的有效载荷至地球同步轨道（一般为静止通信卫星、导航卫星），远大于H2A的五点八吨。H2B的运载能力比欧洲的阿丽亚娜五号、俄罗斯的质子号小，和美国的擎天神五号不向上下，大于中国的长征系列火箭。
　

期待替代美航天飞机

美国航天飞机将在明年全部退役，这给国际空间站的运输带来了诸多不便。航天飞机的运载能力强，货舱空间大，国际空间站的大型物品，如实验舱、太阳能电池板、试验台等，都是按用航天飞机运送来设计的，进步号飞船和ATV的接口都太小无法装载，而日本的货运太空船则可胜任。

根据国际空间站参与国之间达成的协议，日本将在二零一五年前每年发射一艘货运太空船，共将发射七艘。在美国的航天飞机退役后，日本将与俄罗斯、欧洲一同承担物资运输任务。日本货运太空船的运载能力（约六吨）大于俄罗斯的进步号飞船，略小于欧洲的自动运输飞船（ATV）。不过它可以运输尺寸更大的物品，并有可供宇航员活动的加压舱。

美国开发的下一代载人航天器-猎户座飞船，最快也要到二零一五年才能开始使用，在此之前将依赖于俄罗斯、欧洲和日本的航天能力。

货物飞船为了节省成本都采用一次性设计，运送货物结束后，坠入大气层烧毁。而联盟号载人飞船每次只能从国际空间站带回六十公斤的物品，这样航天飞机退役后，如何从国际空间站带回物品就成了难题。日本正在推进在货运太空船中加入返回舱，这样可以解决部份问题。日本期待其货运太空船在国际航天事业中发挥更重要的作用，并运用到以后的载人航天事业中。

首创液氢／液氧引擎

由于运载火箭要飞出大气层，所以必须同时携带燃料和氧化剂。目前使用的运载火箭根据所使用的推进剂可分为常温液体和低温液体两大类别，世界上最活跃的运载火箭都使用对环境污染较轻的煤油，或无污染的液氢做燃料。日本一直坚持全部使用液氢做燃料，这在世界上也是独一无二。

四氧化二氮／偏二甲肼做为常温液体火箭燃料，具有燃烧效率高，与氧化剂接触即自动着火的优点。做为液体火箭燃料，可以在常温下保存、使用，具有更便捷的军事用途。前苏联早期的燃料战略导弹都采用四氧化二氮／偏二甲肼（或联胺）做燃料，中国的火箭也继承了前苏联的这种技术，直到目前。不过四氧化二氮、偏二甲肼及联胺都是剧毒物质，对环境和人有很大的伤害。

目前人们离不开的通信卫星、导航卫星一般采用地球同步轨道，轨道平面与地球赤道平面重合，即卫星与地面的位置相对保持不变，距地面三万五千八百六十公里。要发射位于地球同步轨道的卫星，卫星首先要被发射到椭圆形的地球同步转移轨道，再定点于赤道上空。在将卫星发射到转移轨道之前，最后一节火箭要中间停机，并再次启动。

四氧化二氮／偏二甲肼（或联胺）引擎无法再次启动，所以能够发射地球同步轨道卫星的火箭的最后一节引擎只能采用可再次启动的低温液体火箭引擎。欧美中日使用的是效率高又无污染的液氢／液氧引擎。不过液氢／液氧引擎由于储藏温度极低（液氢：-252.8℃；液氧：-222.65°C），对设备要求极高，成本也高。俄罗斯没有采用这种方案，使用了效率稍差，但技术要求较低的煤油／液氧引擎。

由于运输火箭的第一级要求推力大，工作时间短，火箭引擎的负荷非常大。四氧化二氮／偏二甲肼（或联胺）虽然技术成熟，但由于对环境有污染，效率也不很高，目前航天大国多不采用，俄美使用煤油／液氧引擎，欧日使用液氢／液氧引擎。

目前俄罗斯的最大型火箭质子号火箭仍然使用剧毒的偏二甲肼／四氧化二氮做推进剂，质子号火箭的成功率不高，一旦发射失败，泄漏的推进剂对环境造成污染。俄罗斯经常因火箭在发射后坠毁而与发射场所在国哈萨克进行交涉。近几年来，如果质子号发射失败，哈萨克就会禁止在拜科努尔发射这种火箭，直到问题解决为止。

中国未解决火箭燃料污染

中国目前长征系列火箭的第一级也都采用四氧化二氮／联胺作为燃料，二十多年前就有很多航天人士呼吁开发无毒的煤油／液氧引擎，但一直没有受到重视。

一九九五年一月二十六日携带着通信卫星的长征二号E火箭在从西昌卫星发射中心起飞后发生爆炸。

一九九六年二月长征三号乙运载火箭在其首飞便遭遇失败。飞行约二十二秒后，火箭撞到离发射架不到二公里的山坡上，随即发生剧烈爆炸，星箭全毁。此次事故共死亡六人，伤五十七人，毁伤民房八十余间。中国一直也没有公开过火箭爆炸所引起的环境污染问题。

欧洲太空总署的阿丽亚娜五号运载火箭于一九九六年首次发射，是世界上首个全部采用低温的液氢／液氧引擎（HM-7B引擎）的火箭。当然它中间的一级也可选用四氧化二氮／联氨引擎。

日本的H2A火箭于二零零一年首次发射，它的第一级采用了略小于阿丽亚娜五号的低温的液氢／液氧引擎LE-7A。九月十一日发射成功的H2B的第一级则采用了两台LE-7A并行工作，成为世界上推力最大的液氢／液氧引擎，而这种并行方式是在液氢／液氧引擎中是首创。它也使H2B的地球同步轨道承载能力达到八吨。◇