日本新型主力火箭首次成功发射大型卫星

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H3-F3运载火箭

北京时间2024年7月1日11:06:42（日本标准时间1日12:06:42），在日本种子岛宇宙中心吉信步发射场LP-2工位，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）使用H3-F3运载火箭搭载“先进陆地观测4号”（ALOS-4）雷达遥感卫星发射升空，16分34秒后将卫星送入高度610千米、倾角98度的圆形太阳同步轨道（SSO），卫星太阳翼展开正常，澳大利亚JAXA明格诺（Mingenew）地面站接收的卫星遥测数据确认如此。


超大幅宽大型雷达遥感卫星



“先进陆地观测4号”（Advanced Land Observing Satellite-4，ALOS-4）也称“大地4号”（DAICHI-4）是由主承包商日本三菱电气集团公司（Mitsubishi Electric Corporation）制造的合成孔径雷达遥感卫星。该星配备相控阵型L波段合成孔径雷达（phased array type L-band synthetic aperture radar，PALSAR-3)和天基自动识别系统试验（Space-based Automatic Identification System Experiment，SPAISE3)船舶自动识别系统（Automatic Identification System for ships，AIS) 接收机。该星展开尺寸为10.0米×20.0米×6.4米 (长×宽×高)，质量约3吨，使用寿命7年。

ALOS-4卫星

ALOS-4具备条带成像(stripmap)、扫描成像（ScanSAR）、聚束成像（Spotlight）等3种成像模式，（扫描成像）最大成像幅宽可以达到700千米（分辨率25米）。在条带模式下进行分辨率3米的成像，对单点的重访频率为20次/年（约1次/2星期）。相较于前型ALOS-2卫星，ALOS-4在保持高分辨率的同时，（条带成像）成像幅宽由50千米提升至200千米。

ALOS-4卫星展开示意图

不同于光学遥感卫星受限于太阳光照条件，雷达遥感卫星可进行全天时、全天候的对地观测。ALOS-4将用于观测和监测受灾地区、森林和海冰。同时，该星还将用于监测基础设施的位移，它将能够通过比较多次观测获得的数据，提供火山活动或厘米级地震活动引起的地面变化的依据。此外，通过船舶自动识别系统（AIS）接收器接收船舶发出的AIS信号和相控阵型L波段合成孔径雷达（PALSAR-3)的成像，该星将实现对海洋的监测。


型号丰富的大型低温液体运载火箭



H3为日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）推出的新款大型运载火箭，由三菱重工公司（Mitsubishi Heavy Industries）研制，采用两级和两级半构型，由芯一级、芯二级和0/2/4枚固体助推器构成，一二级主动力采用氢氧发动机。该火箭用三个位数abc表示火箭的不同型号，第一个位数为一级主发动机LE-9氢氧发动机的台数，包括2、3两种配置，第二个位数为固体助推器的个数，包括0、2、4三种配置，第三个位数为整流罩规格，包括短版（S）、长版（L）和宽版（W）3种规格。以本次任务使用的H3-22S为例，为一级配备2台发动机、配备2枚固体助推器、使用短版整流罩（S）的构型。

该箭芯一级配备2至3台LE-9开式膨胀循环液氢液氧发动机，单台真空推力1471千牛（约150吨），真空比冲422秒；芯一级周身捆绑0/2/4枚的SRB-3固体助推器，单枚海平面推力2158千牛（约220吨），真空推力2300千牛（约235吨），真空比冲283.6秒；芯二级配备LE-5B-3开式膨胀循环液氢液氧发动机，由H2A/B使用的LE-5B-2发动机改进而来，真空推力137千牛（约14吨），真空比冲448秒，工作时间740秒，具备3次点火能力；该箭可选配直径5.2米、长度10.4 米的短版整流罩（S）和直径5.2米、长度16.4米的长版整流罩（L）以及直径5.4米、长度16.4米的宽版整流罩（W）。

该箭最大高度63米（H3-22L/H3-24L），芯级直径均为5.27米，助推器直径2.5米，（不含载荷）最大起飞质量574吨（H3-24L），其近地轨道（LEO）最大运力16吨（H3-24L），地球同步转移轨道（GTO）运力7.9吨（H3-24L）。本发火箭H3-22S长57米，起飞质量421吨，其地球同步转移轨道（GTO）运力5.4吨。

在H3之前，日本体量最大的运载火箭是H2B火箭，该箭长56.6米，起飞质量531吨，芯一级直径5.2米，芯二级直径4米，助推器直径2.5米，整流罩直径5.1米、长度15米，LEO运力16.5吨，GTO运力8吨。相较于言，H3长了6.4米，起飞质量大了43吨，LEO和GTO运力基本持平。H3火箭是日本航天史上高度最高、体积最大、起飞质量最大的运载火箭。


重大发射等待H3



本次任务是H3火箭的第3次发射，自第2次发射以来该箭取得2连胜。同时，此次发射也是H3火箭首次成功发射大型卫星。H3火箭的首飞任务以失败告终，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和三菱重工花了数月时间调查了首飞失败原因，得出的结论是当火箭接收到发动机点火指令时，由于电气故障导致点火系统无法启动。针对问题，JAXA进行了设计更改，以防止这些情况再次出现。

H3-F3运载火箭

H3火箭计划用于替代H2A火箭，将用于执行民用和军用发射任务，包括一些重大发射任务。由于首飞失利，计划的发射任务出现了延宕，比如HTV-X货运飞船、火星卫星探测（Martian Moons eXploration，MMX）等任务。按照当前计划，HTV-X货运飞船任务最早将于今年实施，火卫探测任务（MMX）任务则将于2026年实施，

H3-F3运载火箭

H3火箭的研制意在实现比H2A火箭更低的成本。该箭运用了商业化开发模式，采用了大量的商规部组件，其最小构型（H3-30S）发射价格为50亿日元（当前汇率约2.25亿人民币），约为H2A火箭的一半。


此次发射是2024年H3火箭的第2次发射、种子岛宇宙中心的第3次发射、日本第4次发射和世界第125次发射。


作者：木兰星舟