Tên lửa H3 đầu tiên của Nhật Bản, được thiết kế để phóng vệ tinh và tiếp tế cho các trạm không gian, đã rơi trở lại Trái đất hôm thứ Hai (giờ Mỹ) sau khi động cơ giai đoạn hai của nó không thể đánh lửa được năm phút trong chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của bệ phóng mới, phá hủy tên lửa và một Trái đất nặng ba tấn tàu vũ trụ quan sát.

Sau một thập kỷ phát triển và hủy bỏ vào giây cuối cùng trong nỗ lực phóng đầu tiên vào tháng trước, tên lửa H3 đã được nạp hydro lỏng và oxy lỏng siêu lạnh vào thứ Hai khi đồng hồ đếm ngược trôi chảy đến lúc cất cánh lúc 8:37:55 chiều EST (0137:55 GMT Thứ Ba). Hai động cơ giai đoạn cốt lõi của tên lửa được kích hoạt trong những giây cuối cùng của quá trình đếm ngược, sau đó hai tên lửa đẩy rắn có dây đeo được thắp sáng để đẩy H3 ra khỏi bệ phóng tại Trung tâm Vũ trụ Tanegashima.

Với lực đẩy 1.6 triệu pound, tên lửa H3 nhanh chóng lao khỏi bệ phóng tại Tanegashima, nằm trên một dốc đứng nhìn ra Thái Bình Dương ở phía tây nam của chuỗi đảo Nhật Bản. Cất cánh xảy ra lúc 10:37 sáng Giờ chuẩn Nhật Bản.

Thiết kế của tên lửa dựa trên công nghệ động cơ đẩy được sử dụng trên các tên lửa H-2A và H-2B thế hệ trước của Nhật Bản, nhưng động cơ giai đoạn lõi LE-9 đôi của nó sử dụng chu kỳ động cơ mới và tạo ra lực đẩy lớn hơn so với động cơ được sử dụng trên các phương tiện phóng trước đó của Nhật Bản. Các vấn đề với động cơ chính mới của tên lửa H3 phần lớn là nguyên nhân gây ra sự chậm trễ trong chuyến bay đầu tiên từ năm 2020.

Nhưng các động cơ LE-9 dường như hoạt động như mong đợi trong chuyến bay thử nghiệm H3 đầu tiên. Hai tên lửa đẩy rắn của tên lửa bị đốt cháy và bị loại bỏ sau khoảng hai phút thực hiện nhiệm vụ, sau đó là tách hình nón mũi của H3 ba phút rưỡi sau khi cất cánh, để lộ trọng tải Vệ tinh Quan sát Mặt đất Tiên tiến 3 do Nhật Bản chế tạo. Các camera trên mặt đất cho thấy tên lửa rẽ phải, đúng như dự kiến, để lái từ quỹ đạo ban đầu về phía đông từ bãi phóng sang hướng nam để nhắm mục tiêu vào quỹ đạo cực.

Tên lửa tắt động cơ chính LE-9 của nó ở T+4 phút 56 giây. Tám giây sau, dữ liệu đo từ xa truyền từ tên lửa trở lại trạm mặt đất đã xác nhận sự tách biệt của tầng đầu tiên của H3 với tầng thứ hai của bệ phóng.

Tầng trên được cho là sẽ đốt cháy động cơ LE-5B-3 chạy bằng nhiên liệu hydro của nó ở T+5 phút 16 giây, nhưng dữ liệu từ tên lửa cho thấy động cơ không khởi động. Phép đo từ xa từ bệ phóng H3 cũng cho thấy vận tốc của nó giảm dần sau khi đạt tốc độ tối đa khoảng 8,000 dặm/giờ (13,000 km/h), khoảng một nửa vận tốc cần thiết để đạt được quỹ đạo ổn định quanh Trái đất.

Không có lực đẩy từ động cơ tầng trên, tên lửa tiếp tục giảm tốc độ khi nó lao lên độ cao tối đa gần 400 dặm (khoảng 630 km), theo dữ liệu hiển thị trên chương trình phát sóng trực tiếp do Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản, hay JAXA, sản xuất.

JAXA cho biết: “Bởi vì động cơ giai đoạn hai không hoạt động nên không có khả năng được đưa vào quỹ đạo đã định”.

JAXA cho biết các bộ điều khiển phạm vi đã gửi lệnh hủy tới tên lửa sau khi xác định rằng “không có khả năng hoàn thành nhiệm vụ”. Các mảnh vỡ từ tên lửa và vệ tinh ALOS 3 nặng ba tấn rơi xuống một vùng biển xa xôi cách Philippines vài trăm dặm về phía đông.

Phóng tên lửa H3 đầu tiên, phương tiện phóng hàng đầu mới của Nhật Bản. https://t.co/z2M97sdXxN pic.twitter.com/eEd3Rv1dMp

- Spaceflight Now (@SpaceflightNow) 7 Tháng ba, 2023

JAXA cho biết một hội đồng điều tra sẽ thăm dò nguyên nhân thất bại trong việc phóng H3.

