本田技術(shù)研究所
先進(jìn)動(dòng)力單元·能源研究所 Chief Engineer

針生 榮次

2004年入職。進(jìn)入公司以來，針生榮次一直從事高壓水電解技術(shù)的研究和應(yīng)用該技術(shù)的Power Creator的開發(fā)工作。自2019年起擔(dān)任“循環(huán)可再生能源系統(tǒng)”的總體統(tǒng)括及開發(fā)負(fù)責(zé)人。

本田技術(shù)研究所
先進(jìn)動(dòng)力單元·能源研究所 Assistant Chief Engineer

福間 一教

1999年入職。進(jìn)入公司以來，福間一教一直從事車用燃料電池系統(tǒng)的組件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。目前，他作為與JAXA合作的“循環(huán)可再生能源系統(tǒng)”研究開發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)技術(shù)領(lǐng)域的匯總工作。

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）
國際宇宙探測中心宇宙探測系統(tǒng)技術(shù)小組小組長

佐藤 直樹

1988年加入宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)（現(xiàn)JAXA）。1990年至2006年負(fù)責(zé)國際空間站的開發(fā)。之后參與國際宇宙探測計(jì)劃，負(fù)責(zé)載人探月的總體方案和任務(wù)匯總。

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）
載人航天技術(shù)部門載人航天技術(shù)中心主任研發(fā)員

坂本 佑介

2020年加入JAXA。讀研期間，在JAXA相模原校區(qū)研究小行星探測器“隼鳥”的發(fā)動(dòng)機(jī)。研究生畢業(yè)后，在航空公司工作了13年。之后，在JAXA的載人航天技術(shù)部門主要負(fù)責(zé)循環(huán)可再生能源系統(tǒng)的開發(fā)。

2020年11月，Honda和JAXA啟動(dòng)了“循環(huán)可再生能源系統(tǒng)”的聯(lián)合研究。該系統(tǒng)從太陽能和水中產(chǎn)生氧氣、氫氣、電力并使之循環(huán)。

一直以來以汽車和摩托車為主的Honda在離開地面后，為何開始參與“太空”項(xiàng)目？

進(jìn)行月球探測時(shí)，循環(huán)可再生能源系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生人類和月球車所需的電力、氫氣和氧氣
(C)JAXA/Honda

針生：第一次訪問JAXA是在2018年11月。此后，我們從2020年開始聯(lián)合研究，現(xiàn)在接受JAXA的正式委托進(jìn)行研發(fā)。
Honda原本以打造無碳汽車為目標(biāo)，不斷打磨氫能相關(guān)技術(shù)，如電解水之后產(chǎn)生氫氣和氧氣的“高壓水電解系統(tǒng)”。電解所使用的電力來自太陽能發(fā)電，也就是說只利用太陽能和水就能產(chǎn)生氫氣和氧氣。

福間：再加上“燃料電池系統(tǒng)”，便形成了循環(huán)可再生能源系統(tǒng)。燃料電池通過氫氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電和水。將水再次電解產(chǎn)生氫氣和氧氣，并使之循環(huán)。

循環(huán)可再生能源系統(tǒng)通過高壓水電解系統(tǒng)電解水之后產(chǎn)生氫氣和氧氣，燃料電池系統(tǒng)利用產(chǎn)生的氫氣和氧氣發(fā)電。
然后再以水電解的形式循環(huán)

針生：Honda的高壓水電解系統(tǒng)緊湊輕便，無需常規(guī)的壓縮機(jī)。2018年左右，在探討能否將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于其他領(lǐng)域時(shí)，“太空”這一關(guān)鍵詞被提了出來。然后大家決定“去找JAXA溝通”。我一直以來都在思考如何讓地球環(huán)境變得更好，所以當(dāng)有人提到太空的時(shí)候，我感到很困惑，但正是因?yàn)檫@一契機(jī)才有了現(xiàn)在的局面。之后，研究太空發(fā)展領(lǐng)域的工作步入正軌，并決定啟動(dòng)新項(xiàng)目。

福間：我當(dāng)時(shí)也在場，覺得“簡直就是天馬行空”（笑），因?yàn)槟菚r(shí)我只關(guān)注汽車和地面。這想法太新穎了，我需要腦筋轉(zhuǎn)個(gè)彎才能跟上。

福間（左）和針生（右）驚訝于他們參與了太空開發(fā)

坂本：從那時(shí)開始，我們JAXA也在進(jìn)行水電解系統(tǒng)的研究開發(fā)。月球上只有太陽光和水資源，還必須為駐扎基地和月球車提供電力和氫氣。我覺得Honda的技術(shù)很有魅力，因?yàn)樗軌蛞跃o湊的形式儲(chǔ)存氫氣。

