Второй испытательный пуск H3

17 февраля в 09:22:55 по токийскому времени (00:22:55 UTC) со второй пусковой площадки (Launch Pad 2; LP2) комплекса для старта ракет тяжёлого класса (大型ロケット発射場) или «Йосинобу» (吉信射点) Космического центра (КЦ) Танэгасима (преф. Кагосима, регион Кюсю) специалисты Японского агентства аэрокосмических исследований JAXA выполнили второй испытательный пуск двухступенчатой тяжелой ракеты-носителя H3 (H3ロケット試験機2号機/H3 TF2) в конфигурации H3-22S.

После первого и по совместительству неудачного старта H3 (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/85716/), состоявшегося без малого годом ранее, JAXA воспретило размещать полезную нагрузку повышенной ценности на изделии TF2.

H3 TF2

И в самом деле, на борту второй H3 находились оптический микроспутник CE-SAT-IE и инфракрасный 3U-кубсат TIRSAT, а также аппаратура VEP-4 (Vehicle Evaluation Payload-4) для проверки характеристик ракеты в полете.

Послепусковой пресс-релиз JAXA выглядит немного витиеватым… Сначала говорится, что вторая ступень вышла на заданную орбиту, и на 16 мин 43 сек полета был отправлен в свободный полет CE-SAT-IE. А затем: согласно данным телеметрии после выхода второй ступени на околоземную орбиту было подтверждено, что команда на выпуск TIRSAT была отправлена, и что выполнены управляемый вход ступени в атмосферу над Индийским океаном и отделение VEP-4.

КЦ Танэгасима, 26 января 2024 г.

Забег длиною в декаду

JAXA и главный подрядчик Mitsubishi Heavy Industries (三菱重工業; MHI) приступили к разработке перспективной ракеты H3 в апреле 2014 г. Действующий (с апреля 2015 г.) руководитель проекта – Окада Масаси (岡田匡史). Следовательно, для достижения первого успешного пуска потребовалось без малого целых десять лет…

Японцы, кстати, пояснили, что H3 является плодом переосмысления фундаментальной концепции, воплощенной в предыдущей серии ракет, поэтому ее и не назвали H-IIС. H-III на бумаге или бездушном экране гаджета можно было бы невольно принять за H-II, поэтому и был определен вариант написания H3.

В разработке новой ракеты, на которую ушло 219.7 млрд иен (по расчетам в 2023 ф.г.), JAXA помогали несколько предприятий.

Таблица Разработчики ключевых технологий H3

IHI Corporation	Турбонасосные агрегаты двигателей LE-9 и LE-5B-3
IHIエアロスペース (IHI AEROSPACE/IA)	Боковые ускорители SRB-3
三菱重工業 (Mitsubishi Heavy Industries/MHI)	LE-9 и LE-5B-3, пусковая инфраструктура
日本航空電子工業 (Japan Aviation Electronics Industry/JAE)	Блок инерциальных датчиков, лазерный гироскоп
三菱スペース・ソフトウエア (Mitsubishi Space Software/MSS)	Анализ полетного задания, симуляция полета и ПО навигационной системы наведения

H-3 имеет полную длину порядка 57 м (при коротком головном обтекателе) или 63 м (при длинном). На первой ступени H3 будет устанавливаться связка из маршевых кислородно-водородных двигателей LE-9, на второй – один криогенный (кислород/водород) жидкостный LE-5B-3. Предусмотрена возможность использования твердотопливных боковых ускорителей SRB-3 (solid rocket boosters-3) и разных обтекателей: S (короткий) длиной 10.4 м и диаметром 5.2 м, L (длинный) (16.4 м/5.2 м) и W (широкий) (16.4 м/5.4 м).

Варианты H3

Ракета сможет летать в различных конфигурациях, обозначаемых как H3-abc, где:

— a: количество двигателей LE-9 на первой ступени (2/3);

— b: количество ускорителей SRB-3 (0/2/4);

— c: тип обтекателя (S/L/W).

Среди них самым легким вариантом будет H3-30S, который пригодится в основном для правительственных заказов. H3-22L и H3-24L будут использоваться в коммерческих целях. Стартовая масса H3-24L – 575 т.

В зависимости от компоновки H3 сможет выводить более 4 т на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км и свыше 6,5 т на геопереходную (ΔV=1500m/s).

Обтекатель TF2

Как и в первом испытательном пуске, в TF2 использовалась конфигурация H3-22S (два LE-9, два SRB-3 и короткий обтекатель). H3 имела длину 57 м и стартовую массу без учета спутников 422 т.

Что касается итогов расследования крайне неудачного первого старта, когда не включился жидкостный двигатель LE-5B-3 из-за сбоя в системе электрики, специалисты выдвинули три варианта развития событий, которые привели к такому печальному исходу:

— короткое замыкание в проводке системы зажигания;

— отказ транзистора в системе зажигания;

— отказ одного компьютера системы управления ступени, который направил электрический ток на резервный компьютер.

JAXA в итоге приняло меры, чтобы ни один из этих сценариев не повторился.

Полезная нагрузка H3 TF2

24 мая 2023 г. на 75-м заседании комитета по использованию и освоению космического пространства (第75回宇宙開発利用部会) было заявлено о необходимости размещения на ракете, предназначенной для второго испытательного полета, ПН для проверки ее характеристик, а также о возможности «взятия на борт» одного примерно 50-килограммового спутника и одного кубсата форм-фактора 3U.

Компоновка ПН под обтекателем

5-12 июня JAXA принимало предложения от разных компаний, и в итоге сделало выбор в пользу CE-SAT-IE и TIRSAT, которые предстояло доставить на 670-километровую ССО. На точно такую же орбиту должен был попасть печально известный «Передовой оптический спутник» ALOS-3 (Advanced Land Observing Satellite; 先進光学衛星) или «Дайти-3» (だいち3号, яп. «земля»).

