北京时间2020年05月21日凌晨，日本HTV-9货运飞船由H2B运载火箭从从鹿儿岛县种子岛宇宙中心成功发射，飞船飞往国际空间站。HTV-9是日本HTV系列的最后一艘货运飞船，在此之后日本转向研制更先进、更经济的HTV-X货运飞船。

HTV-X为日本研制的新一代货运飞船，是基于HTV飞船深度改进提升而来，采用双舱串联构型，发射状态由下至上依次是货物舱、服务舱。该飞船高8米，最大直径4.4米，发射质量16吨，可载5.82吨货物，包括4.07吨加压货物和1.75吨非加压货物。该飞船运行在高度300∼500千米、倾角51.7度的近地轨道上，支持停靠飞行6个月，撤离空间站后还可独立飞行18个月，以支持在轨技术试验。

HTV-X货运飞船的研制目标之一就是替代HTV飞船执行国际空间站货运补给任务，用于国际空间站的大型设备、航天员生命支持货物等重要物资的运送。相较于HTV飞船，HTV-X具有成本低、运输效率高、能力全面等优点。

更低的成本。通过集约设计、精简质量和高效操作，HTV-X降低了成本。比如，HTV-X采用集约的设计，将原本分布于服务舱和货物舱的太阳能电池板、推进器及相关管道集中布置于服务舱上；基于发电功率强大的太阳翼（发电功率1000瓦，HTV为200瓦），HTV-X飞船增加了可充电电池的容量，并减少了消耗性电池的尺寸和数量，精简了飞船质量。HTV-X飞船将制造费用从HTV的200亿日元降至100亿日元。

红色区块为非加压货物示意图

更高效的运力。HTV飞船全长约10米，直径约4.4米，最大发射质量16.5吨，最大上行运力6吨。相较而言HTV-X长度减少了2米，用更小的体积实现了5.82吨货物的上行运力，这是通过调整加压货舱和非加压货舱设计实现的。HTV-X货物舱采用了货架结构设计，可以更高效地利用货物舱内的空间。同时，在推进舱的底部设计了暴露货物安装支撑系统（exposed cargo mount support system），用以搭载体积更大的非加压货物。

更全面的能力。HTV-X可以支持运输更多种类的货物。该飞船能够运输需要冷冻的货物和和需要供电的实验设备。同时，该飞船支持货物迟至发射前24小时安装，能够上行时效性要求更高的货物，比如实验样品。此前，HTV只能支持货物迟至射前80小时安装。

相较于HTV飞船，HTV-X飞船采用了较为彻底的模块化设计，其货物舱为去除附加功能的专业货物舱，服务舱则为具备独立飞行能力的综合服务舱。

更专业的货物舱。HTV飞船太阳能电池板、发动机及其推进剂管路横跨服务舱和货物舱，HTV-X则将上述部组件全部安装于服务舱上，形成更精简的货物舱，有利于更高效地利用货物舱空间，同时也会大大缩短飞船在种子岛宇宙中心的总装周期，降低总体成本，还有助于改善货运服务。

更独立的服务舱。HTV-X服务舱由通信子系统、综合控制子系统、电源子系统、推进子系统、结构子系统等众多分系统组成，功能全面，具备独立飞行执行任务的能力。基于综合服务模块的设计理念能够实现新的应用方向，如独立执行空间站舱段运输任务。

在服务舱的推进子系统中，发动机的创造性布局和巧妙的点火方案将使HTV-X飞船的推进子系统由HTV四台大型发动机转变为更简单的配置。此外，HTV推进剂容量比HTV增加30%。使HTV-X能够执行复杂的技术试验任务，并支持更多的轨道和姿态控制。

HTV-X是一型兼顾近地轨道和环月轨道补给任务的货运飞船，包含近地型HTV-X和深空型HTV-XG两个型号，其中深空型HTV-XG基于HTV替换货物舱而来，发射质量从近地型16吨降至12吨，用于执行“阿尔特弥斯”计划月球“门户”空间站的货运补给任务。

HTV-X规划使用H3运载火箭执行发射工作，其近地型使用H3-24W构型发射，H3-24W为芯一级配备2台发动机、配备4枚固体助推器、使用直径5.4米加宽型整流罩的构型，这是H3火箭运力最强配置，其近地轨道运力16吨，地球同步转移轨道运力7.9吨。基于现有运力，H3无法执行HTV-XG的发射任务，需要通过2发H3-24火箭才能完成发射任务，其中1发H3-24W将飞船发射至近地轨道，另1发H3-24S发射满载推进剂的芯二级与HTV-XG在近地轨道对接，再由芯二级将HTV-XG送入地月转移轨道。

H3F2

由于此前H3运载火箭研制工作因为发动机问题延后了数年以及首飞失败，HTV-X飞船的发射工作一再推迟。世界时2024年2月17日，H3运载火箭第2次发射成功实施，为等待火箭的HTV-X飞船的首飞提供了保障。按照计划，2024年第4季度HTV-X1货运飞船将由H3-24W火箭发射前往国际空间站，为空间站执行常规补给任务，这将是时隔超过4年后日本再度向空间站发射飞船。

作者：木兰星舟