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  • 客觀日本

    日本專家:日本將采取怎樣的太空政策?

    2021年06月15日 海洋宇宙

    千葉工業大學的行星探索研究中心開發的機載觀測器,是小行星探測器“隼鳥2號”采樣順利返回地球的幕后功臣。松井孝典在擔任行星探索研究中心主任11年后,于2020年6月被任命為該校校長,并兼任內閣府太空政策委員會代理委員長。關于下一步的探索任務和科研人員的培養計劃,我們采訪了這位日本首屈一指的地球及行星物理學專家松井教授。

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    圖片:從太空看到的地球(PIXTA)

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    松井孝典 MATSUI Takafumi
    千葉工業大學校長、東京大學名譽教授 理學博士。1946年生于靜岡縣。畢業于東京大學理學院,并在同校完成了研究生課程。在擔任該大學研究生院教授后,擔任現職。其專業為行星物理學和天體生物學。1986 年在《自然》雜志上發表了一系列關于地球起源和演化的論文,震驚了世界。作為日本政府各種委員會及國際學術團體、委員會的成員,他一直活躍在前沿。他從科學的角度論及哲學的言論一直受到各方面的關注。近年來,在跨學科活動方面,他應用太空領域的分析技術研究人類的煉鐵史,取得了豐碩成果。著書頗多,2007年以《地球系統的崩潰》(新潮社)一書榮獲每日出版文化獎。近期著作包括《138億年的生命理論》《文明是由‘隱形世界’創造的》《生命從何而來?天體生物學導論》。

    ——2020年夏,日本《第四次宇宙基本計劃》定稿,它為日本今后10年的太空政策指定了方向。首先,請您談一下日本的太空政策應該走怎樣的道路?

    現在的太空政策委員會(*1)成立之前,我就參與了日本的太空政策。當時最大的問題,是日本的太空政策一直以研究開發為主,而且文部科學省作為政府的主要機構,對安全保障和太空利用的重視度不夠,加之預算有限。因此,許多支持太空政策的中小企業紛紛離去,如果不采取任何措施,日本將失去“自主”進入太空的能力,也就是說有一種危機感,擔心日本將無法維持自己的火箭并發射衛星。

    因此,我們確立了三個支柱作為新的愿景。第一,形成太空是處于安全保障的最前沿的共識。第二,以“準天頂衛星”為代表,現在太空處于“利用時代”。第三,在重視科學的同時,要保持研發能力。這就是我們制定政策所依據的三大支柱。

    空間政策必須著眼于未來20年或30年,并以10年為單位做出具體的計劃。但是在政府中很少有這種想法。其預算也無法突破3500億日元的上限,因此覺得看不到未來了。為了要大刀闊斧地改變這一趨勢,在2021年度預算草案中,我們提出了約5500億日元的預算要求(實際拿到4500億日元預算)。

    ——在太空基本計劃流程圖中,制定了35項包括各種人造衛星計劃和科學探索計劃,其中最重要的支柱是什么?

    那當然是有關安全保障和外交的項目了。具體說就是日本參與美國主導的探月計劃“阿耳忒彌斯計劃(Artemis program)”(美國宇航局NASA的項目,目標是爭取在2024年實現載人登月,并在2028年前開始建設月球基地)。日本同意在探月方面進行合作是基于與美國的共識,即“目前僅限于近地軌道,但安全保障領域包括月球軌道,日本和美國必須作為一個安全保障團隊進行合作”。通過阿耳忒彌斯計劃,我們說不定會在月球上看到一名日本宇航員。這或許會促成日本太空政策的重大轉變。

    ——請您介紹一下阿耳忒彌斯計劃以外的其他重要項目。

    事實上,最令世界贊賞的日本的太空政策,既不是阿爾忒彌斯和準天頂衛星系統(日本的衛星定位系統,主要由準天頂軌道的衛星組成),也不是H3火箭的研發。因為這些都是世界各國正在做的事情。日本太空政策的特征是科學探索。從事太空科學探索的國家非常少,而日本正是處于其最前沿。因此我覺得加強這方面的工作是非常重要的。

    但就日本而言,其太空政策的預算約為美國國家航空和航天局的十分之一,所以我們能做的事情是有限的,必須在戰略方面下功夫。因此,我們采取從太空帶回樣本的“采樣返回”戰略,這是一項極其先進的技術,其效益不可估量。

    ——這正是“隼鳥2號”在做的事情啊。日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)還有兩項任務即將進行:火星衛星探測器(MMX)和深宇宙探測技術演示(DESTINY+)。請問這兩個任務的目標是什么?