CE-SAT-IE

CE-SAT-IE создала Canon Electronics (キヤノン電子) из г. Титибу (преф. Сайтама, регион Канто). Данный оптический спутник является продолжателем дел CE-SAT-I, запущенного 23 июня 2017 г.

Таблица Характеристики CE-SAT-IE

Масса, кг	70
Размеры, см	50 x 50 x 80
Основная оптическая система	Canon EOS R5
Апертура основной системы, см	40
Вспомогательная оптическая система	Canon PowerShot S110
Разрешение основной системы, м	0,8
Охват, км	6,5 x 4,3
Орбита	ССО высотой 670 км и повторением наземной трассы ( subrecurrent orbit)

17 февраля после 20:00 JST наземная станция Canon Electronics в п. Сёва (преф. Гунма, регион Канто) установила связь с CE-SAT-IE, который, как сообщалось, был в полном здравии.

22 февраля разработчик сообщил, что 19 февраля в 02:26 JST вспомогательная оптическая система Canon PowerShot S110 сделала первую фотографию – в объектив попал Калифорнийский залив и контур Земли.

Первый снимок CE-SAT-IE

В разработку TIRSAT было вовлечено несколько предприятий. В целом за 3U-кубсат отвечало токийское финансовое юридическое лицо Japan Space Systems/J-spacesystems/JSS (宇宙システム開発利用推進機構), за создание спутниковой платформы и орбитальную демонстрацию самого TIRSAT – Seiren (セーレン) из г. Фукуи соименной префектуры (регион Тюбу), за разработку ИК-камеры – Vision Sensing (ビジョンセンシング) из г. Осака (преф. Осака, регион Кансай).

TIRSAT

Наконец, токийскую ArkEdge Space (アークエッジ・スペース) подрядили управлять TIRSAT в рамках двухнедельной первичной (после недельной критической) и штатной фаз орбитальной эксплуатации – у компании есть наземные станции в столице и г. Макинохара (преф. Сидзуока, регион Тюбу). Управление же на критической фазе доверили Токийскому электротехническому университету TDU (Tokyo Denki University, 東京電機大学), располагающему станцией в п. Хатояма (Сайтама), а штатную эксплуатацию ArkEdge Space «поделит» с Технологическим университетом Фукуи (福井工業大学), владеющим станцией в префектуральном г. Авара.

Таблица Характеристики TIRSAT

Масса, кг	4,97
Размеры, мм	117 x 117 x 381
Расчетный срок эксплуатации, лет	5
Длины волн, μm	8-14/10.5-12
Разрешение, м (с высоты 600 км)	96
Параметры орбиты	ССО высотой 675 км, наклонением 98° и повторением наземной трассы

TIRSAT оснащен длинноволновым инфракрасным малогабаритным датчиком неохлаждаемого типа. Есть возможность выбора длины волны для наблюдений: 8-14 или 10.5-12 мкм.

17 февраля в 18:52 JST станция TDU в Хатояме приняла сигнал от кубсата, который на тот момент работал в штатном режиме. Больше, однако, информации, к сожалению, не поступало.

Наземная станция TDU в Хатояме

Весовой симулятор VEP-4, он же металлическая колонна с теми же весом и центром масс, что и у ALOS-3, имеет массу около 2.6 т. Диаметр и высота верхней части составляют 1.2 и 0.4 м, а длинной опоры – 0.4/3.5 м.

После завершения работы двигателя второй ступени для схода с орбиты болванку отделили путем сброса стопорных болтов и контролируемо направили в атмосферу.

VEP-4

Во втором испытательном полете H3 в отношении ПН ставились следующие цели:

— продолжение реализации программы попутного запуска созданных университетами и предприятиями спутников в целях проведения орбитальной демонстрации технологий;

— орбитальная проверка непиротехнического механизма отделения 3U-кубсата массой 50 кг (раньше JAXA в качестве попутной полезной нагрузки запускало только 1U-кубсаты);

— использование CE-SAT-IE для очень ограниченной, но какой-никакой компенсации потери ALOS-3: оперативная оптическая съемка стихийных бедствий, упорядочивание геопространственной информации, помощь в составлении 3D-карт городов и т.д.;

— демонстрация при помощи TIRSAT работы инфракрасного малого датчика неохлаждаемого типа.

За ислючением не совсем понятной ситуации с TIRSAT, все цели, кажется, достигнуты.

Ближайшая эксплуатация H3

В 2024 ф.г. H-IIА (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/203262/) «отречется от престола», и H3 станет основной ракетой Японии до появления нового многоразового носителя в начале 2030-х годов.

А пока что H3 «забронирована» на выведение в 2024 ф.г.:

— «передового радиолокационного спутника» ALOS-4 (先進レーダ衛星) или «Дайти-4»;

— связного рентгеновского спутника Минобороны Японии (Xバンド防衛通信衛星) DSN-3 или «Кирамэки-3» (きらめき3号, «сияние»/«сверкание»);

— навигационного спутника QZS-5 (Quasi-Zenith Satellite-5) или «Митибики-5» (みちびき5号機, Michibiki-5).

JAXA планирует отправлять на H3 к МКС и к окололунной станции Gateway новые грузовые корабли HTV-X (新型宇宙ステーション補給機). Ранее проскальзывала информация, что модернизированный для снабжения Gateway вариант будет называться HTV-XD (Derivative) (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/75431/). Однако проект, в настоящее время именуемый HTV-XG (Gateway), пока на стадии становления, а из-за неурядиц с дебютом H3 первый HTV-X для пополнения запасов МКС теперь запустят не ранее 2025 ф.г.