H3火箭集结日本“技术皇冠上的明珠”
日本的新型主力火箭“H3”于2月17日发射成功。克服了2023年3月1号机发射失败的难关，成功进入轨道并投放了人造卫星。对此次发射成功起到支撑作用的是日本的零部件企业和材料厂商。火箭技术与国家安全保障密切相关，日本需要在国内维持和不断提高这一技术。如何借助H3提高日本宇航产业的水平是一大课题。
H3发射5分3秒后，1级发动机分离。Tokai Spring industries（位于大阪市）开发出了支撑这一分离的弹簧。
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| H3火箭凝聚了日本的机械、化工、材料、电气机械等技术 |
火箭发射时会产生剧烈震动，温度从低温升至高温，变化范围很大。如果弹簧质量是普通零部件的水平，可能会出现故障。该公司开发出了可承受严酷环境的材质和加工技术，磨炼出了“宇宙品质”。
挑战极致技术，大胆选择艰难的道路
Tokai Spring industries的相关负责人表示：“在作为量产品的弹簧行业，我们大胆选择了其他公司避之不及的订单”。在用于汽车和家电的量产弹簧领域，与其他公司分出胜负非常困难。为了在技术实力上与竞争对手形成差异化，该公司调动技术人员的积极性，向难度更高的火箭用弹簧发起了挑战。
Yamazaki Active（位于长野县坂城镇）通过采用罕见形状的螺丝，实现了不易松动的结构。六角部分的下方呈圆顶状延伸，形成了一个空间。在发生振动或冲击的情况下，圆顶部分会因弹簧的作用而恢复原状，实现了不易松动的结构。
正如用于所有机械的弹簧和螺丝所象征的那样，H3是日本机械、材料、化学、电气机械等技术高度融合的结晶。
火箭要求兼顾重量轻和坚固强韧，为其提供材料的是东丽。该公司的优势是碳纤维，向固体燃料的存放容器、相当于燃烧室的“发动机壳体”、存放人造卫星的“整流罩（Fairing）”供应了碳纤维和树脂的复合材料板。
UACJ Foundry & Forging Corporation（位于东京都千代田区）设在栃木县小山市的铸锻工厂使用日本国内最大级别的1万5000吨压力，锻造了用于火箭构造体的大型铝材。
在电气机械方面，日本航空电子工业提供的是为把火箭送入轨道而测量方位和姿态的惯性传感器单元。通过把陀螺仪所需要的电源和电路合为一体，使零部件体积缩小到一半左右，通过把运算部分和传感器改为双份，提高了可靠性。
NEC Space Technologies （东京都府中市）负责向地面站发送温度和压力等数据的“遥测发射机”。
发动机零部件决定成败
在被称为“潜伏着魔鬼”的发动机里，装满了很多关系到发射命运的零部件。伊格尔工业开展防止气体和液体泄漏的“密封件”（由金属和碳等制成）业务。该公司向H3火箭提供产品，以防止氢气和氧气在发动机内混合。万一混合在一起，可能会导致爆炸。
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密封件也用于汽车发动机等，但面向航空宇宙需要高精度、复杂的加工。用于H3火箭的密封件采取把旋转的金属压在碳上的结构。如果今后多次利用型火箭得到普及，有必要提高密封件的耐久性。目前正在研究在微悬浮的状态下旋转的结构，寻找对策。
发动机存在管道和燃料箱产生的金属碎片侵入后引发故障的危险。NICHIDAI FILTER（京都府宇治田原町）生产防止异物侵入的过滤器。
大型的H3火箭达到575吨，最多是H2A 的2倍，过滤器也需要增大至原来的2倍。由于容易产生应变，异物会通过微小的缝隙侵入，因此利用在真空度高的状态下加热和加压的“扩散接合”技术克服了难题。
H3火箭计划使每次发射的费用降至50亿日元，仅为H2A 的一半。“成本取决于设计”，CHUO ENGINEERING（东京千代田区）的防卫和宇宙技术部长中村胜彦这样表示。在H3火箭的零部件制造中，3D打印机的利用备受关注。在结构复杂的零部件上使用3D打印，可以降低制造成本。
CHUO ENGINEERING对于向火箭发动机的阀门和管道制造中引入3D打印机作出了贡献。中村表示，“没有一个发动机是完全一样的”。计划在3号机以后继续反复改善，以提高国际竞争力。
火箭供应链是太空产业及安保的基础
日本政策投资银行的数据显示，如果包括中小企业在内，上一代主力火箭H2A形成涵盖约1000家企业的供应链。虽然火箭是需要高度技术的太空相关设备，但属于多品种少量生产，难以确保盈利，盈利方面的成果较小。
实际上，日本的航天产业一直在低速发展。据日本航空宇宙工业会（东京港区）介绍，日本2022年度包括飞翔体、地上装置、软件在内的航天相关业务的销售额仅为3032亿日元（预测值），仅比1991年度增长14％。30多年来基本没有增长。
抛开停滞的日本，全球航天产业一直在高速增长。据美国摩根士丹利预测，全球航天产业（卫星发射、卫星制造、地上基地）的市场规模到2040年将达到2321亿美元（约35万亿日元），比2017年增长66％。
产品开发需要巨额投资、多品种少量生产难以获得收益的航天产业结构在世界上是一样的。美国、中国等一直给航天开发提供巨额预算，以支持民间业务。
2024年度日本政府的航天相关预算为8945亿日元，达到10年前的近3倍，但远远低于中美。据德国调查公司Statista介绍，2022年美国的预算是日本的约13倍，中国的预算是日本的2.4倍。印度的预算是日本的4成左右，但增长幅度比日本快。
美国宇航局（NASA）投入巨额预算，培育和强化民营企业的技术实力，提高宇宙开发的国际竞争力。
火箭技术今后将成为行星探测、人造卫星、防卫通信、灾害观测卫星扩充的基础。日本保持和提高自身制造火箭的供应链还关系到安全保障。
给H3火箭供应零部件的供应商高管说：“如果今后发射频率提高，或许能建立量产线，但现在很难。特殊的零部件公司仍需要政府等扶持”。
H3火箭的目标是每年稳定发射6次。日本政府2月上旬提出了新目标，即在2030年代前半期大幅提高火箭发射能力，每年达到30次。支持零部件及材料厂商建立量产体制。
美国的航天产业建立了政府给民间产业活动提供一定担保，使民间航天产业容易发展的环境。随着H3火箭的成功，日本回到了世界火箭发射竞争的舞台上。下一步在航天设备的供应链方面也需要政企携手提出世界水平的强化措施。
日本经济新闻（中文版：日经中文网）茂野新太、小西夕香
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