本田技術研究所
先進動力單元·能源研究所 Chief Engineer

針生 榮次

2004年入職。進入公司以來，針生榮次一直從事高壓水電解技術的研究和應用該技術的Power Creator的開發(fā)工作。自2019年起擔任“循環(huán)可再生能源系統(tǒng)”的總體統(tǒng)括及開發(fā)負責人。

本田技術研究所
先進動力單元·能源研究所 Assistant Chief Engineer

福間 一教

1999年入職。進入公司以來，福間一教一直從事車用燃料電池系統(tǒng)的組件設計和系統(tǒng)設計工作。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)項目負責人，負責技術領域的匯總工作。

日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA）
國際宇宙探測中心宇宙探測系統(tǒng)技術小組小組長

佐藤 直樹

1988年加入宇宙開發(fā)事業(yè)團（現(xiàn)JAXA）。1990年至2006年負責國際空間站的開發(fā)。之后參與國際宇宙探測計劃，負責載人探月的總體方案和任務匯總。

日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA）
載人航天技術部門載人航天技術中心主任研發(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)動機。研究生畢業(yè)后，在航空公司工作了13年。之后，在JAXA的載人航天技術部門主要負責循環(huán)可再生能源系統(tǒng)的開發(fā)。

2020年11月，Honda和JAXA啟動了“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”項目？

進行月球探測時，循環(huán)可再生能源系統(tǒng)會產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的正式委托進行研發(fā)。
Honda原本以打造無碳汽車為目標，不斷打磨氫能相關技術，如電解水之后產生氫氣和氧氣的“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反應產生電和水。將水再次電解產生氫氣和氧氣，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)電解水之后產生氫氣和氧氣，燃料電池系統(tǒng)利用產生的氫氣和氧氣發(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。2018年左右，在探討能否將這項技術應用于其他領域時，“太空”這一關鍵詞被提了出來。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，所以當有人提到太空的時候，我感到很困惑，但正是因為這一契機才有了現(xiàn)在的局面。之后，研究太空發(fā)展領域的工作步入正軌，并決定啟動新項目。

福間：我當時也在場，覺得“簡直就是天馬行空”（笑），因為那時我只關注汽車和地面。這想法太新穎了，我需要腦筋轉個彎才能跟上。

福間（左）和針生（右）驚訝于他們參與了太空開發(fā)

坂本：從那時開始，我們JAXA也在進行水電解系統(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的技術很有魅力，因為它能夠以緊湊的形式儲存氫氣。

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)的關鍵詞。我們的使命就是減輕產品的重量。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)百億日元的運輸成本。所以，燃料電池在太空中的價值會更高。

JAXA的佐藤（左）和坂本（右）講述削減成本的必要性

佐藤：我們的目標是在月球建立基地并進行長期探索，因此“降低成本”將是一個非常大的課題。除運輸問題外，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)和自產自銷，可以降低成本，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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

想在有限的火箭空間內裝載各種設備，需要實現(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)領導，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，雖然積累了一些基礎技術，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燃燒，所以在地球上理所當然能使用的材料在月球上就不能使用。太空領域與我們平時接觸的領域不同，一開始很難找到信息源。

福間：太空是沒有大氣的。正因為沒有大氣，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變開發(fā)汽車的直觀體會。

太空環(huán)境的差異讓福間的認識產生了變化

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。這樣一來，在地面上理所當然能做的事情就變得不可能了。這讓我們頗費周折，恐怕今后也將是一個難點。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，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，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在月球上不適用，JAXA的佐藤對此深有同感

福間：此外，火箭發(fā)射的“聲音”的影響是意料之外的。用火箭運輸?shù)脑?，除振動和負重外，聲音的影響也很大。發(fā)射時發(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)動機的10倍左右。確實，發(fā)射時的負重是可以想象的，但聲音的影響或許是難以預料的。

針生：今后，意料之外的事情可能會層出不窮。遇到挑戰(zhàn)，項目負責人會很緊張，而技術人員會覺得很有趣。正因為有挑戰(zhàn)，解決它的時候才會形成競爭力，從某種意義上說，我們非常歡迎技術方面的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在遭遇的失敗根本不是問題。

針生表示自己很享受面對的重重阻礙

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

針生：只有在極其不便的太空中才會注意到平時在地球上沒有產生疑問的事情。在這一過程中積累的技術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，燃料電池的技術也得到了進一步的發(fā)展。因為對耐久性的要求很高，所以可以應用到各種工業(yè)用途。燃料電池的發(fā)展將不再局限于汽車。我認為只有這樣才能更好地改變社會。

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。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啟動了聯(lián)合研究。并于2022年10月轉入研發(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認真對待技術的態(tài)度?！?/p>

坂本：目前的目標是在實驗室中驗證循環(huán)可再生能源系統(tǒng)的基礎技術。然后在更接近太空的環(huán)境中，不斷提高技術成熟度。

JAXA筑波宇宙中心正在對研發(fā)中的燃料電池（圖片中間）進行測試等

針生：原本以為太空是漫畫和電視里才會出現(xiàn)的內容，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然的。我們Honda提出的愿景是擴大人類的活動領域，支持并提供相應的幫助。Honda的目標是太空，而我的工作是讓這一目標落地，所有的努力都是為了讓夢想照進現(xiàn)實。我們將首先完成月球探測任務，但這并不是終點，而是為了擴大人類的活動領域，打磨面向未來的技術。

JAXA描繪的國際太空探索路線圖
(C)JAXA

坂本：從阿波羅時代開始，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，但因為是垂直方向的距離，所以并不簡單呢（笑）。

坂本：問題在于成本。就像阿波羅計劃一樣，過去的太空探測是關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。從這個意義上來說，我認為聯(lián)合研究所選擇的時機恰到好處。

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在拓展人類活動領域這一點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然的事情吧。為了實現(xiàn)這一目標，我們要從現(xiàn)在開始迎接挑戰(zhàn)。我認為在發(fā)展技術之前，首先應當培養(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)。