H3 (launcher)
| H3 Space launcher | |
| |
| Všeobecné údaje | |
|---|---|
| Rodná země | Japonsko |
| Stavitel | Mitsubishi Heavy Industries |
| První let | 2021 (předpověď) |
| Období vývoje | Od roku 2014 |
| Postavení | Ve vývoji |
| Výška | 63 m |
| Průměr | 5,27 m |
| Vzletová hmotnost | 574 t |
| Podlaží | 2 |
| Odpalovací základny | Tanageshima |
| Popsaná verze | 24L |
| Geostacionární převod (GTO) | 6500 kg |
| Motorizace | |
| Ergoly | Kapalný kyslík a vodík |
| Posilovací trysky | 0, 2 nebo 4 |
| 1 st patro | 2 nebo 3 x LE-9 |
| 2 e patro | 1 x LE-5B-3 |
H3 je launcher vyvinutý japonskou vesmírnou agenturou JAXA . Cílem je nahradit z 2021hlavní japonský odpalovač H-IIA této rakety, který musí být levnější a flexibilnější k použití. Japonsko se při startu svých satelitů nechce spoléhat na zahraniční odpalovací zařízení: charakteristiky nového odpalovacího zařízení mají umožnit, aby byl konkurenceschopný na trhu komerčních startů na rozdíl od svého předchůdce, a tedy prostřednictvím míry trvalého startu snížit finanční důsledky této autonomie.
Architektura odpalovacího zařízení H3 je založena na architektuře jeho předchůdce s dvakrát tak těžkým stolem a poháněným dvěma až třemi příklady raketového motoru na kapalná paliva LE-9 , který je jednodušší a výkonnější než jeho předchůdce. Pomocné trysky jsou totožné s druhým stupněm světelného odpalovače Epsilon . Nový launcher je schopen umístit 6,5 tuny na geostacionární přenosovou dráhu ve své nejsilnější konfiguraci. Aby se udržela vyšší rychlost odpalování, byla v Tanageshimě postavena druhá odpalovací rampa . O vývoji H3 bylo rozhodnuto v roce2013 a první let je naplánován na 2021.
Historický
Kontext: zachování autonomie Japonska za nižší cenu
Raketa H-IIA , která je hlavním japonským vesmírným odpalovačem a která zahájila svou kariéru v roce2001, je považován v 2013jako technický úspěch (k dnešnímu dni bylo provedeno 23 letů, včetně pouze jednoho selhání), ale nepodařilo se mu proniknout na trh komerčních trhů kvůli jeho nákladům a určité nedostatečné přiměřenosti potřebám trhu. Dosud byly podepsány pouze dvě smlouvy o zahájení činnosti jménem telekomunikačních operátorů. Velmi nízká rychlost střelby (v průměru dva výstřely ročně) vede k prudkému nárůstu výrobních nákladů. Japonská vláda, která si přeje zachovat nezávislost Japonska v oblasti startů, ale chce snížit finanční dopad, rozhoduje včerven 2013vyvinout nový launcher, který lépe vyhovuje potřebám komerčních zákazníků. Cíle přidělené nové raketě Japonskou agenturou pro průzkum letectví a kosmonautiky (JAXA) jsou snížení výrobních nákladů na polovinu, snížení úrovně vibrací a usnadnění jejího přizpůsobení potřebám zákazníků. Nový odpalovací program proto musí být dostatečně konkurenceschopný, aby se dokázal na trhu s komerčními vypouštěními satelitů na rozdíl od svého předchůdce umístit a dosáhnout tak rychlosti střelby (a tedy i produkce), která je pravidelná a výrazně vyšší. Cílem projektu je také udržet dovednosti japonských inženýrů v oblasti odpalovacích zařízení a raketových motorů. Spouštěč H3 má nahradit H-IIA na začátku dekády 2020.
Vývoj spouštěče H3
Po dokončení specifikací pro nový launcher v Leden 2014zveřejňuje japonská kosmická agentura v únor 2014výzva k podávání návrhů na její rozvoj. Na konci března téhož roku vybrala návrh společnosti Mitsubishi Heavy Industries , historického výrobce japonských nosných raket. Vývoj rakety H3 začal v roce 2014. Japonská vesmírná agentura se také rozhodla obnovit odpalovací zařízení vytvořená před 30 lety pro debut odpalovače H-II . Japonský rozpočet na rok 2014 zahrnuje linku 7 miliard jenů (50 milionů EUR) na uvedení designu. Celkové náklady na vývoj nového odpalovacího zařízení se odhadují na 1,34 miliardy EUR. Společnost JAXA očekává, že se náklady na nový odpalovací program sníží na přibližně 50 milionů eur, zejména díky jednodušším hlavním motorům, moderní avionice a opětovnému použití druhého stupně odpalovacího zařízení Epsilon.
V blízkosti stávající odpalovací základny odpalovací základny Tanegashima je vybudována druhá odpalovací rampa, která umožňuje udržovat cílovou rychlost odpalování (10 letů / rok). Na konci roku 2018 si satelitní operátor Inmarsat vybral odpalovací zařízení H3 pro vypuštění jednoho ze svých telekomunikačních satelitů. Pohonný systém prvního stupně je testován odledna 2019 na zkušební stolici.
