当地时间4月23日9时(北京时间8时),日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在南部鹿儿岛县种子岛宇宙中心,成功实施了新型固体火箭“埃普西隆S”(Epsilon S)第二级发动机的地面燃烧试验。这是继2023年7月和2024年1月两次试验接连失败后,JAXA历经技术调整与目标下调后的首次成功试验,标志着日本固体火箭研发进入关键转折点。
试验过程:两分钟燃烧成功达标
据JAXA官方社交媒体账号直播画面显示,当天上午9时整,发动机点火指令下达后,M-35a型发动机瞬间喷发出炽烈火焰和浓密烟雾,轰鸣声透过直播信号清晰可闻。约两分钟后,火焰逐渐熄灭,试验宣告结束。JAXA随后确认,燃烧时间、推力曲线及内部压力等关键参数均达到预定目标,试验取得圆满成功。
此次试验的核心是更换新型发动机。此前两次失败均源于E-21发动机在燃烧过程中出现异常:2023年7月的试验中,发动机在点火后约54秒发生燃烧室压力骤降,导致试验中止;2024年1月的第二次试验则因喷嘴部分出现裂纹引发燃烧不稳定。为此,JAXA决定放弃E-21方案,转而采用技术更为成熟的M-35a发动机——该发动机曾用于“埃普西隆”基础型火箭的第三级,具有较好的可靠性验证基础。
战略调整:下调运载能力换取可靠性
值得注意的是,此次试验的背景是JAXA在2024年下半年对“埃普西隆S”项目进行了重大战略调整。原计划中,该火箭的太阳同步轨道运载能力设计为约700公斤,旨在替代即将退役的“埃普西隆”火箭,并承担小型卫星快速发射任务。但在两次失败后,JAXA评估认为,E-21发动机的技术路线存在固有缺陷,短期难以突破。因此,JAXA决定采用M-35a发动机替代,同时将运载能力目标下调至约400公斤。
这一调整意味着“埃普西隆S”将从原本定位于中型载荷的快速响应火箭,降级为专注小型卫星发射的低成本平台。日本媒体分析称,此举虽然牺牲了性能上限,但显著降低了技术风险,有助于缩短研发周期。JAXA宇宙运输技术部门负责人铃木隆一在试验后的记者会上表示:“我们优先确保安全性和可靠性,此次成功为后续全箭组装试验奠定了基础。”
失败教训:固体火箭的精度挑战
固体火箭发动机因其结构简单、发射准备时间短、成本相对低廉,在小型卫星快速发射领域备受青睐。然而,固体燃料的燃烧过程可控性较液体燃料差,对药柱成型精度、壳体耐热性、喷管设计等要求极高。E-21发动机正是采用了更激进的高装填密度设计,试图以更小的体积产生更大推力,结果反而因局部应力集中和热分布不均导致事故。
日本在固体火箭领域曾有深厚积累,H-IIA、H-IIB等液体火箭的主力型号均未采用固体助推器。但“埃普西隆”系列作为全固体火箭,肩负着JAXA在商业发射和灾害应急观测中的快速响应任务。两次失败一度让外界质疑日本固体火箭技术的可靠性。此次改用成熟的M-35a发动机,JAXA实际上是选择“以稳妥换时间”,避免因追逐性能而陷入反复失败的死循环。
未来展望:全箭试验仍面临挑战
此次第二级发动机试验成功,是“埃普西隆S”研发进程中的关键一步。根据JAXA公布的路线图,下一步将进行第一级发动机的燃烧试验,随后完成全箭组装及整体测试。如果一切顺利,首枚“埃普西隆S”火箭有望在2026年前后执行首次发射任务。
不过,降低目标并不意味着高枕无忧。M-35a发动机虽经验证,但用于第二级且需长时间高精度工作仍属首次。另外,火箭级的分离控制、末段姿态调整等环节尚未经历实战检验。国际航天界普遍认为,日本固体火箭的“翻身仗”依然任重道远——不仅要证明发动机能“点得着、烧得稳”,更要证明整箭在真实飞行中的可靠性。
在商业航天竞争日益激烈的当下,SpaceX的“猎鹰”系列、中国“快舟”系列等均对日本构成压力。JAXA此次“降指标保成功”的策略,能否为日本固体火箭挽回颜面,尚需时间验证。但至少,4月23日种子岛上空升起的火焰,让日本航天界看到了黑暗中一丝久违的亮光。