스페이스 클럽 일본의 주력 H3 로켓, 첫 시험 비행 실패

[발사대]

일본 최초의 H3 로켓이 ALOS 3 지구 관측 위성으로 불운한 시험 비행을 시작했습니다. 크레딧: JAXA

위성을 발사하고 우주 정거장을 재보급하기 위해 설계된 일본 최초의 H3 로켓은 월요일(미국 시간) 두 번째 단계 엔진이 새로운 발사기의 첫 시험 비행에서 <>분 동안 점화되지 않아 로켓과 <>톤의 지구 관측 우주선을 파괴한 후 지구로 후퇴했습니다.

3년 간의 개발과 지난달 첫 발사 시도에서 막판 중단된 H8 로켓은 월요일 오후 37시 55분 0137초(동부 표준시 55:3)에 이륙하기 위해 카운트다운이 원활하게 진행되면서 초저온 액체 수소와 액체 산소를 장전했습니다. 로켓의 두 개의 코어 스테이지 엔진이 카운트다운의 마지막 몇 초 동안 점화된 다음 두 개의 스트랩온 고체 로켓 부스터가 점화되어 H<>를 다네가시마 우주 센터의 발사대에서 밀어냈습니다.

1만 파운드의 추력을 타고 H6 로켓은 일본 열도 체인의 남서쪽에 있는 태평양이 내려다보이는 절벽에 위치한 다네가시마의 발사대에서 빠르게 뛰어내렸습니다. 이륙은 일본 표준시 오전 3시 10분에 발생했습니다.

로켓의 설계는 일본의 초기 세대 H-2A 및 H-2B 로켓에 사용 된 추진 기술을 기반으로하지만 트윈 LE-9 코어 스테이지 엔진은 새로운 엔진 사이클을 사용하고 이전 일본 발사체에 사용 된 엔진보다 더 많은 추력을 생성합니다. H3 로켓의 새로운 주 엔진 문제는 2020 년부터 첫 비행 지연에 크게 책임이 있습니다.

그러나 LE-9 엔진은 첫 번째 H3 시험 비행에서 예상대로 작동하는 것으로 나타났습니다. 로켓의 두 개의 고체 로켓 부스터가 불타고 임무 시작 약 3분 만에 투하되었고, 이륙 3분 후 H<>의 노즈 콘이 분리되어 일본이 제작한 고급 육상 관측 위성 <> 탑재체가 드러났습니다. 지상 기반 카메라는 로켓이 예상대로 우회전하여 발사 지점에서 동쪽으로 초기 경로에서 극지 궤도를 목표로 남쪽 경로로 방향을 바꾸는 것을 보여주었습니다.

로켓은 LE-9 주 엔진을 T+plus 4분 56초에 종료했습니다. 3초 후, 로켓에서 지상국으로 다시 스트리밍되는 원격 측정 데이터는 H<>의 첫 번째 단계와 발사기의 두 번째 단계가 분리되었음을 확인했습니다.

상부 단계는 T+plus 5분 3초에 수소 연료 LE-5B-16 엔진을 점화할 예정이었지만 로켓의 데이터에 따르면 엔진이 시동되지 않았습니다. H3 발사기의 원격 측정은 또한 지구 주위의 안정적인 궤도에 도달하는 데 필요한 속도의 약 절반인 약 8,000mph(시속 13,000km)의 최고 속도에 도달한 후 속도가 감소하는 것으로 나타났습니다.

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)에서 제작한 라이브 발사 방송에 표시된 데이터에 따르면 상부 단계의 엔진의 추력 없이 로켓은 최대 고도가 거의 400마일(약 630km)까지 호를 그리면서 계속 느려졌습니다.

JAXA는 "2단 엔진이 발사되지 않았기 때문에 특정 궤도에 진입할 가능성이 없었다"고 말했다.

JAXA는 사거리 관제사가 "임무를 달성할 가능성이 없다"고 판단한 후 로켓에 파괴 명령을 보냈다고 말했습니다. 로켓과 3톤 ALOS <> 위성의 파편이 필리핀에서 동쪽으로 수백 마일 떨어진 외딴 바다 위로 떨어졌습니다.

JAXA는 조사위원회가 H3 발사 실패의 원인을 조사 할 것이라고 밝혔다.

