挑战落月、火卫采样返回，日本抓紧深空探测

4月26日，日本初创公司ispace的探测器落月失败，标志着日本探月计划再遭挫折。尽管如此，日本仍在规划新的探月任务。此外，日本不惜寻求外援，推动火星卫星采样返回任务。那么日本在深空探测曾取得过哪些突出成就？又面临着怎样的挑战？日本为何如此看中深空探测任务呢？

日本初创公司ispace的探测器落月失败（来源：日本媒体）

挑战登月屡败屡战

本次任务失败的日本着陆器名为“白兔-R”，原定登月点在阿特拉斯陨石坑内，位于月球正面偏北方向。这个着陆器的命名来自日本民间文化，与我们的玉兔类似，也是为了纪念传说中在月球上生活的白兔。该任务之所以选定月球正面着陆点，是因为月球被地球的引力潮汐锁定，自转和公转同步，始终只有正面朝向地球，探测器变轨机动的复杂性会降低许多，一般也不需要实施中继通信。

一般来说，探测器软着陆月面的主要难点在于变推力发动机，以色列、印度的月球着陆器都因动力异常导致任务失败。日本“白兔-R”的相关系统采购自欧洲阿里安集团，由1台主发动机和6台较小的辅助推进器构成，需要在落月瞬间精准地提供反推力，帮助着陆器减速。

有消息表明，“白兔-R”的高度计可能工作异常，“提前”显示高度为0，反推措施启动过早，过度消耗推进剂，导致着陆器下降速度迅速增加，很快信号中断，也就是硬着陆。还有观点认为，“白兔-R”的着陆方案急于求成，没留足冗余时间，难以应对意外情况。当然，具体故障原因仍有待调查。

日本探测器登月任务已经不是首次失败了。去年11月16日，日本首个计划在月球表面着陆的探测器好客号搭乘美国SLS重型火箭升空，希望验证超小型探测器在月面“半硬着陆”的可能性。遗憾的是，该探测器很快与地面站通信失联，未能进行原计划的机动。

至于“白兔-R”，被宣传为“日本首个商业登月任务”，而不是日本官方宇航机构主导。着陆器的关键系统在美欧制造，组装工作由4月刚完成股票上市的日本初创公司ispace负责，集成、测试是在德国完成的。然后着陆器被运到美国卡角，由美国商业航天公司的猎鹰9火箭发射升空。

可以说，这种制造和运营模式也是为日本乃至西方后续的商业化登月任务“探路”，尝试造就“花小钱办大事”的典型，进而找到商业航天领域的新增长点。从这方面来看，“白兔-R”任务如果取得成功，其意义不仅限于使日本成为第四个成功实施月面软着陆的国家，而是可以初步验证“非国家队”主导月球探测、开发任务的可行性。

要知道，自从2019年靠私人募捐支持、由商业公司研发的以色列创世纪号着陆器登月失败后，西方商业航天提出了很多勘探、利用月球资源的规划，但外界仍持观望态度。“白兔-R”不经意间承担着重任，而日本ispace公司表态不会放弃，月球着陆器的后续两次任务计划分别于2024年和2025年实施。

传统强项瞄准小天体

长期以来，日本对航天深空探测事业的主要贡献侧重在小天体探测领域。

1986年，日本的先锋号、彗星号、行星-A探测器在飞行一年左右后，陆续对哈雷彗星进行了飞掠研究，开启了日本深空探测的序幕，也是日本成为第三个独立开展深空探测的国家。后续研究中，日本比较突出的深空探测成就要归功于隼鸟系列探测器。其中，隼鸟1号探测器瞄准25143号小行星糸川，并带回样本，这是人类首次将小行星物质带回地球。隼鸟2号探测器的任务历时6年，更加复杂，采集并带回了龙宫小行星的样本。

