#太空  #氢能源技术  #技术服务于人  #清洁能源

自阿波罗计划之后约半个世纪，“阿尔忒弥斯计划（Artemis program）”的目标是再次将人送上月球表面，进行载人月球探测。在日本参与的国际项目中，Honda接受JAXA的委托，研究开发支持载人月球探测的技术。

除了陆海空之外，Honda还将挑战的领域拓展向太空。无论是空气、水，还是最长持续14天的极夜环境，要想在月球上停留，绝对不是一件容易的事情。这次我们采访了Honda和JAXA的项目成员，他们自2020年11月以来一直开展联合研究。

这是Honda致力于扩大挑战领域，向太空发起挑战的项目。让我们来了解一下Honda自2020年开始与JAXA联合研究的“循环可再生能源系统”的开发故事。

本田技术研究所
先进动力单元·能源研究所 Chief Engineer

2004年入职。进入公司以来，针生荣次一直从事高压水电解技术的研究和应用该技术的Power Creator的开发工作。自2019年起担任“循环可再生能源系统”的总体统括及开发负责人。

本田技术研究所
先进动力单元·能源研究所 Assistant Chief Engineer

1999年入职。进入公司以来，福间一教一直从事车用燃料电池系统的组件设计和系统设计工作。目前，他作为与JAXA合作的“循环可再生能源系统”研究开发项目负责人，负责技术领域的汇总工作。

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）
国际宇宙探测中心宇宙探测系统技术小组小组长

1988年加入宇宙开发事业团（现JAXA）。1990年至2006年负责国际空间站的开发。之后参与国际宇宙探测计划，负责载人探月的总体方案和任务汇总。

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）
载人航天技术部门载人航天技术中心主任研发员

2020年加入JAXA。读研期间，在JAXA相模原校区研究小行星探测器“隼鸟”的发动机。研究生毕业后，在航空公司工作了13年。之后，在JAXA的载人航天技术部门主要负责循环可再生能源系统的开发。

向新的领域发起挑战。将Honda的核心技术带入太空

2020年11月，Honda和JAXA启动了“循环可再生能源系统”的联合研究。该系统从太阳能和水中产生氧气、氢气、电力并使之循环。

一直以来以汽车和摩托车为主的Honda在离开地面后，为何开始参与“太空”项目？

进行月球探测时，循环可再生能源系统会产生人类和月球车所需的电力、氢气和氧气
(C)JAXA/Honda

针生：第一次访问JAXA是在2018年11月。此后，我们从2020年开始联合研究，现在接受JAXA的正式委托进行研发。
Honda原本以打造无碳汽车为目标，不断打磨氢能相关技术，如电解水之后产生氢气和氧气的“高压水电解系统”。电解所使用的电力来自太阳能发电，也就是说只利用太阳能和水就能产生氢气和氧气。

福间：再加上“燃料电池系统”，便形成了循环可再生能源系统。燃料电池通过氢气和氧气的化学反应产生电和水。将水再次电解产生氢气和氧气，并使之循环。

循环可再生能源系统通过高压水电解系统电解水之后产生氢气和氧气，燃料电池系统利用产生的氢气和氧气发电。
然后再以水电解的形式循环

针生：Honda的高压水电解系统紧凑轻便，无需常规的压缩机。2018年左右，在探讨能否将这项技术应用于其他领域时，“太空”这一关键词被提了出来。然后大家决定“去找JAXA沟通”。我一直以来都在思考如何让地球环境变得更好，所以当有人提到太空的时候，我感到很困惑，但正是因为这一契机才有了现在的局面。之后，研究太空发展领域的工作步入正轨，并决定启动新项目。

福间：我当时也在场，觉得“简直就是天马行空”（笑），因为那时我只关注汽车和地面。这想法太新颖了，我需要脑筋转个弯才能跟上。

福间（左）和针生（右）惊讶于他们参与了太空开发

坂本：从那时开始，我们JAXA也在进行水电解系统的研究开发。月球上只有太阳光和水资源，还必须为驻扎基地和月球车提供电力和氢气。我觉得Honda的技术很有魅力，因为它能够以紧凑的形式储存氢气。

佐藤：另一方面，JAXA也在研究燃料电池。“轻便紧凑”是太空开发的关键词。我们的使命就是减轻产品的重量。燃料电池的能量密度是目前广泛使用的锂离子电池的4~5倍，简而言之，同样的能量可以压缩得非常轻便小巧。将物品运送到月球的成本约为每千克1亿日元。例如，锂离子电池是4吨，而燃料电池是1吨。这就节省了数百亿日元的运输成本。所以，燃料电池在太空中的价值会更高。

JAXA的佐藤（左）和坂本（右）讲述削减成本的必要性

佐藤：我们的目标是在月球建立基地并进行长期探索，因此“降低成本”将是一个非常大的课题。除运输问题外，探测工作本身也一样。月球上没有资源，所以我们不得不让所有东西都循环起来。通过循环和自产自销，可以降低成本，实现可持续发展。

坂本：从这个意义上说，Honda的循环可再生能源系统可以实现紧凑运输，使宝贵的资源得以循环使用。同时还满足了在太空中所需的条件。因此，为了验证实施的可行性，Honda和JAXA开始了联合研究。

想在有限的火箭空间内装载各种设备，需要实现小型化、轻量化（图片仅为示意图）
(C)JAXA

进入太空的技术门槛是开发工作的精髓所在

月球表面的各种条件与地面完全不同。白天100℃，晚上-170℃，温差极大；重力只有六分之一；辐射量是地面的100多倍——可以说月球表面的环境非常恶劣。在循环可再生能源系统的开发中也存在着意料之外的阻碍。