Keiko Nagaoka cho biết: “Thật đáng tiếc khi vụ phóng tên lửa H3, vốn đang được phát triển như một tên lửa hàng đầu mới, đã thất bại và tôi xin lỗi vì chúng tôi đã không thể đáp ứng được kỳ vọng của mọi người và những người liên quan”. , bộ trưởng giáo dục, văn hóa, thể thao, khoa học và công nghệ Nhật Bản.

Bà nói: “Chúng tôi sẽ điều tra nguyên nhân càng sớm càng tốt, xây dựng các biện pháp đối phó và ứng phó bằng tất cả khả năng của mình với tinh thần khẩn trương đồng thời hợp tác với các tổ chức liên quan để có thể đáp ứng được kỳ vọng của tên lửa H3”.

H3 sẽ thay thế tên lửa H-2A và phương tiện phóng H-2B của Nhật Bản, đã đạt tỷ lệ thành công 98% trong 55 nhiệm vụ kể từ năm 2001.

Cơ quan vũ trụ Nhật Bản bắt đầu phát triển tên lửa H3 vào năm 2013, với mục tiêu giảm một nửa chi phí cho mỗi lần phóng tên lửa H-2A. Tên lửa mới có phiên bản rẻ hơn, nhẹ hơn và mạnh hơn của động cơ chạy bằng nhiên liệu hydro bay trên tên lửa H-2A và bay với hai hoặc ba động cơ chính thay vì một động cơ duy nhất ở giai đoạn cốt lõi của H-2A .

Chuyến bay đầu tiên của tên lửa H3 được cung cấp bởi hai động cơ tầng lõi LE-9, mỗi động cơ tạo ra lực đẩy hơn 330,000 pound, mạnh hơn một phần ba so với động cơ LE-7A được sử dụng trên tên lửa H-2A. Các nhiệm vụ H3 trong tương lai có thể bay với ba động cơ chính, cho phép tên lửa cất cánh mà không cần bất kỳ tên lửa đẩy rắn nào.

Các kỹ sư cũng nâng cấp động cơ đẩy nhiên liệu rắn của tên lửa H-2A cho chương trình H3, với động cơ nhiên liệu rắn SRB 3 mới trên tên lửa H3 có khả năng tạo ra lực đẩy mạnh hơn 20%. Các nhà thiết kế đã tiết kiệm được chi phí bằng cách đơn giản hóa kết nối giữa các tên lửa đẩy và giai đoạn cốt lõi của tên lửa H3, đồng thời bằng cách sử dụng một vòi cố định trên động cơ SRB 3, thay vì vòi phun vectơ trên tên lửa đẩy nhiên liệu rắn H-2A.

Động cơ LE-5B-3 ở tầng trên của tên lửa H3, không bốc cháy trong chuyến bay thử nghiệm hôm thứ Hai, được thiết kế để phóng nhiều lần trong không gian. Đó là phiên bản hiện đại hóa của động cơ LE-5B bay trên tên lửa H-2A, có khả năng tạo ra lực đẩy hơn 30,000 pound trong không gian.

Những thay đổi đối với động cơ tầng trên được giới thiệu trên tên lửa H3 đã cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu và thời gian khai hỏa của LE-5B.

Để đạt được sự cải thiện về hiệu quả sử dụng nhiên liệu, các kỹ sư đã sửa đổi thiết kế của bộ trộn động cơ, kết hợp hydro lỏng từ bơm tăng áp nhiên liệu với hydro dạng khí từ các kênh làm mát động cơ. Các nhà thiết kế đã thay đổi tuabin trong bộ tăng áp nhiên liệu của động cơ để giảm nguy cơ mệt mỏi trong các nhiệm vụ kéo dài với nhiều lần đốt ở giai đoạn trên.

Quá trình phát triển tên lửa H3 tiêu tốn khoảng 200 tỷ yên, tương đương 1.5 tỷ USD.

Chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của H3 đã bị trì hoãn từ năm 2020 do các sự cố trong quá trình thử nghiệm động cơ chính LE-9 mới, sử dụng chu trình xả khí giãn nở thường được sử dụng hơn trên các động cơ tầng trên có lực đẩy thấp hơn. Chu kỳ chảy máu của bộ giãn nở sử dụng nhiên liệu hydro siêu lạnh để làm mát buồng đốt của động cơ, sau đó khí hydro được làm nóng được sử dụng để chạy nhiên liệu của động cơ và các máy bơm tua-bin oxy hóa. Động cơ LE-2A của tên lửa H-7A sử dụng một thiết kế khác hoạt động theo chu kỳ đốt cháy theo giai đoạn.

LE-9 cũng giới thiệu các van vận hành bằng điện và các kỹ thuật sản xuất mới, bao gồm in 3D các bộ phận.