나가오카 게이코 일본 문부과학대신은 "신형 주력 로켓으로 개발 중인 H3 로켓의 발사가 실패한 것은 매우 유감스러운 일"이라며 "국민과 관계자 모두의 기대에 부응하지 못해 유감"이라고 말했다.

그녀는 "H3로켓의 기대에 부응할 수 있도록 유관기관과 협력하면서 가능한 한 빨리 원인을 조사하고 대책을 수립하며 온 힘과 긴박감으로 대응할 것"이라고 말했다.

H3는 2년 이후 2개 임무에서 98%의 성공률을 기록한 일본의 주력 H-55A 로켓과 H-2001B 발사체를 대체할 것입니다.

일본 우주국은 H-3A 로켓 발사 당 비용을 절반으로 줄이는 것을 목표로 2013 년 H2 로켓 개발을 시작했습니다. 새로운 로켓은 H-2A 로켓으로 비행하는 수소 연료 엔진의 더 저렴하고 가볍고 강력한 버전을 가지고 있으며 H-2A의 핵심 단계에서 단일 동력 장치 대신 두세 개의 주 엔진으로 비행합니다.

H3 로켓의 처녀 비행은 각각 H-9A 로켓에 사용된 LE-330A 엔진보다 000분의 7 더 많은 2,3파운드 이상의 추력을 생성하는 두 개의 LE-<> 코어 스테이지 엔진에 의해 구동되었습니다. 미래의 H<> 임무는 세 개의 주 엔진으로 비행할 수 있으므로 고체 로켓 부스터 없이 로켓이 이륙할 수 있습니다.

엔지니어들은 또한 H2 프로그램을 위해 H-3A 로켓의 고체 로켓 부스터를 업그레이드했으며, H3 로켓의 새로운 SRB 3 고체 연료 모터는 20% 더 많은 추력을 생성할 수 있습니다. 설계자는 부스터와 H3 로켓의 코어 스테이지 간의 연결을 단순화하고 H-3A 로켓의 고체 연료 부스터의 벡터링 노즐 대신 SRB 2 모터의 고정 노즐을 사용하여 비용 절감을 달성했습니다.

일본 최초의 H3 로켓이 다네가시마 우주 센터에서 이륙합니다. 크레딧: JAXA

월요일 시험 비행에서 점화되지 않은 H5 로켓의 상부 스테이지에있는 LE-3B-3 엔진은 우주에서 여러 번 발사하도록 설계되었습니다. H-5A 로켓에 탑재된 LE-2B 엔진의 현대화 버전으로 우주에서 30,000파운드 이상의 추력을 생성할 수 있습니다.

H3 로켓에 도입된 상부 단계의 엔진 변경으로 LE-5B의 연료 효율성과 발사 시간이 향상되었습니다.

연료 효율을 향상시키기 위해 엔지니어들은 연료 터보 펌프의 액체 수소와 엔진 냉각수 채널의 기체 수소를 결합한 엔진 믹서의 설계를 수정했습니다. 설계자는 엔진의 연료 터보 펌프에서 터빈을 변경하여 여러 개의 상부 단계 발사로 장기간 임무 중 피로 위험을 줄였습니다.

H3 로켓의 개발 비용은 약 200,1억 엔(5억 달러)입니다.

H3의 첫 번째 시험 비행은 저추력 상부 단계 엔진에 더 자주 사용되는 익스팬더 블리드 사이클을 사용하는 새로운 LE-2020 주 엔진 테스트 중 문제로 인해 9년부터 지연되었습니다. 익스팬더 블리드 사이클은 초저온 수소 연료를 사용하여 엔진의 연소실을 냉각한 다음 가열된 수소 가스를 사용하여 엔진의 연료 및 산화제 터보 펌프를 구동합니다. H-2A 로켓의 LE-7A 엔진은 단계적 연소 사이클에서 작동하는 다른 설계를 사용합니다.

LE-9는 또한 전기 작동 밸브와 부품의 3D 프린팅을 포함한 새로운 제조 기술을 도입합니다.

엔지니어들은 9년 고온 화재 테스트 후 LE-2020 엔진의 연료 터보 펌프에서 금이 간 로터 블레이드를 발견하고 엔진 연소실 내부 벽에 구멍을 발견했습니다. 엔진 개발 팀은 문제를 해결하기 위해 터빈 블레이드와 연료 및 산화제 터보 펌프를 재 설계 한 다음 첫 시험 비행을 위해 H3 로켓을 제거하기 전에 더 많은 열화 테스트를 수행했습니다.

