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　　2018年1月18日凌晨，Epsilon 3号机于内之浦航天中心将一颗小型雷达测绘卫星送入太阳同步轨道。这既是Epsilon火箭首次在夜间发射，也是Epsilon强化型的首次发射。通过更换推力更大的二子级并增加碳纤复合材料使用量将500千米太阳同步轨道运载能力提升至590千克。

　　作为日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）研制的新一代固体运载火箭，Epsilon是一款以现有成熟技术为基础经系统优化后打造的发射成本更低、发射流程更加自动化的火箭。

　　继承与变化并存

　　Epsilon固体运载火箭全长约24.4米，重91吨，直径2.6米，动力系统由三级固体火箭发动机组成，且均为成熟型号。第一级由H-IIA运载火箭的固体助推器SRB-A改进而来，第二级M-34c和第三级KM-V2b是M-V固体火箭的第三/四级，日本人也直接照搬过来使用。其中，第一级SRB-A直径2.5米，发射质量75吨，推进剂质量66.3吨，真空推力2271千牛，工作时间116秒，真空比冲284秒；第二级M-34c直径2.2米，发射质量12.3吨，推进剂质量10.8吨，真空推力371.3千牛，工作时间105秒，真空比冲300秒；第三级KM-V2b发射质量2.9吨，推进剂质量2.5吨，真空推力99.8千牛，工作时间90秒，真空比冲301秒。该型火箭可将1200千克的有效载荷发射到250千米×500千米、轨道倾角30度的近地轨道。加装液体上面级后，具备了太阳同步轨道发射能力，可将450千克的有效载荷送入500千米、轨道倾角97.4度的太阳同步轨道；由于上面级自重吃掉了300千克的搭载能力，只能将700千克的有效载荷送入500千米高的近圆轨道。

　　通常情况下，为了让推进剂燃气流充分膨胀以便将更多的化学能转化为动能，设计师都会加长发动机喷管。但如此一来火箭的整体长度就增加了，太过长细的火箭容易诱发振动且降低了稳定性，前者会导致火箭折断，后者会使火箭难以控制并坠毁。为了降低火箭长度，M-34c和 KM-V2b固体火箭发动机均采用可抛式单级延伸喷管，将整个喷管分成前后两部分，后半截喷管被称为延伸段。平时延伸段套在喷管上以缩小固体火箭发动机长度。当发动机工作时，靠伸展一圈被压缩的弹性杆将延伸段展开以加长喷管提高推力。大家需要注意的是可抛式喷管不是将喷管抛掉，而是在喷管展开后将展开结构抛掉以减轻结构重量。

　　上述三种固体火箭发动机壳体、喷管等主要构件全部使用碳纤维增强复合材料，Epsilon火箭也因此成为日本首枚全复合材料壳体的固体运载火箭；M-V火箭由于第一级固体火箭发动机M-14使用合金钢壳体而成为了日本最后一种使用金属壳体的固体运载火箭。

　　液体上面级（PBS，Post Boost Stage）的主要结构是一个截锥体框架，顶端固定三个推进剂储罐，姿控发动机位于框架四周。质量约300千克，推进剂质量约100千克，比冲215秒。液体上面级由H-IIA大推力运载火箭的第二级液体姿控发动机改进而来。

　　液体上面级

　　此外，第一级火箭发动机所采用的固体滚动控制发动机、第二级的液体姿控发动机和用于第三级发动机（装配在第二/三级级间段上）起旋的小型固体发动机均来自于M-V火箭的成熟技术并稍加改进。

　　Epsilon项目带给日本航天界的最大变化当属发射前的检测工作实现了人工智能化——从发射准备阶段到最终实施发射均由电脑处理数据并对各种故障自动作出响应，无需人工干预。较之于“传统”火箭型号设备庞杂的发射指控室，日本宇宙航空研究开发机构宣称他们只要一台电脑即可完成Epsilon火箭的发射控制工作（实际使用时会投入两台电脑互为备份），他们将其称为“移动式发射控制”。Epsilon的项目经理森田泰弘曾宣称“以往需要60人花费3个小时对300处进行发射前的检查工作，Epsilon仅由3人操作两台电脑，用70秒就完成了。”这样不但简化了检测流程、缩短了测试周期，还把大量人力从分析数据和处置故障中解脱出来。

　　Epsilon仅靠几台电脑就可进行测试发射

　　Epsilon项目的预期目标是：将发射费用从M-V的75亿日元降到30亿日元；发射准备周期从M-V的42日减少到7天。

　　为了发射Epsilon火箭，内之浦航天中心对发射工位进行了适应性改造：脐带塔由倾斜式改为了垂直式；火箭发射台下端新增一个封闭的长方体钢结构与新建的导流槽联通，以便将火箭的高温尾烟顺利排走。

