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日本尺寸最大的新一代旗舰型运载火箭H3再次发射失败,重创日本航天发展信心。根据日本文部科学省的最新消息,由日本宇宙航空研究开发机构和三菱重工联合研发制造的H3型运载火箭在12月22日再次发射失败。
由于这款火箭是日本2025年之后航天发射所依赖的主力运载火箭,所以此次失败对日本未来航天探索事业的打击可想而知。
按照相关报道的说法,此次发射的H3火箭是该系列的第8发,搭载1枚导航定位卫星。火箭升空之后,第二级工作出现异常,导致未能把卫星送入预定轨道,此次发射宣告失败。
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(日本H3运载火箭发射失败)
H3运载火箭是日本新一代运载火箭
H3型火箭在日本航天的地位是非常重要的,它是日本首枚商业运载火箭,也是新一代旗舰火箭。此前日本H2运载火箭因为成本高昂,无力与美国太空探索公司的猎鹰9运载火箭竞争,因此才有了H3运载火箭项目。
不过相比于可重复使用的猎鹰9,H3仍然是一次性使用的运载火箭,采用液氢/液氧发动机。从发射成本上来说,H3仍然无法与猎鹰9竞争,它的继续研发和制造,很大程度上是为了保住日本航天工业,让其火箭发展和制造不至于断代。
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(H3是H2运载火箭的升级换代型号)
H3运载火箭长度大约60米,直径为5.2米,是日本尺寸最大的火箭,比我国的长征五号运载火箭的芯级还要粗和高,长征五号芯级长度57米,直径5米。但是其发动机和助推器都不如长征五号,所以运力比长征五号低很多。
H3运载火箭的运载能力分别为地球同步轨道6.5吨,近地轨道16吨,太阳同步轨道4吨。而长征五号的地球同步轨道运力14.5吨,近地轨道运力25吨,远超H3型火箭。
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图:长征五号的芯级尺寸小于H3
H3型火箭的运力实际上与我国的长征7号火箭比较接近,不过长征7号比它细很多。根据公开数据,长征7号全长约53米,芯一级直径3.35米,近地轨道运力14吨,比H3的16吨稍小,但是太阳同步轨道运力5.5吨,超过H3型火箭的4吨。
而且如果搭载远征1甲上面级,长征7号的太阳同步轨道运力可以提升到9.5吨,远超H3型火箭。
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图:H3的运力只与长征7号接近
H3运载火箭在2011年启动研发,原计划在2020年进行首次发射,但是研制工作遇到挫折,例如一级发动机涡轮叶片出现裂纹和穿孔等,首次发射不得不推迟到2022年。
不过该火箭在2022年2月17日的首次发射还是出现了故障,由于固体火箭助推器未能点火,不得不紧急中止发射,之后到3月17日,再次发射,虽然成功升空,但是第二级启动失败,导致任务失败。
截止2025年底,日本H3运载火箭总共发射了7发,5次成功,2次失败,成功率为71%。这个成功率与我国的长征7号相比,就太低了,长征7号至今已发射10次,全部成功,成功率100%。
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H3的第二级火箭发动机或存在重大技术缺陷
外界注意到H3运载火箭此次故障出现在第二级火箭发动机上面,而这其实是H3火箭第二级第三次出现故障了,之前首次发射失败就是因为第二级故障,而第4发曾经也因为二级发动机故障而推迟发射,最终侥幸成功。总共发射7次,结果3次二级出现故障,如此高的故障率让人震惊,外界怀疑前几次检讨可能根本没有找出真正的问题所在。
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(H3的二级火箭发动机至少出现了三次重大故障)
根据日本方面提供的资料,H3运载火箭第二级采用LM-5B-3液氢/液氧发动机,真实推力大约为14吨。这款发动机其实是H2运载火箭的LM-5B-2的改进型,主要是提高比冲、工作时长和降低燃料消耗,以增强发射地球同步轨道卫星的能力。
理论上,LM-5B-3的工作时间要达到4分钟以上,但此次发射只工作了1分钟左右就关机了。从现在来看,LM-5B-3火箭发动机应该存在重大技术缺陷,不然故障不会如此之高。
从H3火箭的设计、性能和实际表现来看,日本航天在运载火箭的设计研发方面,与我国还是有着极大的差距的。其新一代火箭的运力、成本和可靠性都不如我国新一代的长征系列火箭,而且在故障归零方面也不彻底,H3火箭二级发动机如此严重的重复故障,居然还没有找出,还在发射,这在我国简直不可思议。
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