佐藤：另一方面，JAXA也在研究燃料電池。“輕便緊湊”是太空開發(fā)的關(guān)鍵詞。我們的使命就是減輕產(chǎn)品的重量。燃料電池的能量密度是目前廣泛使用的鋰離子電池的4~5倍，簡而言之，同樣的能量可以壓縮得非常輕便小巧。將物品運(yùn)送到月球的成本約為每千克1億日元。例如，鋰離子電池是4噸，而燃料電池是1噸。這就節(jié)省了數(shù)百億日元的運(yùn)輸成本。所以，燃料電池在太空中的價(jià)值會(huì)更高。

JAXA的佐藤（左）和坂本（右）講述削減成本的必要性

佐藤：我們的目標(biāo)是在月球建立基地并進(jìn)行長期探索，因此“降低成本”將是一個(gè)非常大的課題。除運(yùn)輸問題外，探測工作本身也一樣。月球上沒有資源，所以我們不得不讓所有東西都循環(huán)起來。通過循環(huán)和自產(chǎn)自銷，可以降低成本，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

坂本：從這個(gè)意義上說，Honda的循環(huán)可再生能源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)緊湊運(yùn)輸，使寶貴的資源得以循環(huán)使用。同時(shí)還滿足了在太空中所需的條件。因此，為了驗(yàn)證實(shí)施的可行性，Honda和JAXA開始了聯(lián)合研究。

想在有限的火箭空間內(nèi)裝載各種設(shè)備，需要實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化（圖片僅為示意圖）
(C)JAXA

月球表面的各種條件與地面完全不同。白天100℃，晚上-170℃，溫差極大；重力只有六分之一；輻射量是地面的100多倍——可以說月球表面的環(huán)境非常惡劣。在循環(huán)可再生能源系統(tǒng)的開發(fā)中也存在著意料之外的阻礙。

針生認(rèn)為與地球不同的條件成為了阻礙

針生：首先，我作為開發(fā)領(lǐng)導(dǎo)，最先著手的工作是整理哪些材料可以使用。Honda多年來一直在開發(fā)燃料電池、水電解技術(shù)，雖然積累了一些基礎(chǔ)技術(shù)，但還是需要弄清楚它們是否適用于太空。例如，在高壓的純氧環(huán)境中，各種各樣的東西都會(huì)燃燒，所以在地球上理所當(dāng)然能使用的材料在月球上就不能使用。太空領(lǐng)域與我們平時(shí)接觸的領(lǐng)域不同，一開始很難找到信息源。

福間：太空是沒有大氣的。正因?yàn)闆]有大氣，所以在接觸物體之前無法定義溫度。我們可以從數(shù)值或理論上知道月球的夜晚會(huì)變冷或者熱量不能傳遞，但是無法完全把握這種感覺。大氣使溫度變得不穩(wěn)定。這要求我必須在腦海中極大地轉(zhuǎn)變開發(fā)汽車的直觀體會(huì)。

太空環(huán)境的差異讓福間的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了變化

坂本：地面有空氣，所以可以散熱，但是在太空中只能放熱，讓燃料電池的熱量散發(fā)出去是很困難的。

針生：還有就是沒有大氣，系統(tǒng)必須處于密閉空間內(nèi)。這樣一來，在地面上理所當(dāng)然能做的事情就變得不可能了。這讓我們頗費(fèi)周折，恐怕今后也將是一個(gè)難點(diǎn)。這就是最大的不同。

福間：困難的部分和簡單的部分似乎與地球上的情況顛倒了。在地球上，空氣可以幫助我們，與此同時(shí)，空氣飄忽不定的特性也讓我們不得不多加思考。而在太空中，既有釋放后就消失的優(yōu)點(diǎn)，也有必須抑制住的部分，遇到的挑戰(zhàn)完全不同。

來自Honda的二人驚訝于地球上的常識(shí)在月球上不適用，JAXA的佐藤對(duì)此深有同感

福間：此外，火箭發(fā)射的“聲音”的影響是意料之外的。用火箭運(yùn)輸?shù)脑挘駝?dòng)和負(fù)重外，聲音的影響也很大。發(fā)射時(shí)發(fā)出的轟鳴聲足以震碎物體。聲音影響的測試讓我很驚訝。

佐藤：火箭的聲壓是F1發(fā)動(dòng)機(jī)的10倍左右。確實(shí)，發(fā)射時(shí)的負(fù)重是可以想象的，但聲音的影響或許是難以預(yù)料的。