针生认为与地球不同的条件成为了阻碍

针生：首先，我作为开发领导，最先着手的工作是整理哪些材料可以使用。Honda多年来一直在开发燃料电池、水电解技术，虽然积累了一些基础技术，但还是需要弄清楚它们是否适用于太空。例如，在高压的纯氧环境中，各种各样的东西都会燃烧，所以在地球上理所当然能使用的材料在月球上就不能使用。太空领域与我们平时接触的领域不同，一开始很难找到信息源。

福间：太空是没有大气的。正因为没有大气，所以在接触物体之前无法定义温度。我们可以从数值或理论上知道月球的夜晚会变冷或者热量不能传递，但是无法完全把握这种感觉。大气使温度变得不稳定。这要求我必须在脑海中极大地转变开发汽车的直观体会。

太空环境的差异让福间的认识产生了变化

坂本：地面有空气，所以可以散热，但是在太空中只能放热，让燃料电池的热量散发出去是很困难的。

针生：还有就是没有大气，系统必须处于密闭空间内。这样一来，在地面上理所当然能做的事情就变得不可能了。这让我们颇费周折，恐怕今后也将是一个难点。这就是最大的不同。

福间：困难的部分和简单的部分似乎与地球上的情况颠倒了。在地球上，空气可以帮助我们，与此同时，空气飘忽不定的特性也让我们不得不多加思考。而在太空中，既有释放后就消失的优点，也有必须抑制住的部分，遇到的挑战完全不同。

来自Honda的二人惊讶于地球上的常识在月球上不适用，JAXA的佐藤对此深有同感

福间：此外，火箭发射的“声音”的影响是意料之外的。用火箭运输的话，除振动和负重外，声音的影响也很大。发射时发出的轰鸣声足以震碎物体。声音影响的测试让我很惊讶。

佐藤：火箭的声压是F1发动机的10倍左右。确实，发射时的负重是可以想象的，但声音的影响或许是难以预料的。

针生：今后，意料之外的事情可能会层出不穷。遇到挑战，项目负责人会很紧张，而技术人员会觉得很有趣。正因为有挑战，解决它的时候才会形成竞争力，从某种意义上说，我们非常欢迎技术方面的挑战。现在遭遇的失败根本不是问题。

针生表示自己很享受面对的重重阻碍

福间：我骨子里是一名工程师，对新领域的研究与其说辛苦，不如说让我跃跃欲试。开发汽车时没有注意到的内容让我开拓了视野，是非常有趣的体验。

针生：只有在极其不便的太空中才会注意到平时在地球上没有产生疑问的事情。在这一过程中积累的技术和信息肯定有助于地球的可持续发展。

福间：在面向太空的开发过程中，燃料电池的技术也得到了进一步的发展。因为对耐久性的要求很高，所以可以应用到各种工业用途。燃料电池的发展将不再局限于汽车。我认为只有这样才能更好地改变社会。

坂本：我们JAXA也希望通过太空开发来回馈人类，为人类做出贡献。我再次感受到我们和Honda的初心是相同的，都朝着同样的方向努力。

2040年，太空将离我们不再那么遥远

2020年11月，Honda和JAXA启动了联合研究。并于2022年10月转入研发阶段。接下来将迎来什么样的挑战呢？

坂本说：“我能感受到Honda认真对待技术的态度。”

坂本：目前的目标是在实验室中验证循环可再生能源系统的基础技术。然后在更接近太空的环境中，不断提高技术成熟度。

JAXA筑波宇宙中心正在对研发中的燃料电池（图片中间）进行测试等

针生：原本以为太空是漫画和电视里才会出现的内容，现在竟然变成了自己的工作。刚开始感觉很不可思议，但现在我倒是觉得人类走向太空是理所当然的。我们Honda提出的愿景是扩大人类的活动领域，支持并提供相应的帮助。Honda的目标是太空，而我的工作是让这一目标落地，所有的努力都是为了让梦想照进现实。我们将首先完成月球探测任务，但这并不是终点，而是为了扩大人类的活动领域，打磨面向未来的技术。

JAXA描绘的国际太空探索路线图
(C)JAXA

坂本：从阿波罗时代开始，人们就已经可以登月了，太空并不是那么遥不可及。太空到地球海平面的距离大约为100千米，差不多是从东京到沼津的距离吧？

针生：话虽如此没错，但因为是垂直方向的距离，所以并不简单呢（笑）。

坂本：问题在于成本。就像阿波罗计划一样，过去的太空探测是关乎国家威望的一大工程，但近年来民间太空旅行也越来越多。从这个意义上来说，我认为联合研究所选择的时机恰到好处。

Honda和JAXA的研究还将继续

佐藤：美国也开始了火箭的回收再利用。如果这一做法得到普及，成本得以降低的话，普通人也更容易去太空了。与Honda一样，我们JAXA在拓展人类活动领域这一点上也朝着相同的方向发展。从更广阔的角度来看，生命原本就诞生于海洋，发展至地面，再升到天空，现如今甚至可以前往空间站，住在太空中。因此，登月也应该是很自然的过程。我觉得这就是人类或者说是生命的本能。

针生：到了2030、2040年，去太空逛一圈将成为理所当然的事情吧。为了实现这一目标，我们要从现在开始迎接挑战。我认为在发展技术之前，首先应当培养这样的心态和人才。Honda的发展史就是一部迎接挑战的历史，今后我们也希望和JAXA一起接受挑战。