從“鉛筆火箭”起步的日本航天

文/李嵩

1954 年，報紙上刊載的一篇名為《乘火箭20 分鐘穿越太平洋——5 年后將不再是夢》的科普文章吸引了日本文部省一位官員的注意，當時這位官員剛好接到了上峰的命令，讓他準備項目參加將于1957 年舉辦的首屆“國際地球物理年”活動，于是他通過報社聯系到了這篇文章的作者糸川英夫。

▲ 1954 年，糸川英夫在報紙上發表了一篇名為《乘火箭20 分鐘穿越太平洋——5 年后將不再是夢》的科普文章

“鉛筆火箭”

糸川英夫是東京大學的一名教師，雖然在醫學院任教，但其實他的本專業是航空工程。在日本無條件投降之前，糸川一直在中島飛機公司從事戰斗機的研制工作，戰后由于日本被剝奪了繼續從事航空研發的權利，糸川這樣的航空工程師很多都“重派”到了大學再就業，糸川在醫學院選擇的研究領域是聲音。

在前往美國交流訪問期間，糸川讀到了很多關于現代火箭與航天應用方面的書籍，讓他大開眼界的同時，也萌生了獨立發展日本火箭技術的想法。在戰爭行將結束前，糸川就參加過用固體火箭發動機推動的自殺式飛機的研究項目，因此對這個領域并不陌生。

▲ 糸川英夫

歸國后，糸川召集了自己的前同事、現同事以及本校對這個項目有興趣的學生組成了航空電子與超音空氣動力學研究組。雖然名字起得十分高大上，但研究小組從官方根本拉不到研究經費，只能靠私人關系從私企獲得一些微末的贊助費用。

為了讓更多的人了解火箭，了解太空探索與開發，糸川開始撰寫科普文章給報刊投稿，希望能借此博得更多的支持。功夫不負有心人，文部省的邀約雖然沒有給他帶來巨額的研究經費，卻讓他看到了把這件事繼續下去的希望。1955 年3 月12 日，糸川和他的小組成功將一枚試驗火箭發射上了天空。這枚火箭長23 厘米、直徑1.8 厘米，看起來就像一支大號鉛筆，重量不到半斤，甚至比現在國內很多中學生自己制作的火箭還要小，但這畢竟是日本航天史上的第一次，據說“鉛筆火箭”發射當天，很多東京的市民趕到位于郊區的發射地點圍觀。公眾關注度的提升雖然沒有解決研究經費的捉襟見肘，但卻給了糸川小組更強的精神助力。

▲ “鉛筆火箭”

▲ “蘭姆達”火箭

再接再厲

1957 年，由糸川小組研制的“卡帕”（就是希臘字母Κ）系列探空火箭多次成功發射，完成了多項大氣與地球物理探測任務，成為日本參與國際地球物理年的重要技術支撐。這讓在戰后迫切希望重回世界懷抱的日本朝野上下，都感受到了航天技術的巨大潛力。

在蘇聯和美國相繼成功發射本國首顆人造衛星后，日本政府在1958 年于首相辦公室之下單獨設立了國家太空活動委員會，專司籌劃國家的航天技術規劃，并在之后陸續發布了《當前宇宙科學技術開發規劃》以及《人造衛星計劃試行草案》。日本由此走上了一條目標明確的航天發展之路。

日本要著手研制自己的運載火箭，用來發射本國的衛星，糸川小組從此不僅獲得了政府的經費支持，也得到了官方的身份認同。在K 系列探空火箭基礎上，他們開始著手研制更大的“蘭姆達”（就是希臘字母Λ，對應的英文是L）多級火箭，之后日本的各型全固體燃料運載火箭都用希臘字母來命名的規則由此延續下來。同時代在諸多準備開展太空活動的國家中，日本是準備使用固體燃料火箭發射衛星的唯一。同時期法國和英國都在進行液體燃料火箭的研制，而中國也在錢學森的帶領下開始了對蘇聯導彈技術的研仿，唯獨日本由于無法獲得與彈道導彈相關的液體火箭發動機技術而只能想辦法在固體火箭上挖掘潛力。

▲ “大隅”號衛星（上方的銀色圓錐體是衛星本體，下方的黑色圓球則是“蘭姆達”火箭的第四級）

▲ 1970 年2 月11 日，第五枚“蘭姆達”火箭發射升空，成功將“大隅”號衛星送入軌道

“蘭姆達”火箭為三級構型，各級全部采用探空火箭常用的無控方案。由于無煙火含能量偏低，根本無法達到入軌高度，日本政府設法從美國引進了高能推進劑，但這也是僅僅解決了溫飽問題，火箭的運載能力還是不足，于是已經成為宇宙航空研究所領導者的糸川提出了增加第四級火箭并將衛星功能與第四級火箭合二為一的方案。說直白一些就是用運力有限的“蘭姆達”火箭發射一個帶有衛星功能的四級火箭上去。所謂衛星功能其實也就是對外發射電磁波，星上主要設備只有由松下公司研制的溫度計和加速度計、由NEC 公司研制的信號發射機和天線，再加上一塊氧化銀的蓄電池，整個衛星的重量只有大概10 千克，也就是一袋大米的重量。1964 年，為了紀念鹿兒島上的發射場建成，衛星被命名為“大隅”，因為鹿兒島是大隅群島中的一座。

如愿以償

從1966 年起，“蘭姆達”火箭連續4 次發射都沒有成功，第一枚火箭的第三級飛行彈道出現偏差，自旋發動機不工作，無法控制姿態；第二枚火箭的末級不點火；第三枚火箭的第三級不點火；第四枚火箭發射后，分離掉的第三級在剩余推力作用下，撞到了末級火箭上。

連續的發射失利讓糸川壓力大增，日本政府轉而去求助美國。但美國人根本不希望日本發展本國的火箭技術，美國宇航局提出由美國火箭發射日本衛星的方案，這遭到了糸川的斷然拒絕。糸川的強硬受到了以《朝日新聞》為首的媒體的猛烈抨擊。他在壓力與憤怒之下選擇離開研究團隊，但條件是必須仍由日本本國團隊繼續完成火箭的后續研制工作。

▲ “隼鳥1 號”小行星探測器

1970 年2 月11 日，是第五枚“蘭姆達”火箭發射的日子。鹿兒島的居民一大早就來到神廟，冒著刺骨的寒風虔誠祈禱，為發射祈福。中午時分，“蘭姆達”點火升空。由于采用無控方案，火箭是以一定的傾角沿著導軌發射的，最終成功把“大隅”衛星送入傾角31 度、遠地點高度5140 千米、近地點高度350 千米的橢圓軌道上。此時已經轉行的糸川在出租車上通過廣播得到了發射成功的消息，立時陷入了無聲的哭泣當中。

“大隅”衛星在軌運行了14 個小時后便不再發射信息。后來據分析是因為衛星內部超溫使電子元器件失效，但這并不妨礙日本成為繼美蘇法后第四個擁有自主發射人造地球衛星能力的國家。糸川英夫也因為在日本火箭技術發展史上的開拓作用，被稱為“日本火箭技術之父”。

2003 年，日本的“隼鳥1 號”小行星探測器發射升空后，成為其目的地的小行星25143 被命名為“糸川”，以紀念他對日本科學界與太空科學的貢獻。2005 年11 月26 日，“隼鳥1號”成功在“糸川”小行星表面采樣，并于2010 年6 月13 日把采樣帶回了地球，用日本航天的發展成果告慰了糸川英夫的在天之靈。

▲ “隼鳥1 號”小行星探測器的返回艙