    首先,MMX是要從環繞火星的第一衛星“福波斯(Phobos)”取回樣品。這是“隼鳥”和“隼鳥2”任務的延續,將是世界上首次從火星大氣層帶回樣品,JAXA計劃在2024年發射探測器,2029年返回。人類首次從火星軌道帶回樣本,意味著可能會帶來與生命起源有關的重大發現。

    其次,計劃于2024年發射的“DESTINY+”將近距離飛掠(Flyby)近地小行星“法厄同(Phaethon)”以觀測塵埃。法厄同的直徑約6公里,是可能與地球相撞的最大天體之一。據說在4600年前,一顆小行星碎裂成兩顆小行星,分別是直徑約1公里的2005UD和法厄同。雙子座流星雨據說就是當時形成的塵埃云,但塵埃是如何從法厄同小行星上噴射出來的仍是一個謎,DESTINY+將嘗試解開這個謎團。

    ——千葉工業大學的行星探索研究中心深入參與了“隼鳥2號”上觀測儀器的研發和數據分析,那么MMX和DESTINY+的任務也是如此嗎?

    是的,特別是有關DESTINY+的任務,它甚至被命名為“千葉工大-ISAS(宇宙科學研究所)任務”,該中心將負責研發搭載的三臺科學觀測儀器,并協調所有科學工作。

    這次任務的驚人之處在于研發了一種新技術,可以相距約500公里接近并跟蹤以秒速33公里運行的法厄同,同時還用長焦相機和光譜相機對其地表進行拍攝,并對天體周圍塵埃的化學成分進行現場分析。

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    (左上)火星環境模擬艙。模擬火星表面環境的設備。它是一個大小約1米的真空室,可以重現火星大氣的相同溫度(最低零下120℃)、壓力(約1/100大氣壓)和化學成分(主要是二氧化碳)。該艙可用來測試用于火星登陸探測的觀測設備(右上)行星探測用相機研發室(右下)行星探測技術研發室。配備了研發航天器機載儀器需要的測量設備和試驗設備,可在此進行基礎實驗、校對測試和飛行產品的組裝作業(左下)高速碰撞實驗室。為了實證研究天體碰撞在地球歷史上的作用,實驗室利用飛行物加速器再現天體碰撞,以試圖闡明超高速碰撞引起的各種現象(上述所有設施均為千葉工業大學行星探索研究中心內的設備,圖片由該中心提供)

    ——松井教授您曾在東京大學從事地球物理學和宇宙生物學的理論和實驗工作。2009年,來到千葉工業大學擔任新成立的行星探索研究中心主任,短短10年時間,該中心已成為日本行星探索工作中不可或缺的一部分。

    我從東京大學退休后,得到了在千葉工業大學建立研究所的機會,我決定要把它辦成一個能培養年輕人的研究所。我想建立的研究機構并不是在研究生院的框架內,而是要把博士后研究員(已經完成博士課程但尚未擔任全職研究工作的人)培養成世界級的研究人員。這也是成立該中心的動機。在私立大學的預算范圍內,我們決定專門從事行星探索,并將目標放在是具有天體生物學意義的小天體、小行星和彗星上。

    我們中心正在研發航天器機載設備。這本當是政府應該做的事情,但由于政府沒有建立足夠的體制,所以我們中心便來幫助補上這塊短板。

    除了行星探索之外,我們還在進行著許多項目。比如說“紅雨項目”,該項目是從印度和斯里蘭卡等地降下的紅雨中含有的細胞物質中探索生命的起源。還有“生物停滯(生物圈界內的術語)項目”,該項目利用大型氣球在平流層收集離開地球的微生物、以及從太空外來的微生物。

    ——講完了太空,接下來的主題是文明,你們還在研究鐵器時代文明的起源。請問為什么關注鐵器時代的文明呢?

    文明的發展離不開技術創新,沒有技術創新的文明將走向滅亡。如果從這個角度看過去的文明,最明顯的技術革新就是金屬器。從石器時代、新石器時代到金屬器時代,人類文明得到了極大的發展,其中研究較少的是鐵器時代文明的開始。一般說,青銅時代被認為是最早的,但我認為青銅時代和鐵器時代的文明大約都是在同一時期開始的。

    事實上,在土耳其的發掘結果顯示,人類在4300年前就已經制造出最古老的鐵球。并且還發現,大約在同一時期,他們還利用鐵隕石鑄成了劍。換句話說,人類最早使用的鐵有可能是來自隕鐵。通過研究這些的過程,我想闡明鐵器文明是如何誕生的,以及科技創新對人類文明產生了什么影響。

    ——從宇宙的尺度來思考文明,也可以引出生命起源問題。這就是貴校于2019年成立地球學研究中心的宗旨吧。

    2020年6月,我被任命為千葉工業大學校長。今后,我將繼續開展行星探索等課題的研究,并積極將研究成果運用到教育中去。

    這是因為大學的本質應該是一個創造“知識流”的地方。比如說在工業大學,我們所說的“知識”一詞的意思應該是指設計未來的文明。只有當人們對社會應該怎樣,人們應該如何對生活產生憧憬時,技術創新才有重大意義。

    遺憾的是,在日本,絕大多數研究人員都是被動的,“政府給撥款我就干”。而在千葉工業大學,學校將為有趣的想法提供啟動研究基金,并對其進行孵化,從而培養能夠積極創生“知識流”的、有魄力的研究人員和實用型的工程師。

    (*1) 2012年,日本廢除了文部科學省下屬的“太空開發委員會”,在內閣府內新設了該機構。

    作者:天野久樹
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