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宇宙開発利用

(1) H-Ⅰロケット

第三章 日本の輸送系技術の発展 3.H系ロケット

1.実施に至った経緯

 N-ⅠN-Ⅱロケットにより実用衛星打上げ能力を獲得したが、海外からの技術導入にはブラックボックス等の制約が存在していたため、N-Ⅱロケット打上げ前後から純国産ロケット開発への声が高まっていた。自主技術の比率を高めるとともに、80年代後半の衛星打上げ需要に対応したロケットとして、1981年(昭和56年)より本格的な開発が始まった。

2.プロジェクトの目的と目標

 N-ⅠN-Ⅱの開発で得られた成果をもとに以下を目的とした。

  • 昭和60年代に打上げが予定されている重さ500kg以上の静止衛星を打ち上げる能力を有するロケットを開発すること。
  • H-Ⅱロケット、軌道間輸送機、その他1990年以降に必要とされる宇宙輸送系の技術の基盤を蓄積すること。

3.実施内容

 H-ⅠロケットはN-Ⅱロケットと同様の3段式で、第1段、第2段が液体ロケット、第3段が固体ロケットである。

  • 3段式(液体・液体・固体)
  • 全長:40.3m
  • 第1段外径:2.4m
  • 打上げ能力:低軌道 約2,200kg、静止軌道 約550kg

 N-Ⅱロケットと比較すると、主として第2段の差により全長で約5m、全重量で約5t増加している。打上げ能力は静止トランスファ軌道へ1,100kgで、静止衛星約550kgが打上げ可能である。

  • 第1段は基本的にN-Ⅱロケットと同等であり、MB-3エンジンを用い、推進薬は液体酸素とケロシン(RJ-1)である。誘導システムが異なるため、関連の制御機器が異なるほか、取り付け位置等に若干の変動がある。
  • 制御用の2基のバーニヤエンジンもN-Ⅱロケットと同様で、1段、2段分離まで燃焼を続けロケットの姿勢を保持する。
  • また固体補助ロケットはN-Ⅱロケット同様、米国サイオコール社のキャスターⅡを国産化したもので9本装着する。因みに3000シリーズ以降のデルタロケットではさらに大型化して性能向上を図ったキャスターⅣを用いている。
  • 第2段推進系は再着火能力を有する液酸/液水のLE-5エンジンと推進薬を供給するタンク系(推薬貯蔵量8.7t)から構成されている。それに加えて誘導装置や電波機器からなるガイダンス・セクションと姿勢制御用ガスジェット装置を装備している。液酸/液水系エンジンの再着火はN-Ⅱロケット第2段のNTO/A-50系のエンジンに比し格段に難しいが、再着火能力があれば、2段式ロケットによる衛星の打上げを始め、ロケット構成の自由度、多様なミッションへの対応等多くの面で有利になるため、あえて採用された。
  • 推進薬タンクは、アルミ合金製のアイソグリッド構造の一体型タンクで、酸素側と水素側は共通隔壁により仕切られる。共通隔壁はFRP製ハニカムとアルミ合金のサンドイッチ構造で、内部を真空に引いて断熱効果をもたせてある。
  • エンジン燃焼中の機体のピッチ・ヨーの姿勢制御は油圧装置によるエンジンのジンバリングによって行われる。燃焼中のピッチ・ヨーを除く制御はヒドラジンを推進薬とするガスジェット装置により行われる。
  • 第3段固体ロケットとしてはN-Ⅱロケットまでは米国サイオコール社からの購入品が用いられたがH-Ⅰロケットについては、自主開発された。第3段は固体モータの他、スピンテーブル、モータ結合部(MAF)、衛星分離部(PAF)等で構成される。第3段モータは衛星を軌道に投入するロケットであり、その性能の良否は打上げロケットの能力に大きく影響する。そのため高性能推進薬を用いるとともに、モータの形状を最も推進薬の装填率の高い球形に近い形状とした。
  • H-Ⅰロケットの慣性誘導装置は、第2段ロケットの上部のガイダンス・セクションにその主要部を搭載して、第1段及び第2段の制御を行う。慣性センサユニットに内蔵しているジャイロと加速時計は、ロケットの姿勢角と加速度を検知して、そのデータを慣性誘導計算機に入力する。慣性誘導計算機は、航法計算、誘導計算を行い制御信号を出力する。制御信号はデータ・インタフェース・ユニットからそれぞれ第1段、第2段の制御電子機器を経由して、第1段ではメインエンジン、バーニヤエンジンのジンバル制御を、第2段ではLE-5エンジンのジンバル制御とガスジェットのON-OFF制御を行ってロケットを所定の目標に誘導する。また、誘導計算機は飛行時の主要イベントを検知して搭載機器の作動制御を行う。レートジャイロパッケージは、姿勢角各速度を検出し、誘導計算機に送り制御の安定化を図る。

1号機(H15F)

 1986年(昭和61年)8月13日 H-Ⅰロケット(2段式)の性能確認、及び測地実験衛星「あじさい」(EGS)アマチュア衛星「ふじ」(JAS-1)磁気軸受フライホイール実験装置「じんだい」(MABES)の打上げに成功。

2号機(H17F)

 1987年(昭和62年)8月27日 H-Ⅰロケット(3段式)試験機の性能確認、及び技術試験衛星Ⅴ型「きく5号」(ETS-Ⅴ)の打上げに成功。

3号機(H18F)

 1988年(昭和63年)2月19日 通信衛星3号「さくら3号-a」(CS-3a)打上げ成功。

4号機(H19F)

 1988年(昭和63年)9月16日 通信衛星3号「さくら3号-b」(CS-3b)打上げ成功。

5号機(H20F)

 1989年(平成元年)9月6日 静止気象衛星4号「ひまわり4号」(GMS-4)打上げ成功。

6号機(H21F)

 1990年(平成2年)2月7日 海洋観測衛星1号b「もも1号-b」(MOS-1b)伸展展開機能実験ペイロード「おりづる」(DEBUT)アマチュア衛星1号-b「ふじ2号」(JAS-1b)打上げ成功。

7号機(H22F)

 1990年(平成2年)8月28日 放送衛星3号「ゆり3号-a」(BS-3a)打上げ成功。

8号機(H23F)

 1991年(平成3年)8月25日 放送衛星3号「ゆり3号-b」(BS-3b)打上げ成功。

9号機(H24F)

 1992年(平成4年)2月11日 地球資源衛星1号「ふよう1号」(JERS-1)打上げ成功。

4.成果

 1986年(昭和61年)8月の1号機による測地実験衛星「あじさい」アマチュア衛星「ふじ」及び磁気軸受フライホイール実験装置「じんだい」の打上げから、1992年(平成4年)2月の9号機による地球資源衛星「ふよう1号」まで、9回の打上げに成功した。

お問合せ先

研究開発局参事官(宇宙航空政策担当)付

(研究開発局参事官(宇宙航空政策担当)付)

-- 登録:平成23年02月 --