　　有趣的是，从M-V时代起，为了提高火箭起竖后的抗倾倒能力，日本人专门设计了一个截锥体火箭支撑环。这个支撑环下端固定在发射台上，上端套在火箭尾部用以增大火箭的接地面积，从而在地震和大风等情况下增强火箭的稳定性。Epsilon同样继承了这个久经考验的发明。

　　导弹火箭之争

　　长期以来，外界普遍认为日本借研制运载火箭“暗地”发展弹道导弹技术，笔者认为这是一种先入为主的看法。

　　运载火箭和弹道导弹本就是一棵树上的两根树枝，总体设计同源性强。但我们不能简单地认为Epsilon可以快速实现运载火箭和弹道导弹的角色互换。首先要考虑发射准备周期，这是衡量弹道导弹反应能力的重要指标。本次用于发射SPRINT-A卫星的Epsilon试验机从第一级火箭6月2日进场到8月27日第一次发射尝试共历时87天，日本宇宙航空研究开发机构的目标是在该型正式投用后将发射准备周期（从全部火箭分段进场算起）缩小到7天，这在运载火箭里算是目前最快的了，但对于弹道导弹来说，这远远不够。此外，两者的测试方式也大有区别：每一枚弹道导弹在转交作战部队后每隔一段时间都会接受例行测试，这样的测试方式不但使导弹长期处于稳定的作战状态而且还在发射时省去一些测试环节，当作战部队接到发射指令后可在数小时内完成发射前检测并实施发射；而运载火箭则是依照任务窗口倒排测试节点，整个测试流程都集中在发射前数日乃至数月的时间段内，平时则存放于库房。所以我们也无法拿Epsilon的7天来描述其“作为弹道导弹时”的反应速度。

　　Epsilon火箭的结构不紧凑。由于火箭各级发动机直径不同，为了追求良好的气动外形，保持火箭表面的层流状态，2.5米直径的宽大整流罩自上而下包裹了载荷和第二/三级以及液体上面级。这就增加了结构质量。

　　Epsilon火箭的运载能力并非日本研制过的固体火箭里最大的。如果日本人追求投掷能力，已经退役的M-V火箭反而是最好的选择——该型火箭是目前为止世界上用于卫星发射的固体火箭里运力最大的。三级版的M-V火箭可将1800千克的有效载荷送入200千米、轨道倾角30度的近地轨道，并可将1300千克的有效载荷送入200千米、90度倾角的太阳同步轨道；加装KM-V2b第四级的版本可将1800千克的有效载荷送入400千米、轨道倾角30度的近圆轨道。而由大名鼎鼎的MX重型洲际导弹改进而来的人牛怪IV也仅能将1700千克的载荷投掷到185千米的低轨道（轨道倾角28.5度）。

　　M-V 5号机

　　退一万步讲，就算日本人真打算部署Epsilon这样一种“弹道导弹”，其高达91吨的质量也使其难以机动部署，而日本多地震、地幅狭小的现实又使地下井部署面临重重困难。地震多发，意味着可供选择的部署地点有限；地幅狭小，意味着敌方对核武器设施的打击将顺带毁灭日本本土，英法等国土面积同样狭小的有核国家均选择仅部署海基核武器来规避对本土的核打击（法国曾部署陆基核武器，后来全部退役）。而Epsilon火箭在设计上并未考虑海基部署的严苛要求，其庞大的体积也远大于任何一种现役的潜射弹道导弹。

　　综上所述，Epsilon火箭虽然具备理论上的洲际投掷能力，但其总体设计水平仍有很大的改进空间。考虑到日本从未具备核武器研发、制造能力，战略侦察系统尚处于发展阶段，想要在短时间内搞出一套完整的洲际导弹武器系统根本就是痴人说梦。

　　Epsilon发射任务综述

　　项目经理森田泰弘

　　2006年M-V火箭执行了最后一次发射任务，此后M系列就彻底退役了。此后日本宇宙航空研究开发机构就开始考虑如何利用已有固体火箭技术和正在开发的智能测试技术降低M系列的高昂的发射成本。2009年，Epsilon的风洞模型已经在频繁吹风以获取火箭的不同状态下的气动数据。2010年2月进入“基本设计阶段”，这相当于我国航天器的初样研制阶段。次年7月完成初步设计评审后进入了“详细设计阶段”，即试样设计。Epsilon火箭的各种试验件在这一阶段进行了大量地面试验来鉴定总体设计和工艺，比如舱段要进行静力测试和振动测试，火箭发动机要进行热试车，箭上仪器设备也要进行各项通电测试并模拟飞行。2012年3月Epsilon火箭通过了关键设计评审，顺利进入了“维持设计阶段”。这一阶段相当于我国运载火箭研制的试样设计阶段，在此阶段要制造用于轨道飞行任务的实体火箭并冻结火箭的技术状态。

　　在沉寂7年后，内之浦航天中心迎来了Epsilon 1号机的首次发射。Epsilon火箭将搭载宇宙航空研究开发机构研制的火星分光观测卫星（SPRINT-A）。这颗卫星长宽各１米、高４米、重３６５公斤。其搭载的极紫外分光器将用于观测火星、金星等太阳系行星的大气变化等。

