El vehículo de lanzamiento H3 es un sistema de lanzamiento descartable japonés . Los vehículos de lanzamiento H3 son cohetes de combustible líquido con propulsores sólidos acoplados y se lanzan desde el Centro Espacial Tanegashima en Japón. Mitsubishi Heavy Industries (MHI) y JAXA son responsables del diseño, la fabricación y el funcionamiento del H3. El H3 es el primer cohete del mundo que utiliza un ciclo de purga de expansor para el motor de la primera etapa. [5]
A partir de julio de 2015 [actualizar], la configuración mínima es llevar una carga útil de hasta 4.000 kg (8.800 lb) en órbita sincrónica solar (SSO) por aproximadamente 5 mil millones de yenes , y la configuración máxima es llevar más de 6.500 kg (14.300 lb) en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). [2] La variante H3-24 entregará más de 6.000 kg (13.000 lb) de carga útil a la órbita de transferencia lunar (TLI) y 8.800 kg (19.400 lb) de carga útil a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) (∆Ｖ=1830 m/s).
Mitsubishi Heavy Industries supervisó el desarrollo y la fabricación de la estructura del cohete H3 y los motores de combustible líquido, mientras que IHI Corporation desarrolló y fabricó las turbobombas del motor de combustible líquido y los propulsores de combustible sólido, y Kawasaki Heavy Industries desarrolló y fabricó los carenados de carga útil . [6] [7] La fibra de carbono y la resina sintética utilizadas para la carcasa del motor propulsor de combustible sólido y el carenado de carga útil fueron desarrolladas y fabricadas por Toray . [8]
El desarrollo del H3 fue autorizado por el gobierno japonés el 17 de mayo de 2013. [9] El vehículo de lanzamiento H3 está siendo desarrollado conjuntamente por JAXA y Mitsubishi Heavy Industries (MHI) para lanzar una amplia variedad de satélites comerciales. El H3 fue diseñado con motores más baratos en comparación con el H-IIA , de modo que la fabricación del nuevo vehículo de lanzamiento fuera más rápida, menos riesgosa y más rentable. JAXA y Mitsubishi Heavy Industries estuvieron a cargo del diseño preliminar, la preparación de las instalaciones terrestres, el desarrollo de nuevas tecnologías para el H3 y la fabricación. El énfasis principal en el diseño es la reducción de costos, con costos de lanzamiento planificados para los clientes en el rango de alrededor de US$37 millones. [10]
En 2015, se planeó lanzar el primer H3 en el año fiscal 2020 en la configuración H3-30 (que carece de propulsores de cohetes sólidos), y en una configuración posterior con propulsores en el año fiscal 2021. [Nota 1] [2]
El motor LE-9 recientemente desarrollado es el factor más importante para lograr la reducción de costos, la mejora de la seguridad y el aumento del empuje. El ciclo de purga del expansor utilizado en el motor LE-9 es un método de combustión altamente confiable que Japón ha puesto en uso práctico para el motor LE-5A / B. Sin embargo, es físicamente difícil que un motor con ciclo de purga del expansor genere un gran empuje, por lo que el desarrollo del motor LE-9 con un empuje de 1.471 kN (331.000 lbf ) fue el elemento de desarrollo más desafiante e importante. [11]
Las pruebas de encendido del motor de la primera etapa LE-9 comenzaron en abril de 2017, [12] y las primeras pruebas de los cohetes propulsores sólidos tuvieron lugar en agosto de 2018. [13]
El 21 de enero de 2022, el lanzamiento del primer H3 se reprogramó para el año fiscal 2022 o más tarde, citando problemas técnicos con el motor LE-9 de la primera etapa. [14]
El vehículo de lanzamiento H3 es un vehículo de lanzamiento de dos etapas. La primera etapa utiliza oxígeno líquido e hidrógeno líquido como propulsores y lleva cero, dos o cuatro cohetes propulsores sólidos (SRB) (derivados del SRB-A ) que utilizan combustible de polibutadieno . La primera etapa está propulsada por dos o tres motores LE-9 que utilizan un diseño de ciclo de purga de expansor similar al motor LE-5B. [15] La masa de combustible y oxidante de la primera etapa es de 225 toneladas métricas. La segunda etapa está propulsada por un solo motor que es un LE-5B mejorado. La masa de propulsor de la segunda etapa es de 23 toneladas métricas. [3] [16]
