日本最新研制的H3型運載火箭首飛計劃一再推遲,這與美國鴿王SLS火箭處境有點類似,算是日本的鴿王火箭了。那麼說到這個H3火箭,它是日本為了取代H2系列火箭而研發的。原本計劃2020年首飛的H3火箭因為火箭主發動機的燃燒室和渦輪泵出現問題,被推到現在,首飛時間無法确定。目前進展并不順利,H3火箭在11月7日在日本種子島宇宙發射中心,進行過一次靜态點火測試,不知道的還以為它要發射呢!
長征五号與H3運載火箭
日本火箭氫氧發動機日本為H3火箭一級配備的LE-9氫氧發動機,是世界上第一種達到一百噸級采用開式膨脹循環技術的火箭發動機,該氫氧機海平面推力120多噸,真空能夠達到150噸級。在氫氧機技術水平上日本還是非常強大的,我們的長征五号運載火箭使用的氫氧機YF-77推力隻有50~70噸水平,推力隻有它的一半左右,比沖也是不如LE-9氫氧機的,從推力上說,YF-77可以說是世界新一代運載火箭氫氧發動機中推力最小的型号,不僅無法與德爾塔 IV火箭RS-68發動機的 344噸真空推力相比,也遠低于歐洲阿裡安5上火神2發動機的137噸真空推力和日本H-2A/B火箭上LE-7A的112噸真空推力。這點上說明我國在火箭氫氧發動機上與歐美、日本還是有很大差距,我們不能單從火箭運載能力這一個指标來看火箭的水平。
YF-77與LE-9發動機
日本H3火箭構型可能不少人認為日本沒有大型運載火箭,實際上在我國長征五号出來以前,我國還沒有一款運載火箭運力能夠比得上日本的運載火箭,目前日本在役的運載火箭H2A與H2B在近地軌道運力LEO:16.5噸,GTO:7噸。我們當時的火箭運載能力近地軌道LEO在10噸水平,GTO在5噸水平。在長征五号之前我們确實沒有日本火箭運載能力強。
那麼現在日本H3運載火箭在運力上是不是比上一代H2B有較大提升呢?我們來看看火箭具體數據:H3型運載火箭尺寸在高度上是63米,直徑5.2米(比長征五号芯級5米直徑還大),比H2B高了好幾米。起飛質量574噸,地球同步轉移軌道GTO:7.9噸。
H3運載火箭構型
在運載能力上,H3火箭與H2B沒有多大區别,那為什麼日本新研制的運載火箭運力怎麼沒有提升呢?H2B起飛質量531噸,地球同步轉移軌道GTO:8噸,LEO:16.5噸。運力數據不比H3低。
但是H2B在火箭發動機選擇和構型上是有區别的。它的一級是四台固推和兩台LE-7A氫氧機,二級是LE-5B,H2B運載火箭運載能力8噸級與H2A的4~6噸地球同步轉移軌道GTO形成了火箭發射的高低搭配組合。
H2A與H2B
H3火箭的幾種構型:光杆型、兩助推型、四助推型。運載能力涵蓋了H2系列運載火箭的全部發射能力,日本研制H3火箭就是為了取代H2系列運載火箭,相比H2系列運載火箭,3運載火箭擁有更低的發射成本(隻有一半H2系列火箭發射成本)。為了國際商用航天發射市場,日本也想分一杯羹。
長征五号與H3型火箭哪個更強之前我們讨論過了關于兩型火箭在火箭氫氧機上的差距,但是運載火箭整體上是發動機與助推器綜合衡量它們的運載能力。
長征五号運載火箭比H3運載火箭起飛質量大了300多噸,起飛推力長征五号是1060噸,而H3起飛推力是1130噸,起飛推力反而更高,實際運載能力卻有沒有長征五号運載火箭大。這是為什麼呢?原因就是日本火箭是個偏科生,它的助推器是四個固體助推器,H3使用的SRB-3助推器工作時間隻有105秒,長征五号四個助推器,每個助推器安裝兩台YF-100液氧煤油發動機,工作時間達到180秒之多。也就是說日本運載火箭在一級階段助推器對火箭的運載能力的貢獻是很低的,就像田徑比賽4×100米接力賽,前面幾棒落後很多了,後面的即使實力再強,也難追上來,所以日本雖然在火箭氫氧機上實力強大,但是火箭的綜合實力還是沒有比長征五号強。當然我們運載火箭也是有自己的短闆,也就是在火箭氫氧機上,如果我們在氫氧機上能夠趕上來,咱們的火箭技術真就可以跻身世界前列了。
日本火箭技術發展被限制日本作為二戰戰敗國,在軍隊建設上是要收到限制的,在關鍵的遠程導彈和洲際導彈日本是沒有資格去開發的,不管他有沒有能力搞,法律不允許。近些年看日本在軍隊建設上屢次搞擦邊球,妄圖突破和平憲法的約束,想成為真正意義上的大國。
從日本固體運載火箭埃普西隆發射失敗看,日本在運載火箭轉向彈道導彈技術上還是有很多障礙,不僅僅是技術上的障礙,國際環境等等因素。
因為美國的技術限制,日本根本無法發展液體火箭,單單從這一點來看,将它改成洲際彈道導彈難上加難。
日本埃普西隆固體火箭
日本太空技術發展日本在太空鄰域主要與美國歐洲合作參與的國際空間站項目,日本有國際空間站的“希望号”實驗艙,該艙段11米長,4.4米直徑,重15噸耗資近400億日元,日本在航天投入上是願意下本錢的。并且日本還研制了HTV貨運飛船往返國際空間站運送物資補給。日本對太空鄰域的渴望還是很強烈的。
國際空間站的希望号實驗艙(日本)
日本研制的HTV貨運飛船,由鋁合金制成,全長約10米,直徑約4.4米,自重10.5噸,貨物運載能力約為6噸,滿載後總重量達16.5噸,由加壓貨艙、非加壓貨艙、電子設備艙和推進艙4部分組成。與咱們國家的天舟貨運飛船相比,哪個更具實力呢?
按照載貨能力看,天舟貨運飛船發射重量是13.5噸,最大有效貨物運載能力6.9,計算出的貨重比已經達到0.51;日本HTV貨運飛船發射重量16.5噸,最大有效貨物運載能力6噸,計算出貨重比是0.36,從這一指标看,咱們天舟貨運飛船貨重比已經處于世界領先地位。
天舟貨運飛船與HTV貨運飛船(日本)
長征七号與H2B
說到空間站,日本隻是國際空間站的一員,目前在國際空間站的分工看日本隻負責貨運飛船,之前的大型艙段發射都是由美俄完成,包括他的希望号實驗艙也是由美國航天飛機發射的。在空間站方面中國是全套系統都有的大型艙段發射能力(長征五号B)、貨運飛船(長征七号)、載人飛船(長征2F)。
長征五号
中國能獨立建造空間站,日本是沒有這方面能力的。日本申請的中國空間站實驗項目已經入選,未來日本在國際空間站退役後,也隻能唯一的選擇和中國合作。中國空間站是向國際開放的,但是中國空間站完全使用中文操作界面,想來中國空間站必須掌握好中文,而且實驗結果共同享,自己的空間站規則自己定。
中國空間站建成
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