工作人员回收隼鸟2号探测器采集的样本（来源：日本媒体）

借助于隼鸟系列探测器积累的经验，日本航天总结出许多小行星探索领域的要点，或许对“后来者”有所帮助。比如，采集小行星样本时，“隼鸟1号”简单地选择降低高度，由于对小行星引力场估计有误，导致探测器下降时险象环生。此外，助推器扬尘的干扰因素易被忽视，同样会影响采样工作。“隼鸟2号”改为向小行星表面发射金属弹丸，制造撞击坑和扬尘，更安全、高效地获得了小行星表面物质。

这两次任务奠定了日本航天在小行星探测领域的地位。可以认为，日本在这方面的成就从某种程度上领先于美欧：当“隼鸟1号”于2010年返回时，欧洲的罗塞塔号彗星探测器还没抵达目标天体；美国虽然在2006年迎来了星尘号彗星采样探测器回归，但造访贝努小行星采样的探测器预计今年返回，同样晚于隼鸟系列探测器。

日本为何青睐研究小行星？任务目标之一是找到潜在的生命起源答案。在“隼鸟1号”带回的样本中，科研人员发现了有机化合物。虽然后来确认这些化合物是“非生物因素”形成的，但不影响人类继续对小行星开展探索。科学界普遍认为，小行星和彗星很可能充当“生命种子”的传输平台，尤其是在星际空间中转移的小行星，甚至从理论上会把生命物质从一个恒星系统转移到另一个恒星系统。

为此，日本计划在2024年发射命运+探测器，尝试对双子座流星雨的母星体——3200号小行星法厄同进行近距离研究，包括分析其周围的尘埃，探寻尘埃的起源和性质，解释小行星物质与早期地球上的有机化合物形成有何关联……法厄同被天文爱好者称为“最蓝的小行星”，或许日本探测器有望揭示“神秘之蓝”的缘由。

新任务新突破新挑战

日本不仅尝试在无人探测器登月方面验证制造和运营的新模式，还积极参与美国主导的“重返月球”计划，将负责制造门户绕月空间站的一些设备，甚至时隔10多年后重新招募航天员，希望借助美国的力量实现载人登月。

与此同时，日本计划保持对小行星的探测力度，争取采集更多更丰富的小行星样品，还打算将这套经验模式运用在对火星系的研究上。

之所以说是火星系，是因为日本没有盲目地冲进越来越热门的火星探索大潮，而是将目标锁定在很可能成分近似的火卫一上。预计2024年日本探测器将前往火卫一，实施环绕、短暂着陆、采样、返回等任务，甚至试图在火卫一上部署漫游车。为了避免错过发射“窗口”，日本在H-3火箭首飞失利后不惜寻求外援，考虑由美国猎鹰重型火箭发射的方案。

火卫一照片（来源：欧空局）

从技术上看，在火卫一上部署漫游车的难度较大。毕竟火卫一的引力仅有地球的1/500，重25公斤的漫游车以自由落体方式着陆，登陆点充满了偶然性，很可能碰撞损伤。为此，探测器需要事先充分掌握火卫一的地貌、地质、运动状况等特征，对设备提出了较高的要求。

其实，日本深空探测很重视创新，往往选中国际同行较少涉足的领域，这与其小行星采样返回任务的逻辑是一致的。

2010年，日本发射了本国第一个金星探测器破晓号，专注于研究金星浓厚的大气层。考虑到金星的自然条件比火星更不适合形成生命，外界普遍认为其研究价值没那么高，也可见日本在行星际探索领域“不走寻常路”。

当时与“破晓号”同时发射的还有日本开发的伊卡洛斯号太阳帆探测器。该探测器从距离金星表面约8万公里高度完成飞掠，在世界上率先验证了太阳帆动力。未来，太阳光子加速推进技术或许能够成为深空探测的重要方式。

通过梳理日本深空探测的历史和未来计划，我们不难发现，日本航天任务不乏前瞻性，往往会在某个细分领域重点投入，取得不少成果，确立一定的国际领先优势。此外，日本深空探测经常“另辟蹊径”，一些新颖而有特色的项目提前“抢占”了多个世界第一，投入产出比不俗，保持着活力与竞争力。（作者：林文杰）