針生：今后，意料之外的事情可能會(huì)層出不窮。遇到挑戰(zhàn)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人會(huì)很緊張，而技術(shù)人員會(huì)覺得很有趣。正因?yàn)橛刑魬?zhàn)，解決它的時(shí)候才會(huì)形成競爭力，從某種意義上說，我們非常歡迎技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在遭遇的失敗根本不是問題。

針生表示自己很享受面對(duì)的重重阻礙

福間：我骨子里是一名工程師，對(duì)新領(lǐng)域的研究與其說辛苦，不如說讓我躍躍欲試。開發(fā)汽車時(shí)沒有注意到的內(nèi)容讓我開拓了視野，是非常有趣的體驗(yàn)。

針生：只有在極其不便的太空中才會(huì)注意到平時(shí)在地球上沒有產(chǎn)生疑問的事情。在這一過程中積累的技術(shù)和信息肯定有助于地球的可持續(xù)發(fā)展。

福間：在面向太空的開發(fā)過程中，燃料電池的技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。因?yàn)閷?duì)耐久性的要求很高，所以可以應(yīng)用到各種工業(yè)用途。燃料電池的發(fā)展將不再局限于汽車。我認(rèn)為只有這樣才能更好地改變社會(huì)。

坂本：我們JAXA也希望通過太空開發(fā)來回饋人類，為人類做出貢獻(xiàn)。我再次感受到我們和Honda的初心是相同的，都朝著同樣的方向努力。

2020年11月，Honda和JAXA啟動(dòng)了聯(lián)合研究。并于2022年10月轉(zhuǎn)入研發(fā)階段。接下來將迎來什么樣的挑戰(zhàn)呢？

坂本說：“我能感受到Honda認(rèn)真對(duì)待技術(shù)的態(tài)度。”

坂本：目前的目標(biāo)是在實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證循環(huán)可再生能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)。然后在更接近太空的環(huán)境中，不斷提高技術(shù)成熟度。

JAXA筑波宇宙中心正在對(duì)研發(fā)中的燃料電池（圖片中間）進(jìn)行測試等

針生：原本以為太空是漫畫和電視里才會(huì)出現(xiàn)的內(nèi)容，現(xiàn)在竟然變成了自己的工作。剛開始感覺很不可思議，但現(xiàn)在我倒是覺得人類走向太空是理所當(dāng)然的。我們Honda提出的愿景是擴(kuò)大人類的活動(dòng)領(lǐng)域，支持并提供相應(yīng)的幫助。Honda的目標(biāo)是太空，而我的工作是讓這一目標(biāo)落地，所有的努力都是為了讓夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。我們將首先完成月球探測任務(wù)，但這并不是終點(diǎn)，而是為了擴(kuò)大人類的活動(dòng)領(lǐng)域，打磨面向未來的技術(shù)。

JAXA描繪的國際太空探索路線圖
(C)JAXA

坂本：從阿波羅時(shí)代開始，人們就已經(jīng)可以登月了，太空并不是那么遙不可及。太空到地球海平面的距離大約為100千米，差不多是從東京到沼津的距離吧？

針生：話雖如此沒錯(cuò)，但因?yàn)槭谴怪狈较虻木嚯x，所以并不簡單呢（笑）。

坂本：問題在于成本。就像阿波羅計(jì)劃一樣，過去的太空探測是關(guān)乎國家威望的一大工程，但近年來民間太空旅行也越來越多。從這個(gè)意義上來說，我認(rèn)為聯(lián)合研究所選擇的時(shí)機(jī)恰到好處。

Honda和JAXA的研究還將繼續(xù)

佐藤：美國也開始了火箭的回收再利用。如果這一做法得到普及，成本得以降低的話，普通人也更容易去太空了。與Honda一樣，我們JAXA在拓展人類活動(dòng)領(lǐng)域這一點(diǎn)上也朝著相同的方向發(fā)展。從更廣闊的角度來看，生命原本就誕生于海洋，發(fā)展至地面，再升到天空，現(xiàn)如今甚至可以前往空間站，住在太空中。因此，登月也應(yīng)該是很自然的過程。我覺得這就是人類或者說是生命的本能。

針生：到了2030、2040年，去太空逛一圈將成為理所當(dāng)然的事情吧。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們要從現(xiàn)在開始迎接挑戰(zhàn)。我認(rèn)為在發(fā)展技術(shù)之前，首先應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)這樣的心態(tài)和人才。Honda的發(fā)展史就是一部迎接挑戰(zhàn)的歷史，今后我們也希望和JAXA一起接受挑戰(zhàn)。