Cada configuración de refuerzo H3 tiene una designación de dos dígitos más una letra que indica las características de esa configuración. El primer dígito representa el número de motores LE-9 en la etapa principal, ya sea "2" o "3". El segundo dígito indica el número de cohetes propulsores sólidos SRB-3 unidos a la base del cohete y puede ser "0", "2" o "4". Todos los diseños de los propulsores sólidos son simétricos. La letra al final muestra la longitud del carenado de carga útil, ya sea corto o "S", o largo o "L". Por ejemplo, un H3-24L tiene dos motores, cuatro cohetes propulsores sólidos y un carenado largo, mientras que un H3-30S tiene tres motores, ningún cohete propulsor sólido y un carenado corto. [17] El carenado de tipo W es similar al de tipo L excepto que tiene un diámetro más ancho de 5,4 m. El tipo W se mencionó en la descripción de la página web de JAXA, pero no en la descripción actual a noviembre de 2023 [actualizar]. [18] La fabricación del carenado tipo W está contratada a RUAG Space (ahora Beyond Gravity ), mientras que otros tipos son fabricados por Kawasaki Heavy Industries. [19]
A partir de noviembre de 2018 [actualizar], se planean tres configuraciones: H3-30, H3-22 y H3-24. [17]
Una variante mencionada anteriormente, la H3-32, fue cancelada a fines de 2018 cuando se descubrió que el rendimiento de la variante H3-22, que tenía un motor menos en el propulsor central, era mayor de lo esperado, lo que lo acercaba al rendimiento de la H3-32. Si bien la H3-32 habría brindado un mayor rendimiento, JAXA citó la experiencia de SpaceX con su cohete Falcon 9 , que rutinariamente elevaba cargas útiles de satélites de comunicaciones comerciales a menos de la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) estándar de oro de 1500 m/s (4900 pies/s) de delta-V restante para llegar a la órbita geoestacionaria , dejando que los propios satélites compensaran la diferencia. Como los clientes comerciales aparentemente estaban dispuestos a ser flexibles, JAXA propuso redefinir su órbita de transferencia de referencia a algo más bajo, creyendo que los clientes comerciales preferirían el cohete H3-22 menos costoso (aunque ligeramente menos capaz), incluso si el cliente tenía que cargar propulsor adicional en su satélite para que llegara a GEO, que un H3-32 más costoso. [17]
A partir de octubre de 2019 [actualizar], MHI está considerando contribuir con dos variantes para el proyecto Gateway : una variante de segunda etapa extendida y la variante H3 Heavy, que comprendería tres propulsores de combustible líquido de primera etapa unidos entre sí, similares a Delta IV Heavy y Falcon Heavy . [20] Tendría una capacidad de carga útil de 28.300 kg (62.400 lb) a la órbita terrestre baja . [21]
El H3 tendrá una "capacidad de lanzamiento dual, pero MHI está más centrado en lanzamientos dedicados" con el fin de priorizar la garantía de cronograma para los clientes. [22]
A partir de 2018, MHI pretende fijar el precio del servicio de lanzamiento del H3 a la par del Falcon 9 de SpaceX. [22]
Fuentes: Gabinete japonés [23]
El primer intento de lanzamiento, el 17 de febrero de 2023, fue abortado justo antes del encendido de los propulsores SRB-3, aunque los motores principales se encendieron con éxito. [31] [32] [33]
En el segundo intento de lanzamiento del vehículo de lanzamiento H3, el 7 de marzo, el vehículo despegó a la 1:37:55 AM UTC (Tiempo Universal Coordinado). Poco después de que los propulsores SRB-3 se separaran del cohete, a unos dos minutos de vuelo, el cohete pareció perder el control y comenzar a dar volteretas según las imágenes de la cámara terrestre; sin embargo, según un análisis posterior, esto parece ser parte de una maniobra de pata de perro planificada para lograr una órbita sincrónica con el sol y no, de hecho, una pérdida de control. [34] Aproximadamente cinco minutos y veintisiete segundos después del lanzamiento, el motor de la segunda etapa no se encendió. Después de seguir sin poder confirmar el encendido del motor de la segunda etapa, y con la velocidad del cohete continuando cayendo, JAXA envió un comando de autodestrucción al cohete alrededor de L+ 00:14:50 porque no había "posibilidad de lograr la misión". La carga útil a bordo era el satélite ALOS-3 , que también fue destruido con el vehículo de lanzamiento en el momento de la autodestrucción. [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43]
El 17 de febrero de 2024, JAXA finalmente lanzó con éxito el segundo cohete de prueba que tiene la misma configuración que el primero, H3-22S, y la segunda etapa alcanzó la órbita deseada. [44]
El H3 está en camino de debutar en 2020 con un precio que se supone que estará a la par con el Falcon 9 de SpaceX.