　　自6月2日Epsilon第一级进场测试，其间还发生一点意外——运输第一级火箭的平板车出现液压系统故障，抛锚在了坡道上。后经修理才将第一级火箭运抵发射场测试厂房。此时的Epsilon火箭还被成为E-X，X代表其试验性质。

　　8月1日在检查发射准备机房中的电气设备时，发现部分线路存在无法通信的情况。后于8月5日发现连接火箭与地面设备的信号传输设备中有一处布线有误。虽已进行修理，但因准备工作有所耽误而决定延期发射。日本宇宙航空研究开发机构将原定于22日的发射日期推迟到27日。

　　25日，日本宇宙航空研究开发机构公布了更加详细的发射信息：预定发射时刻为日本标准时13时45分（北京时间12时45分），发射窗口从13时45分到14时30分（日本标准时）。为方便大家阅读，后续事件均按日本标准时间描述。

　　27日上午，火箭按计划于10时45分左右从勤务塔移出。此时此刻，如潮的“围观”人群早已在发射场附近的海滩集结，大家都对这枚新型火箭的首次发射翘首以盼。此时距离日本前一种新型火箭H-IIA首飞已过去12年，日本航天人和日本民众都对Epsilon固体运载火箭给予了厚望。但希望越大失望也就越大，就在发射前19秒，火箭自检发现箭体姿态异常。智能化检测系统随即终止了发射流程。

　　日本宇宙航空研究开发机构于次日表示，火箭姿态异常属于电脑误判，因而自动停止了倒计时。实际上火箭一直保持静止状态。他们至少需要两天时间才能查明具体原因，Epsilon火箭的下一次发射要等到30日以后了。

　　8月30日，日本宇宙航空研究开发机构召开了新闻发布会，详细公布了对Epsilon火箭发射终止的调查结果。调查报告称，箭载计算机与地面控制中心的数据通信出现了微小的时间差：当箭载计算机发送有关火箭姿态的数据时，地面控制中心的电脑接收数据比预定时间滞后了0.07秒，导致控制中心的测试系统误报姿态异常。

　　日本文部科学大臣下村博文在记者会上称，期望能在９月的早些时期再次实施发射。

　　9月8日，内之浦发射场完成了修复故障后的火箭发射演练。

　　9月13日，日本宇宙航空研究开发机构发布了Epsilon火箭再次发射的详细时间信息。发射时间为9月14日13时45分，发射窗口为13时45分到14时30分。

　　9月14日一早，热心的民众再次聚集到内之浦发射场附近的海岸。由于在临近发射时有不明船只进入了海上警戒区，原定于13时45分的发射被推迟到了14时整。在完成一系列发射前检测后，Epsilon 1号机顺利发射升空。经过61分39秒的飞行，SPRINT-A卫星顺利进入近地点950千米、远地点1150 千米、轨道倾角31度的椭圆轨道，轨道周期106分。

　　首飞

　　Epsilon 1号机的发射成本共计53亿日元。按照Epsilon项目经理森田泰弘此前接受记者采访时的表述，日本宇宙航空研究开发机构计划到2017年为止，每年发射一枚Epsilon火箭。森田表示如果能进一步压低发射成本，他们希望每月都有发射。在发射后的记者会上，森田泰弘再次提到今后的发射规划时则又谨慎了一些，称Epsilon 2号机将于两年后发射，其后则尚无计划。他们要首先保证在5年内发射3枚火箭并力争到2017年将发射费用降至30亿日元。此外，日本宇宙航空研究开发机构还将把Epsilon项目压缩成本的方法和经验用到新一代大型运载火箭H-3项目中。笔者认为，Epsilon或许寄托了为高成本所苦恼的日本航天人的共同梦想吧。

　　彩月追月

　　Epsilon 2号机和3号机的发射就很平淡无奇了，飞行一切正常、卫星顺利入轨。唯一引人注目的是由于射向和时间上的巧合，3号机固体火箭发动机的尾烟在高空被已沉入地平线的太阳照亮并呈现出绚丽的颜色。日本群众纷纷称这是吉祥的“火凤凰”。

　　不明朗的未来

　　笔者为何着重描写Epsilon的首飞？一方面是因为在此之前日本已经多年未研制新型号运载火箭，这次首飞得到了日本举国上下和国际社会的密切关注。因此相关资料很多，可以给读者提供更多细节。另一方面读者朋友多喜欢情节丰富的故事。而运载火箭的首飞往往都不太顺利甚至干脆炸在工位上，故事性较强（擦汗）。

　　至此，森田泰弘实现了5年内完成3次发射的目标。但从根源上讲，单从运载火箭这一个分系统下手并不能改变日本航天发射频率低的现状；火箭作为一种工业制成品，量上不去的前提下欲进一步压缩成本也并不现实。