Technická charakteristika
Spouštěč H3, jehož první stupeň je ve srovnání se sérií H-IIA protáhlý, je vysoký 63 metrů a má průměr 5,2 metrů. Stejně jako předchozí verze zahrnuje dva stupně poháněné raketovými motory na kapalná paliva spalujícími směs kapalného kyslíku a kapalného vodíku, jakož i podpůrná paliva pro tuhá paliva. Spouštěč je schopen umístit užitečné zatížení 3 tuny na sluneční synchronní oběžnou dráhu a 6,5 tuny na geostacionární přenosovou oběžnou dráhu .
- První stupeň L-200 má průměr 5,20, délku 36 metrů a hmotnost asi 230 tun. Ve standardní verzi (nejsilnější) je poháněn třemi raketovými motory na kapalná paliva LE-9, které využívají expandér a spalují směs kyslíku a kapalného vodíku. Tento motor má nižší specifický impuls než LE-7A, který pohání H-2A, ale jeho konstrukce je jednodušší a tah všech tří motorů dohromady je čtyřikrát větší. V některých konfiguracích má scéna pouze dva motory LE-9. Provozní doba pohonu je 322 sekund.
- Spouštěč používá 0, 2 nebo 4 posilovače s pevným pohonem, aby přizpůsobil své vlastnosti užitečnému nákladu na oběžnou dráhu. Posilovač SRB-3 je odvozen z druhého stupně rakety Epsilon , dalšího japonského odpalovacího zařízení. Je dlouhý 14,6 metru, průměr 2,5 metru a hmotnost 78 tun (celkem 311 tun se 4 SRB). Jeho provozní doba je 105 sekund.
- Druhá fáze L-25 je identická s fází nainstalovanou v předchozích verzích spouštěče. Je vysoký 11 metrů, průměr 5,2 metru a hmotnost 29,5 tuny, včetně 25 tun pohonných hmot. Je poháněn jediným motorem LE-5B -2 s tahem 137,5 kN ve vakuu, který spaluje směs kyslíku a kapalného vodíku. Jeho provozní doba je 800 sekund.
- K dispozici jsou dva typy kapotáže , oba o průměru 5,2 metru: kapotáž vysoká 10 metrů pro dvě nejméně výkonné verze a jedna vysoká 16 metrů pro dvě nejvýkonnější verze.
| Verze | H3 | H-IIA | H-IIB |
|---|---|---|---|
| 1. datum letu | 2020? | 2001 | 2009 |
| Posilovací trysky | 0, 2 nebo 4 SRB (maximální tah 0 až 7 219 kN po dobu 105 s) |
2 nebo 4 SRB ( 4 119 až 8 239 kN s maximálním tahem po dobu 98 s) |
4 SRB (maximální tah 7594 kN po dobu 116 s) |
| První patro | 2 nebo 3 x LE-9 (tah 7594 kN) |
1 x LE-7A (tah 819 kN) |
2 x LE-7A (tah 1667 kN) |
| Druhé patro | 1 x LE-5B -2 | 1 x LE-5B | 1 x LE-5B-2 |
| Délka | 57–63 m | 53–57 m | 56 m |
| Průměr | 5,2 m | 4,0 m | 5,2 m |
| Mše při startu | 293 - 608 t | 285 - 347 t | 531 t |
| Tah | 3685-9683 kN | až 4913 kN | 8372 kN |
| Užitečné zatížení | až 6,5 t GTO | 10-15 t LEO 4-6 t GTO |
19 t LEO 8 t GTO |
| Náklady |
Různé verze rakety H3
H3 je spouštěč uveden v několika konfiguracích, které se liší v počtu zesilovačů do pevného hnacího plynu (0, 2 nebo 4) a počet raketových motorů LE-9 pohání první stupeň (2 nebo 3). Ostatní charakteristiky prvního a druhého stupně jsou společné pro všechny verze. Standardní verze, nejsilnější, má tři motory prvního stupně a čtyři posilovače . Existují dvě verze čelenky .
| Vlastnosti | H3-24L (standardní verze) |
H3-30S | H3-22S | H3-32L |
|---|---|---|---|---|
| Mše při startu | 608,8 t. | 293,5 t. | 449,6 t. | 541,6 t. |
| Rozměry | 63 m (v) x ∅ 5,2 m. | 57 m (v) x ∅ 5,2 m. | 57 m (v) x ∅ 5,2 m. | 63 m (v) x ∅ 5,2 m. |
| Užitečné zatížení | GTO: 6,5 t. | GTO: 2,1 t. SSO: 3 t. | GTO: 3,5 t. | GTO: 5 t. |
| Posilovací trysky | 4 x SRB | nic | 2 x SRB | 2 x SRB |
| Pohon prvního stupně | 2 x LE-9 | 3 x LE-9 | 2 x LE-9 | 3 x LE-9 |
| Víčko | 16 m (v) x ∅ 5,2 m. | 10 m (v) x ∅ 5,2 m. | 10 m (v) x ∅ 5,2 m. | 16 m (v) x ∅ 5,2 m. |
Srovnání s odpalovacími zařízeními stejné generace
Japonský launcher H3 jde do výroby zhruba ve stejném časovém období (počátek desetiletí roku 2020) jako mnoho dalších launcherů ve stejné kategorii, jejichž hlavní charakteristiky jsou shrnuty v tabulce níže.