Các kỹ sư đã phát hiện ra các cánh quạt bị nứt trong bộ tăng áp nhiên liệu của động cơ LE-9 sau cuộc thử nghiệm lửa nóng vào năm 2020 và tìm thấy các lỗ trên thành trong của buồng đốt của động cơ. Nhóm phát triển động cơ đã thiết kế lại các cánh tua-bin cũng như các máy bơm tua-bin nhiên liệu và chất oxy hóa để giải quyết các vấn đề, sau đó thực hiện nhiều thử nghiệm lửa nóng hơn trước khi cho phép tên lửa H3 thực hiện chuyến bay thử nghiệm đầu tiên.

Mitsubishi Heavy Industries dẫn đầu nhóm công nghiệp Nhật Bản phát triển tên lửa H3 theo hợp đồng với JAXA, cơ quan vũ trụ của Nhật Bản. MHI cũng đi đầu trong việc thiết kế và phát triển động cơ LE-9 và LE-5B-3 chạy bằng nhiên liệu lỏng đông lạnh. IHI Aerospace đã phát triển tên lửa đẩy rắn, dựa trên thiết kế được sử dụng trên tên lửa H-2A. Công ty TNHH Công nghiệp Điện tử Hàng không Nhật Bản đã làm việc trên hệ thống dẫn đường của tên lửa H3.

MHI đặt mục tiêu phóng tên lửa H3 với chi phí thấp nhất là 50 triệu USD cho mỗi nhiệm vụ, bằng khoảng 50% chi phí của một chuyến bay tên lửa H-2A. Nhật Bản đã thực hiện 46 nhiệm vụ H-2A, cộng với 2 chuyến bay của tên lửa H-2B hạng nặng hơn trong các nhiệm vụ tiếp tế cho Trạm Vũ trụ Quốc tế. Một số tên lửa H-2A vẫn còn bay và H-XNUMXB đã ngừng hoạt động.

Tên lửa H3 có bốn cấu hình, với số lượng động cơ chính, tên lửa đẩy rắn và kích thước của fairing trọng tải có thể điều chỉnh dựa trên yêu cầu nhiệm vụ. Tên lửa H3 cho Chuyến bay thử nghiệm 1, hay TF1, đã bay theo cấu hình H3-22S với hai động cơ giai đoạn đầu, hai tên lửa đẩy rắn có dây đeo và một bộ quây trọng tải ngắn.

Theo JAXA, tên lửa H3 ở cấu hình mạnh nhất có thể phóng tải trọng lên tới 6.5 tấn vào quỹ đạo chuyển địa tĩnh, một điểm đến ưa thích của nhiều vệ tinh viễn thông lớn. Điều đó có thể so sánh với khả năng nâng của tên lửa Falcon 9 của SpaceX.

Các kỹ sư Nhật Bản đã hoàn thành việc bắn thử động cơ chính của tên lửa H3 đầu tiên tại Tanegashima vào tháng XNUMX, sau đó tích hợp hai động cơ dây đeo chạy bằng nhiên liệu rắn và bộ phận tải trọng trước nỗ lực phóng đầu tiên của sứ mệnh vào tháng XNUMX, đã bị hủy bỏ ngay sau đó trước khi cất cánh do sự cố về điện.

JAXA và MHI đã thiết kế tên lửa H3 để phóng các vệ tinh khoa học, tàu vũ trụ thu thập thông tin tình báo và an ninh quốc gia của Nhật Bản, cũng như tàu chở hàng tiếp tế HTV-X mới của Nhật Bản cho Trạm Vũ trụ Quốc tế. Nhật Bản cũng có kế hoạch sử dụng tên lửa H3 để phóng phiên bản tàu tiếp tế HTV-X tới trạm vũ trụ mini Gateway mà NASA và các cơ quan vũ trụ khác sẽ xây dựng trên quỹ đạo quanh mặt trăng.

Các quan chức hy vọng sẽ thu hút hoạt động kinh doanh phóng thương mại cho tên lửa H3, loại tên lửa sẽ cạnh tranh với tên lửa Falcon 9 của SpaceX, phương tiện phóng Vulcan của ULA và tên lửa Ariane 6 của châu Âu. Giống như H3, hai phương tiện sau có thể sử dụng được trong thiết kế và chưa bay, trong khi Falcon 9 có thể tái sử dụng một phần và chiếm vị trí hàng đầu trong thị trường phóng thương mại toàn cầu.

Vệ tinh quan sát mặt đất tiên tiến 3, hay ALOS 3, nhiệm vụ bị mất trong chuyến bay thử nghiệm của tên lửa H3 hôm thứ Hai được cho là thu thập các hình ảnh có độ phân giải cao, rộng về bề mặt đất trên khắp thế giới, cung cấp các quan sát để quản lý thảm họa, lập bản đồ và giám sát môi trường .

ALOS 3 dự kiến ​​​​sẽ tách khỏi tầng trên của tên lửa H3 ở quỹ đạo cao 419 dặm (675 km) khoảng 17 phút sau khi cất cánh.

E-mail tác giả.

Theo dõi Stephen Clark trên Twitter: @ StephenClark1.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://spaceflightnow.com/2023/03/07/japans-flagship-h3-rocket-fails-on-first-test-flight/