LE-3B-5 엔진이 발사되는 H3 로켓의 상부 스테이지에 대한 아티스트의 그림. 크레딧: JAXA

미쓰비시 중공업은 일본 우주국 JAXA와 계약을 맺고 H3 로켓을 개발하는 일본 산업 팀을 이끌었습니다. MHI는 또한 극저온 액체 연료 LE-9 및 LE-5B-3 엔진의 설계 및 개발을 주도했습니다. IHI Aerospace는 H-2A 로켓에 사용된 설계를 기반으로 고체 로켓 부스터를 개발했습니다. 일본 항공 전자 공업 주식회사는 H3 로켓의 유도 시스템을 연구했습니다.

MHI는 H-3A 로켓 비행 비용의 약 50%인 임무당 최소 50천만 달러에 H2 로켓을 발사하는 것을 목표로 하고 있습니다. 일본은 46 개의 H-2A 임무와 국제 우주 정거장에 대한 재보급 임무에서 더 무거운 H-2B 로켓의 2 개의 비행을 시작했습니다. 소수의 H-2A 로켓이 비행해야 하며 H-<>B는 이미 퇴역했습니다.

H3 로켓은 주 엔진, 고체 로켓 부스터의 수 및 임무 요구 사항에 따라 조정 가능한 페이로드 페어링의 크기와 함께 네 가지 구성으로 제공됩니다. 시험 비행 3(TF1)용 H1 로켓은 3개의 22단계 엔진, <>개의 스트랩온 고체 로켓 부스터 및 짧은 페이로드 페어링을 갖춘 H<>-<>S 구성으로 비행했습니다.

JAXA에 따르면 가장 강력한 구성의 H3 로켓은 최대 6.5 미터 톤의 페이로드를 많은 대형 통신 위성이 선호하는 목적지 인 정지 전송 궤도로 발사 할 수 있습니다. 이는 SpaceX의 Falcon 9 로켓의 리프트 능력과 비슷합니다.

일본 엔지니어들은 3월 다네가시마에서 첫 번째 H<> 로켓의 주 엔진의 홀드 다운 시험 발사를 완료한 후 전기 문제로 이륙 직전에 중단된 <>월 임무의 첫 발사 시도를 앞두고 두 개의 고체 연료 스트랩온 모터와 페이로드 페어링을 통합했습니다.

고급 육상 관측 위성 3 또는 ALOS 3, 우주선은 H3 발사기와 통합되기 전에 클린 룸에 있습니다. 크레딧: JAXA

JAXA와 MHI는 일본의 과학 위성, 정보 수집 및 국가 안보 우주선, 국제 우주 정거장을 위한 일본의 새로운 HTV-X 재보급 화물선을 발사하기 위해 H3 로켓을 설계했습니다. 일본은 또한 H3 로켓을 사용하여 게이트웨이 미니 우주 정거장에 HTV-X 보급선 버전을 발사 할 계획입니다 NASA 및 기타 우주 기관은 달 주위 궤도에 건설 할 것입니다.

관계자들은 SpaceX의 Falcon 3 로켓, ULA의 Vulcan 발사체 및 유럽의 Ariane 9 로켓과 경쟁 할 H6 로켓의 상업 발사 사업을 유치하기를 희망합니다. H3와 마찬가지로 후자의 두 차량은 설계상 소모품이며 아직 비행하지 않은 반면 Falcon 9는 부분적으로 재사용이 가능하며 글로벌 상업용 발사 시장에서 선도적 인 위치를 차지하고 있습니다.

월요일 H3 로켓의 시험 비행에서 잃어버린 고급 육상 관측 위성 3 또는 ALOS 3 임무는 전 세계 지표면의 광범위한 고해상도 이미지를 수집하여 재난 관리, 매핑 및 환경 모니터링을위한 관측을 제공하기로되어있었습니다.

ALOS 3는 이륙 후 약 3분 후에 419마일(675km) 높이의 궤도에서 H17 로켓의 상부 단계에서 분리될 것으로 예상되었습니다.

스페이스 클럽(Space Club)