从“铅笔火箭”起步的日本航天

文/李嵩

1954 年，报纸上刊载的一篇名为《乘火箭20 分钟穿越太平洋——5 年后将不再是梦》的科普文章吸引了日本文部省一位官员的注意，当时这位官员刚好接到了上峰的命令，让他准备项目参加将于1957 年举办的首届“国际地球物理年”活动，于是他通过报社联系到了这篇文章的作者糸川英夫。

▲ 1954 年，糸川英夫在报纸上发表了一篇名为《乘火箭20 分钟穿越太平洋——5 年后将不再是梦》的科普文章

“铅笔火箭”

糸川英夫是东京大学的一名教师，虽然在医学院任教，但其实他的本专业是航空工程。在日本无条件投降之前，糸川一直在中岛飞机公司从事战斗机的研制工作，战后由于日本被剥夺了继续从事航空研发的权利，糸川这样的航空工程师很多都“重派”到了大学再就业，糸川在医学院选择的研究领域是声音。

在前往美国交流访问期间，糸川读到了很多关于现代火箭与航天应用方面的书籍，让他大开眼界的同时，也萌生了独立发展日本火箭技术的想法。在战争行将结束前，糸川就参加过用固体火箭发动机推动的自杀式飞机的研究项目，因此对这个领域并不陌生。

▲ 糸川英夫

归国后，糸川召集了自己的前同事、现同事以及本校对这个项目有兴趣的学生组成了航空电子与超音空气动力学研究组。虽然名字起得十分高大上，但研究小组从官方根本拉不到研究经费，只能靠私人关系从私企获得一些微末的赞助费用。

为了让更多的人了解火箭，了解太空探索与开发，糸川开始撰写科普文章给报刊投稿，希望能借此博得更多的支持。功夫不负有心人，文部省的邀约虽然没有给他带来巨额的研究经费，却让他看到了把这件事继续下去的希望。1955 年3 月12 日，糸川和他的小组成功将一枚试验火箭发射上了天空。这枚火箭长23 厘米、直径1.8 厘米，看起来就像一支大号铅笔，重量不到半斤，甚至比现在国内很多中学生自己制作的火箭还要小，但这毕竟是日本航天史上的第一次，据说“铅笔火箭”发射当天，很多东京的市民赶到位于郊区的发射地点围观。公众关注度的提升虽然没有解决研究经费的捉襟见肘，但却给了糸川小组更强的精神助力。

▲ “铅笔火箭”

▲ “兰姆达”火箭

再接再厉

1957 年，由糸川小组研制的“卡帕”（就是希腊字母Κ）系列探空火箭多次成功发射，完成了多项大气与地球物理探测任务，成为日本参与国际地球物理年的重要技术支撑。这让在战后迫切希望重回世界怀抱的日本朝野上下，都感受到了航天技术的巨大潜力。

在苏联和美国相继成功发射本国首颗人造卫星后，日本政府在1958 年于首相办公室之下单独设立了国家太空活动委员会，专司筹划国家的航天技术规划，并在之后陆续发布了《当前宇宙科学技术开发规划》以及《人造卫星计划试行草案》。日本由此走上了一条目标明确的航天发展之路。

日本要着手研制自己的运载火箭，用来发射本国的卫星，糸川小组从此不仅获得了政府的经费支持，也得到了官方的身份认同。在K 系列探空火箭基础上，他们开始着手研制更大的“兰姆达”（就是希腊字母Λ，对应的英文是L）多级火箭，之后日本的各型全固体燃料运载火箭都用希腊字母来命名的规则由此延续下来。同时代在诸多准备开展太空活动的国家中，日本是准备使用固体燃料火箭发射卫星的唯一。同时期法国和英国都在进行液体燃料火箭的研制，而中国也在钱学森的带领下开始了对苏联导弹技术的研仿，唯独日本由于无法获得与弹道导弹相关的液体火箭发动机技术而只能想办法在固体火箭上挖掘潜力。

▲ “大隅”号卫星（上方的银色圆锥体是卫星本体，下方的黑色圆球则是“兰姆达”火箭的第四级）

▲ 1970 年2 月11 日，第五枚“兰姆达”火箭发射升空，成功将“大隅”号卫星送入轨道

“兰姆达”火箭为三级构型，各级全部采用探空火箭常用的无控方案。由于无烟火含能量偏低，根本无法达到入轨高度，日本政府设法从美国引进了高能推进剂，但这也是仅仅解决了温饱问题，火箭的运载能力还是不足，于是已经成为宇宙航空研究所领导者的糸川提出了增加第四级火箭并将卫星功能与第四级火箭合二为一的方案。说直白一些就是用运力有限的“兰姆达”火箭发射一个带有卫星功能的四级火箭上去。所谓卫星功能其实也就是对外发射电磁波，星上主要设备只有由松下公司研制的温度计和加速度计、由NEC 公司研制的信号发射机和天线，再加上一块氧化银的蓄电池，整个卫星的重量只有大概10 千克，也就是一袋大米的重量。1964 年，为了纪念鹿儿岛上的发射场建成，卫星被命名为“大隅”，因为鹿儿岛是大隅群岛中的一座。

如愿以偿

从1966 年起，“兰姆达”火箭连续4 次发射都没有成功，第一枚火箭的第三级飞行弹道出现偏差，自旋发动机不工作，无法控制姿态；第二枚火箭的末级不点火；第三枚火箭的第三级不点火；第四枚火箭发射后，分离掉的第三级在剩余推力作用下，撞到了末级火箭上。

连续的发射失利让糸川压力大增，日本政府转而去求助美国。但美国人根本不希望日本发展本国的火箭技术，美国宇航局提出由美国火箭发射日本卫星的方案，这遭到了糸川的断然拒绝。糸川的强硬受到了以《朝日新闻》为首的媒体的猛烈抨击。他在压力与愤怒之下选择离开研究团队，但条件是必须仍由日本本国团队继续完成火箭的后续研制工作。

▲ “隼鸟1 号”小行星探测器

1970 年2 月11 日，是第五枚“兰姆达”火箭发射的日子。鹿儿岛的居民一大早就来到神庙，冒着刺骨的寒风虔诚祈祷，为发射祈福。中午时分，“兰姆达”点火升空。由于采用无控方案，火箭是以一定的倾角沿着导轨发射的，最终成功把“大隅”卫星送入倾角31 度、远地点高度5140 千米、近地点高度350 千米的椭圆轨道上。此时已经转行的糸川在出租车上通过广播得到了发射成功的消息，立时陷入了无声的哭泣当中。

“大隅”卫星在轨运行了14 个小时后便不再发射信息。后来据分析是因为卫星内部超温使电子元器件失效，但这并不妨碍日本成为继美苏法后第四个拥有自主发射人造地球卫星能力的国家。糸川英夫也因为在日本火箭技术发展史上的开拓作用，被称为“日本火箭技术之父”。

2003 年，日本的“隼鸟1 号”小行星探测器发射升空后，成为其目的地的小行星25143 被命名为“糸川”，以纪念他对日本科学界与太空科学的贡献。2005 年11 月26 日，“隼鸟1号”成功在“糸川”小行星表面采样，并于2010 年6 月13 日把采样带回了地球，用日本航天的发展成果告慰了糸川英夫的在天之灵。

▲ “隼鸟1 号”小行星探测器的返回舱