| Užitečné zatížení | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Spouštěč | První let | Hmotnost | Výška | Tah | Nízká oběžná dráha | GTO Orbit | Další funkce |
| H3 (24L) | 2021 | 609 t | 63 m | 9 683 kN | 6,5 t | ||
| Nový Glenn | 2022 | 82,3 m | 17 500 kN | 45 t | 13 t | Opakovaně použitelná první fáze | |
| Vulcan (441) | 2021 | 566 t | 57,2 m | 10 500 kN | 27,5 t | 13,3 t | |
| Falcon Heavy (bez zotavení) | 2018 | 1421 t | 70 m | 22 819 kN | 64 t | 27 t | Opakovaně použitelná první fáze |
| Space Launch System (blok I) | 2021 | 2660 t | 98 m | 39 840 kN | 70 t | ||
| Ariane 6 (64) | 2022 | 860 t | 63 m | 10 775 kN | 21,6 t | 11,5 t | |
| OmegA (těžký) | 2021 (zrušeno) | 60 m | 10,1 t | Opuštěný projekt | |||
| Falcon 9 (blok 5 bez zotavení) | 2018 | 549 t | 70 m | 7 607 kN | 22,8 t | 8,3 t | Opakovaně použitelná první fáze |
| Dlouhá procházka 5 | 2016 | 867 t | 57 m | 10 460 kN | 23 t | 13 t | |
Reference
- (en) „ Japonsko jde vpřed s náhradou za raketu H-2A “ , na Spaceflight Now ,4. března 2014
- Martian Outpost - Výzvy při vytváření lidského osídlení na Marsu , str. 1
- (in) JAXA, „ Výběr hlavního dodavatele pro vývojové a spouštěcí služby nového národního raketometu “ ,25. března 2014
- (in) „ Japonsko přidá do druhé nosné rakety nosnou raketu H3 “ ,23. března 2018
- (in) Ben Sampson, „ První komerční zahájení japonské raketové sady H3 pro rok 2022 “ v oblasti letectví a kosmonautiky ,14. prosince 2018
- (in) Doug Messier, „ Čtvrtý test prvního stupně motoru H3 je úspěšný “ na parabolicarc.com ,26. října 2019
- (in) Caleb Henry, „ MHI říká, že vývoj rakety H3 bude na cestě do roku 2020 “ na spacenews.com ,26. června 2017
- (in) „ H3 Launch Vehicle “ na globalsecurity.org (zpřístupněno 30. prosince 2019 )
- (en) Norbert Brugge, „ H3 “ (přístup 29. prosince 2019 )
- (in) Norbert Brugge, „ H-IIA “ (přístup 29. prosince 2019 )
- (in) Norbert Brugge, „ H-IIB “ (zpřístupněno 29. prosince 2019 )
- (in) Patric Blau, „ Spouštěcí vozidlo Long 5. března “ na Spaceflight101.com (přístup 3. listopadu 2016 ) .
- (in) Norbert Brügge „ SLS “ on Spacerockets (přístup k 11. května 2019 )
- (in) Norbert Brügge „ NGLS Vulcan “ na Spacerockets (přístup 11. května 2019 )
- (in) Norbert Brügge, „ Falcon-9 Heavy “ na Spacerockets (přístup k 11. května 2019 )
- (in) Norbert Brügge, „ H-3 NGLV “ na Spacerockets (přístup k 11. května 2019 )
- (in) Norbert Brügge, „ Ariane NGL “ ve Spacerockets (přístup k 11. května 2019 )
- (in) Norbert Brügge „ BO New Glenn “ na Spacerockets (přístup k 11. května 2019 )
- Stefan Barensky, „ Bezos and Musk: Race to Gigantism “ , Aerospatium ,4. října 2016
- (in) Ed Kyle, „ Orbital ATK Launch Next Generation “ ve zprávě o vypuštění vesmíru ,31. března 2018
Bibliografie
- (en) H. Sunakawa a kol. , „ Přehled LE-X pro výzkum a vývoj “ , JAXA ,2011, str. 1-7 ( číst online )
- (en) TOKIO NARA, TADAOKI ONGA, MAYUKI NIITSU, JUNYA TAKIDA, AKIHIRO SATO, NOBUKI NEGORO a kol. , „ Vývoj Status of H3 Launch Vehicle -to soutěžit a přežít na globálním trhu s komerčními “ , itsubishi Heavy Industries Technické Review , vol. 54, n O 4,prosince 2017, str. 1-7 ( číst online )