日本计划升级H-2A火箭发动机

2010年9月11日，一枚日本H-2A火箭搭载新的准天顶卫星，一颗名为Michibiki的GPS卫星飞向太空。

日本政府和工业界正在计划升级该国的H-2A火箭，以使其在全球市场上更具竞争力。

9月，日本媒体首次报道了这些改进，并在布拉格举行的第61届国际宇宙航行大会上作了详细介绍。

H-2A升级的第一阶段将于2010年代中期投入使用，使发射器能够更有效地将双有效载荷携带到极地轨道，并将通信卫星部署在更靠近其目标地球同步轨道的地方。

火箭的承包商和商业运营商三菱重工有限公司的H-2Alaunch运载火箭项目经理Takashi Nakamura表示，工程师们正在采取封锁措施，以保持H-2A的高可靠性，降低开发成本，同时引入新的能力。

自2001年首次飞行以来，H-2A火箭在18次尝试中成功完成了17次任务。

迄今为止，所有H-2A发射都为日本政府携带了主要有效载荷，但MHI将于2011年或2012年绕韩国Kompsat 3号经济卫星运行。Kompsat 3是H-2A火箭的第一个主要商业乘客。

与大多数地球观测卫星一样，Kompsat 3号将在太阳同步轨道上绕地球运行，从而在世界各地实现一致的自转。

H-2A的升级之一将增强火箭在不同时间将两颗卫星送入太阳同步轨道的能力。中村表示，目前的火箭可以在同一高度发射两颗卫星。

Nakamura说：“随着H-2A的升级，我们将有能力将双有效载荷发射到不同的高度。”

据Nakamura介绍，火箭设计师计划引入发射器LE-5B第二级发动机的所有合格功能，包括60%和3%的低推力进气道设置。

60%推力模式在2002年的飞行中进行了测试，5月的H-2A任务展示了LE-5 Bengine在3%推力下的压射。

Nakamura说，未来几个月将进行更多的地面试验，以探索其他低推力发动机的设置。对火箭的制导系统进行一点改动，也将使进行小的高度变化所需的更短的末级发动机点火成为可能。

H-2A进化计划的另一个目标是让更大的通信卫星进入轨道，并将它们降落在离最终目的地更近的地方。

工程师们正在制定管理H-2A上级推进剂使用的方法。火箭燃烧低温液态氢和液氧，必须保持在超低温才能保持液态。

Nakamura说，H-2A上层将被涂成白色，以降低低温液氢的蒸发率。发动机车间通过在每次点火前采用不同的发动机冷却顺序来节省液氧，从而减少氧化剂的消耗。

Nakamura说，未燃烧的氢气也可以补充化学推进器，以控制燃烧之间的上层方向，从而节省机动燃料。

这些变化将使H-2A上层能够点火三次，每次任务最多滑行五个小时。额外的LE-5 Bengine发射将使通信卫星更接近地球上空22300英里的同步轨道上的最终目标。

火箭通常会在距离最终目的地不远的地方释放通信有效载荷，而卫星在剩下的旅程中必须使用机载发动机。如果航天器不需要走那么远，它可以节省自己的燃料并延长其使用寿命。

日本还在设计一种新的有效载荷适配器，用于将卫星连接到H-2A上层，使航天器乘客在升空时乘坐更舒适。

据日本官员称，H-2A的改进将耗资近2亿美元。

Nakamura说：“对车辆的修改相对较小，而且是基于成熟的技术。”

日本宇宙航空研究开发机构也在翻修H-2A火箭发射场种子岛航天中心的设施。

Nakamura告诉SpaceflightNow，日本已经在评估H-2A的安置火箭，但其开发尚未获得政府的最终批准，预计要到20世纪20年代才能进行首次飞行。

在规划文件中被称为H-X，新的发射器将按照人类评级标准设计，以支持潜在的日本导弹太空飞行器。

中村说：“尽管我们知道在日本实现人类运输有很多障碍，但近年来对这个问题的讨论更加开放。”

日本政府已经在资助升级H-2运载火箭的研究，这是一种用于国际空间站的无人补给货轮，可以携带货物返回地球。如果获得批准，HTV的入门版可以在设计时明确强调其作为载人航天器的未来适用性。

工程师们已经确定了H-X的基本配置。它很可能是一种两级飞行器，配有液体燃料发动机和非固体火箭发动机。

但官员们还没有确定H-X火箭发动机的规格和数量，中村说。