在上一次日本承担的对国际空间站货运飞船补给任务当中,日本现役运力最强的H2B运载火箭就出现了一次令人匪夷所思的"自燃"事故:火箭表面出现了少量液氧,这些液氧液滴在积累静电后引发了起火。

尽管最后这枚H2B火箭成功发射,但这一暗病还要伴随日本航天很长一段时间:日本下一代运载火箭H3依旧选择了和H2B一样"娇气"的液氢液氧发动机,也就顺带继承了"自燃"的老毛病……

图为正在接受高压水枪灭火的日本H2B火箭。

由于同重量条件下,液氢的体积是煤油和偏二甲肼的十倍有余,所以以日本H2B为代表的,使用液氢液氧发动机的运载火箭,总需要一个体积极大的液氢燃料箱。

更严重的是,在-230摄氏度的地面保温环境下,液氧能保持稳定的凝固"结冰"状态,但沸点低达-252摄氏度的液氢依旧处于"不稳定的"液态,并随时会挥发气体——而这就使得液氢液氧运载火箭的"降温压力"数倍于其它运载火箭。

图为美国航天飞机,橙色部分即为体积巨大的液氢燃料罐。

在实际发射当中,液氢燃料还会带来可能的诸多隐患,而导致日本H2B运载火箭本次"自燃"的两种事故原因,则可以说都很好体现了液氢燃料的弊端:根据日本方面公开的信息显示,引发起火的既有可能是液氢燃料罐外部受冷被液化的空气,也有可能是为发动机预冷而排出的液氧——事故当晚的种子岛发射场风平浪静,不流通的空气难以吹散空气中密集的氧气,更加剧了事故的持续时间(达到两小时)。

图为正在接受测试的日本LE-9液氢液氧发动机,该发动机将用于H3火箭。

而正是液氢燃料带来的诸多弊端,乃至于工程上的极度复杂,诸如美国SpaceX"猎鹰"(液氧煤油)、"星舰"(液氧甲烷)复用运载火箭,中国921运载火箭(液氧煤油)都放弃使用液氢作为燃料,改换使用其它燃料来增强火箭性能,甚至是极大降低火箭本身的使用成本。

但在变革的浪潮面前,日本却仍旧抱着旧有的成果不放:在近日决定参与美国"重返月球计划"的H3运载火箭上,日本人依旧于芯一级和芯二级火箭上全部使用液氢液氧发动机,并未对原定设计做出哪怕一丝一毫的修改。

图为测试中的SpaceX"梅林1D"液氧煤油火箭发动机,其性能已经丝毫不亚于先进的液氢机型。

而即便是现有方案的H3运载火箭大量使用了现成的,甚至可以说是成熟的技术,其液氢液氧主发动机LE9也是现有LE7的改进放大版,但日本人仍然要花费数年的时间才能推出这款新型火箭——即便H3运载火箭最终能达到日本划定的,造价1亿美元之内的目标(考虑到液氢液氧复杂性,这根本不可能),这一造价相比起现今成熟的"猎鹰九号"以及"重型猎鹰"依旧毫无优势可言,在国际航天市场上的竞争力完全可以忽略不计。

图为升空中的"重型猎鹰"火箭,凭借着低廉造价和高性能成为了打乱航天市场的"鲇鱼"。

事实上,日本H3运载火箭如今倚仗的重要靠山,也就是美国的"重返月球计划"本身也是危在旦夕:同样使用液氢液氧发动机的波音SLS火箭也在成本和可靠性的深渊间进退维谷,时刻都有被国会"掐电"的危险;而在日美两国航天"国家队"之外,商业航天巨头SpaceX一方面握有可以多发对接登月的"重型猎鹰",另一方面又宣言在2024年实现"星舰"载人登月返回的目标,内忧外患之下日本的"自燃火箭"到底能走多久,实在是个未知数。