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H2A(H-IIA)是由日本自主開發的太空火箭,屬於捆綁式兩段火箭,直徑4公尺高度53公尺,第一段與第二段有一台液態氫氧引擎;此外安裝四台固態推進劑助推火箭SRB-A的204型是發射能力最高的型號。H2A除了負責日本政府所主導的各種衛星發射外,也負責將衛星送至靜止軌道(地球同步軌道)的商業火箭發射;H2A系列由三菱重工為宇宙航空研究開發機構(JAXA)所建造,發射地點在種子島宇宙中心。
 
静止轉移軌道(GTO) 發射能力 6公噸
長秒時慣性飛行靜止轉移軌道(long-coast GTO ) 發射能力 4.6公噸  
靜止軌道(GEO)發射能力 3公噸             
低地球軌道(LEO) 發射能力 15公噸                                                                                                    
國際太空站軌道(HTV軌道;傾斜角度51.6度軌道) 發射能力 12公噸
 
 
H2A火箭的長秒時慣性飛行
  在北緯30度左右的種子島宇宙中心發射H2A運載火箭,衛星酬載與火箭在高度250公里處分離後,衛星以自身推進劑點火以每秒1800公尺速度進入靜止軌道,與在赤道附近發射的亞利安五火箭相比,衛星被火箭送入高度250公里處後,可以每秒1500公尺速度進入靜止軌道,這每秒300公尺的差距會讓種子島發射的靜止軌道衛星運作壽命變短。所以日本沒有發射外國客戶靜止軌道衛星實績,之前H2A火箭大多發射日本政府衛星或是外國客戶衛星只是伴隨的酬載而已。針對此劣勢改良火箭上面級在軌道上長時間飛行、把衛星送到靜止軌道附近讓衛星也可以每秒1500公尺速度進入軌道是這次H2A火箭與之前的不同處,至於其他助推段與第一段則沒有改變。多年來位在高緯度發射場的俄羅斯質子號也同樣採取火箭上面級長秒時慣性飛行來提高衛星使用壽命,而擁有最多的靜止軌道衛星商業發射實績
  2015年11月由LE-5B提供推力的第二段火箭成功運送4.9公噸的加拿大 Telstar 12 Vantage通信衛星到靜止轉移軌道---環繞地球的橢圓軌道是衛星前往高度3.6萬公里圓形靜止軌道的航點(waypoint)。在釋放衛星前LE-5B共點火三次,比之前的GTO任務多了第三次點火,第三次點火在南美洲上方3.4萬公里處進行,第二段火箭引擎第二次燃燒停止至第三次燃燒點火之間火箭進行長秒時慣性飛行,火箭飛行時間從原本不到30分鐘變成超過4小時讓衛星軌道更接近靜止軌道與提升近地點軌道高度。其靜止轉移軌道變成遠地點3.6萬公里、近地點2700公里的橢圓軌道 傾斜角度降低為20度左右。這種軌道表示衛星不需燃燒多少自身的推進劑就可抵達最後的運作位置也就是有更長的使用壽命。與衛星分離後H2A 204的第二段火箭進行了碰撞規避的軌道變動讓低溫推進劑槽進入"墓地軌道"(graveyard orbit:在靜止軌道外側的軌道)以免成為太空垃圾損害靜止軌道衛星,這也讓美國內華達州、亞利桑那州、新墨西哥州與鄰近其他州的天文觀察家拍下許多被第二段火箭噴出的推進劑照亮的雲層照片。

日本工程師修改H2A的第二段火箭來進行長秒時慣性飛行,修改的費用由JAXA出資共花費七千五百萬美金,改良的部分有:

1.第二段火箭的液態氫燃料槽外殼塗上白色隔熱層來反射太陽光減少燃料蒸發。

2.長秒時慣性飛行期間太陽光只照射在火箭的同一側時,該側的溫度會急遽上升導致設備故障,為此須改變火箭姿勢並緩慢轉動來減少陽光照射、分散熱度。

3.增加大容量的鋰離子電池來替長秒時慣性飛行的火箭提供電力。

4.火箭搭載長距離通信用高利得天線來確認遠在靜止軌道附近的機體狀況。
5.為了更準確地進入軌道使用LE-5B引擎的60%節流推力。
6.使用蒸發的液態氫給輔助引擎燃燒以進行姿態調整。
7.長時間飛行後剩下少量推進劑時有必要讓推進劑免於攪動保持在推進劑槽底部以讓火箭加速。

8.改進LE-5B的渦輪泵冷卻系統增加氣門驅動來減少液態氧消耗量。

 

  H2A 204直接把衛星送進靜止軌道(GEO)的發射能力約3公噸,無法滿足當今4.5~5公噸重通信衛星、氣象衛星的發射要求;質子號、Falcon V1.1與長征3B等發射載具也有同樣困難,除非發射較小型輕量化衛星。若H2A204未升級而直接用來發射靜止軌道衛星,則長秒時慣性飛行GTO發射能力只有2公噸多也同樣無法發射大型衛星,改良升級後發射能力增加為近5公噸有其必要性,前面提到在赤道附近發射的亞利安5只需飛行30幾分鐘就可以釋放衛星,所以該發射載具可以一次發射二顆分別重4.5~5公噸重的大型衛星並以每秒1500公尺速度進入GEO,這是亞利安5比起其他載具的最大優勢。但亞利安5的缺點是發射費用最高昂需透過補貼方式壓低費用;日本政府刻意讓日圓走貶,2013年加拿大Telesate公司支付九千萬美金給MHI發射通信衛星;最近長征3B發射經濟發展較落後國家的衛星則是透過支那銀行貸款給這些國家資金來進行,可以說拿支那人民的存款來支應外國的發射,這都算是針對美國Falcon V1.1打出的價格戰。

 

 

第二段火箭塗上白色隔熱層是與之前同型火箭外觀上最大的不同

2015年的H2A最強力型204  

 

H2A首次發射外國民間公司衛星(商業發射)影片

 

 


H2A204發射能力勝過中國長征3B與2F 技術層次更高,發射的ETS-8衛星重量為5.8公噸是日本最大的靜止軌道衛星 

 

 

 H2A系列中推力最大的204
                                                                                                                                                                           

        
 
 
 
 
 
                                                                




 
 
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    小比爾 發表在 痞客邦 留言(1) 人氣()