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  日本政府在2014年財政年度開始開發次世代發射載具---H3太空火箭,並計畫在2020年度進行首次發射。JAXA與三菱重工以日本國內發射需求和預測國際衛星發射市場數據設計開發H3火箭。在不考慮整流罩形態下設計出四種機體型態,分別是H3-30、H3-22、H3-32與H3-24。發射載具兩級段液態氫/液態氧推進劑火箭,並可選擇增加固態助推火箭來提升發射能力,火箭最大高度63公尺、第一段與第二段直徑為5.2公尺、助推段火箭直徑2.5公尺長度14.6公尺相較於H-IIB火箭其第一段長度較長而第二段則較短,總長度增加6公尺。第一段可選擇叢集二具或三具新開發的LE-9,LE-9採用無副燃燒室簡化構造的設計來降低製造成本但透過燃燒室大型化來提升性能,相較於LE-7A推力提升40公噸、真空比衝降低但海面上比衝增加,其150公噸真空推力超過Snecma的Vulcain2.1與CNSA的YF100。第二段採用一具LE-5B-3,該引擎為H-IIA/B的LE-5B-2改良型,真空比衝提高1.2秒使GTO發射能力增加約40公斤、燃燒時間增加至740秒與降低製造成本。並依任務需求選擇綑綁二具或四具固態推進劑助推火箭SRB-3SRB-3發展自H-IIA/B的SRB-A但推力與比衝有所提升,為了簡化分離結構,把"推力負荷支撐架"(thrust load strut)/"分離馬達"(separation motor)改成"分離側推裝置"(separation thruster);並取消推力向量控制把噴嘴從可動式改成固定式來降低成本,SRB-3由IHI製造。整流罩跟機體直徑都是5.2公尺但長度不同分為短版本S與長版本L兩種,S的長度是8.3公尺、L的長度達16.4公尺。
 
  H3-30是機體型態的基本型不含任何助推段火箭,沒包含酬載的總重約270公噸,第一段火箭叢集三具LE-9,在地面上推力可達373公噸,推力與總比衝都超過Delta IV第一段、接近Atlas V第一段但燃燒更有效率,H3-30主要是進行太陽同期軌道發射任務,可把超過4公噸的衛星酬載發射到高度500公里的SSO上。使用兩具固態助推火箭型態的H3可在第一段選擇使用二具或三具LE-9機體型態分別為H3-22、H3-32,後者發射能力高於前者,其中某一型態可能負責發射總重量15.5公噸的新貨物太空船HTV-X前往國際太空站的任務。H3-24L則是綑綁四具SRB-3固態火箭但第一段只使用二具LE-9(使用三具LE-9發射能力跟使用二具差異很小),沒包含酬載的總重約574公噸,其發射能力為long-coast GTO(ΔV=1500m/s)近7公噸,第二段火箭可長時間飛抵高度3.6萬公里軌道上點火再釋放衛星,發射能力超過質子號M與Falcon9 V1.2不回收重複使用型,換算成標準GTO與LEO發射能力約為10公噸與24公噸。
 
  叢集數具LE-9引擎在單段火箭上其實跟RD-170/180有異曲同工之處,前蘇聯在開發大推力火箭引擎時面臨到燃燒不穩定問題,解決對策是共用副燃燒室與單一渦輪、渦輪泵,叢集數具較小型的噴嘴燃燒室。LE-9是從擴張排放循環(expander bleed cycle)引擎LE-5B發展而來,該種循環引擎並無副燃燒室構造簡單,具有不太可能處於異常燃燒的特徵,相較於有副燃燒室引擎更適合叢集多具來達成所需的推力。
  當初H3火箭曾考慮在第二段機體使用推力與比衝更高的MB-60引擎或是叢集二具LE-5B-3,如此發射能力會更高,相信在H3火箭運作成熟後會開發第二段新機體。由於H3在不使用固態助推火箭下只依靠第一段引擎推力就能起飛,可增強成Delta IV Heavy型態也就是把第一段機體當成助推段火箭使用,綑綁兩具液態助推火箭LRB;在地面起飛時使用8或9具LE-9引擎,推力分別為996公噸與1120公噸,低地球軌道發射能力可接近40公噸。或者改成支那長征五型使用四具LRB,起飛推力達到1800公噸左右,若加上新的第二段火箭其發射能力甚至超越LEO 64公噸的Falcon9 Heavy,這才是LE-9提升日本火箭發射能力的真正潛力。在2020年代人類要建立地球月球間的繞月太空站或月球表面基地時,日本將會需要綑綁大型LRB的H3。

在1990年代開發H-IIA火箭時日本的太空機構就曾計畫H-IIA heavy,在沿用H-IIA機體下,綑綁一具LRB二具SRB-A的H-IIA-212與綑綁二具LRB二具SRB-A的H-IIA-222,每具LRB叢集二具LE-7A,前者是非對稱型火箭很難控制而開發中止;後者發射能力超過H-IIB跟H3-24相當,但使用了五具製造成本高昂的LE-7A發射費用將所費不貲加上當時H-II發射失敗為了追求可靠性,只好選擇與集中開發資源在增加第一段機體直徑的H-IIB上。

H2A系列與H2A heavy  

H3火箭採用較低成本引擎、有效率的發射處理技術並簡化發射場設施,計劃要求H3-30的發射成本降低至50億日幣,H3-24則降低至70億日幣。 

 

 

 
 

下圖的GTO發射能力是指長秒時慣性飛航GTO(delta V=1500m/s), 為H3火箭2013年的版本其直徑為4.5~5公尺。

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下圖是2015年的版本 包括各級引擎型號皆已確定,火箭第一段與第二段直徑皆為5.2公尺比H2B大不少。第二段引擎是目前LE-5B-2的改良型稱為LE-5B-3,因應第二段火箭直徑增加為5.2公尺燃燒時間從534秒增加到740秒。第一段引擎是開發多年的LE-9,

火箭可以選擇叢集2具或3具LE-9。助推火箭是目前H2A/B的SRB-A改良型真空中平均推力有220頓比目前的推力還要大 ,H3可選擇不使用助推、綑綁2具或4具SRB-3。

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三菱重工公布的H3運載火箭

2014的H-3.png                                                                   

 
 
Diagram shows 66 solid rocket motors all over the world. Japan  previously developed solid rocket morors will be used as H3 booster rocket.
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