日本M-5（M-V/Mu-5）是日本研制的世界最大固体燃料运载火箭，属于Mu系列第五代，主要用于发射科学卫星，1997年首飞，2006年退役，具备1.8吨近地轨道运载能力，因发射成本过高被后续小型固体火箭取代。
M-5运载火箭研发始于1990年代，由日本宇宙科学研究所投入165亿日元研制，采用三级固体燃料设计，少见斜向发射方式，服役期间先后将多颗天文卫星送入轨道，是当时世界最大的固体燃料运载火箭，后因发射成本过高（75-80亿日元/次）于2006年完成最后一次发射后退役。
运载参数和应用场景
M-5运载火箭（又称M-V、Mu-5）是日本宇宙科学研究所（ISAS）主导，联合日产汽车、IHI宇宙空间株式会社共同研制的三级固体燃料运载火箭，属于日本M系列固体火箭的第五代产品，1990年代研发总投入约165亿日元。其核心运载参数如下：
| 参数类别 | 具体指标 | 备注 |
|---|---|---|
| 火箭全长 | 30.7 m | |
| 直径 | 2.5 m | |
| 起飞重量 | 140.0 t | |
| 近地轨道（250km）运载能力 | 1800.0 kg | 倾角31°轨道 |
| 太阳同步轨道（185km）运载能力 | 1300.0 kg | 倾角90°轨道 |
| 可选上面级 | KM-V1固体第四级 | 用于深空任务拓展 |
| 发射场 | 鹿儿岛内之浦航天中心（KSCUT） | 采用斜向发射模式 |
作为当时全球最大的三级固体运载火箭，M-5的设计定位完全服务于日本空间科学探索需求。基础型三级构型主要承担近地轨道科学卫星发射任务，覆盖X射线天文观测、射电干涉测量等领域；加装第四级上面级后可执行深空探测任务，包括月球轨道投送、行星际探测器发射。相较于前代M-3S-2火箭，M-5的运载能力提升了134%，且无需捆绑固体助推器，仅通过增加各级推进剂装填量实现运力跃升，整体长度仅比前代增加2.2米，结构紧凑性显著提升。其应用场景覆盖了从低轨科学卫星到深空探测器的全谱系科学载荷投送，是日本1990年代至21世纪初空间科学研究的核心运载工具。
技术特点
M-5火箭在设计上充分继承了日本M系列固体火箭的技术积累，同时针对大推力、高可靠性需求进行了多项技术创新，各级发动机参数及核心技术特点如下：
| 系统层级 | 发动机型号 | 核心参数 | 技术特点 |
|---|---|---|---|
| 一级 | M-14 | 高度13.73m，推力3760kN，比冲274s，工作时间51s，推进剂为BP-204J | 采用两段式固体药柱设计，壳体采用高强度钢材质，海平面推力可达383吨，起飞推重比约2.7，可在短时间内让火箭突破音速；采用柔性喷管推力矢量控制，无需额外设置姿控发动机，简化了一级结构 |
| 二级 | M-24 | 高度6.61m，推力1520kN，比冲292s，工作时间62s，推进剂为BP-208J | 采用高性能端羟基聚丁二烯复合推进剂，真空比冲较前代提升7%，级间分离采用冷分离模式，避免了分离时的燃气流对二级箭体的干扰，提升了入轨精度 |
| 三级 | M-34 | 高度3.61m（延展后4.29m），推力337kN，比冲301s，工作时间94s，推进剂为BP-205J | 采用碳纤维复合材料壳体，结构质量仅1吨，占总质量比例不足9%，是当时固体火箭结构系数最优的设计之一；工作完成后可进行轴向延展，为有效载荷提供更大的安装空间 |
| 可选上面级 | KM-V1 | 推力51.9kN，比冲298s，工作时间73s | 采用自旋稳定设计，可满足深空探测任务的轨道精度要求，具备多次点火能力，支持轨道机动和精确入轨 |
| 制导系统 | 惯性导航+星光修正 | 入轨精度优于0.1°（轨道倾角误差） | 采用激光陀螺惯性测量单元，配合星敏感器进行轨道修正，无需地面测控网实时干预，具备自主入轨能力 |
此外，M-5火箭采用了罕见的斜向发射模式，发射台预设倾角约80°，减少了火箭起飞后的程序转弯幅度，降低了重力损失，进一步提升了运载效率。整体设计兼顾了运力、可靠性和任务灵活性，在1990年代的固体运载火箭领域处于领先水平，其总体性能超过了美国雅典娜II型火箭、俄罗斯R-39潜射弹道导弹等同类固体火箭。
发射历史和重要任务
M-5火箭的研制工作始于1990年，原计划1996年首飞，后因样机技术问题推迟至1997年执行首次发射。根据公开记录，其正式服役期间的发射任务如下：
| 发射序号 | 发射代码 | 发射时间 | 载荷名称 | 任务类型 | 发射结果 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1997-005 | 1997年2月12日 | MUSES-B（HALCA） | 射电天文卫星 | 成功 | 卫星重800kg，进入620km×6200km椭圆轨道，与全球地面射电望远镜组成甚长基线干涉测量系统，分辨率可达地面望远镜的1000倍，服役至2005年退役 |
| 2 | 1998-041 | 1998年7月3日 | NOZOMI（PLANET-B） | 火星探测器 | 发射成功，任务部分失败 | 日本首个火星探测器，发射重量540kg，原计划1999年进入火星轨道，主要任务为探测火星上层大气与太阳风的相互作用、测量火星磁场。发射后因阀门故障导致燃料异常消耗，多次轨道修正失败，最终于2003年12月飞掠火星但未能进入环火轨道，成为环绕太阳运行的人造行星 |
| 3 | 2000年2月10日 | 2000-011 | ASTRO-E | X射线天文卫星 | 失败 | 三级发动机工作异常，卫星未能入轨，坠入太平洋 |
| 4 | 2005年7月10日 | 2005-024 | ASTRO-E2（朱雀） | X射线天文卫星 | 成功 | 接替ASTRO-E的任务，重1700kg，进入550km近地轨道，服役至2015年退役，获取了大量黑洞、星系团的X射线观测数据 |
| 5 | 2006年9月23日 | 2006-040 | 太阳-B（日出） | 太阳观测卫星 | 成功 | M-5火箭谢幕任务，卫星重900kg，进入600km太阳同步轨道，实现了人类首次对太阳耀斑的高分辨率成像观测，目前仍在服役 |
M-5火箭全生命周期共执行5次发射，其中4次成功将载荷送入预定轨道，成功率达80%，累计将4颗科学卫星送入轨道，为日本空间天文、行星探测领域积累了大量关键数据。但由于发射成本过高，单枚发射费用达75-80亿日元，与运力达10吨的H-2A液体火箭成本仅相差20亿日元，性价比劣势明显。日本宇宙开发委员会于2006年决定停止M-5火箭的生产，后续由成本更低的艾普斯龙固体火箭接替其科学载荷发射任务。作为日本固体运载火箭技术的巅峰之作，M-5的技术积累为后续日本固体火箭研发和弹道导弹技术发展奠定了重要基础。
