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H-1是日本为适应卫星发射需求、向运载工具国产化过渡而研制的运载火箭,在N-2火箭基础上改型而成,1986年首飞,1992年退役,共完成7次成功发射,将11颗卫星送入轨道。
H-1火箭一子级及9个捆绑助推器与N-2相同,按美国许可证在日本生产;二子级采用日本自研的液氧/液氢子级,三子级为N-2固体发动机改型,整流罩从美国麦克唐纳·道格拉斯公司购进。可执行近地轨道、中高度轨道、大椭圆轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等多种发射任务,三级型地球同步转移轨道运载能力1100千克,地球同步轨道运载能力约550千克。受日美协议限制不能发射国外商用卫星,仅能在每年1-2月和9-10月于种子岛航天中心发射。
H-1_9-2作为日本H系列运载火箭的核心型号,其研制定位为N系列火箭的升级替代产品,核心运载参数如下表所示:
| 参数类别 | 具体指标 |
|---|---|
| 火箭全长 | 40.3 m |
| 最大直径 | 2.4 m |
| 起飞重量 | 140.6 t |
| 地球同步转移轨道运载能力 | 1100.0 kg |
| 近地轨道运载能力 | 约2000 kg |
| 级数 | 三级 |
| 研制单位 | 宇宙开发事业团(NASDA,现JAXA前身)、三菱重工、美国道格拉斯公司 |
该火箭的设计定位兼顾技术自主化与任务实用性,主要应用于三类航天任务:其一,地球观测卫星发射,其1.1吨的同步转移轨道运力可满足中小型遥感卫星的发射需求;其二,技术试验卫星部署,可搭载多颗小卫星进行轨道验证任务,1990年发射任务曾实现单箭三星的多星部署;其三,为后续H-2系列火箭的技术迭代提供飞行验证,其在N系列火箭基础上改进的箭体结构、推进系统等技术,直接为H-2系列更大运力火箭的研制积累了工程经验。所有发射任务均在日本种子岛航天中心(TNSTA)执行,该发射场位于北纬30°左右,较低的纬度能够为火箭提供额外的地球自转速度增益,进一步提升了运载效率。
H-1运载火箭是日本在引进美国雷神-德尔塔火箭技术基础上,逐步推进国产化的过渡型号,其技术方案既保留了成熟技术的可靠性,又融入了日本自主研发的航天技术成果,核心技术特点如下:
| 技术模块 | 具体参数与特点 |
|---|---|
| 一子级 | 采用MB-3发动机,推进剂为液氧/煤油,海平面推力约2450 kN,燃烧时间约140秒,技术原型来自美国道格拉斯公司,后续由三菱重工实现国产化生产 |
| 二子级 | 采用国产LE-3发动机,推进剂为四氧化二氮/混肼50,真空推力约539 kN,燃烧时间约220秒,是日本自主研制的首批可高空点火的液体火箭发动机 |
| 三子级 | 采用固体火箭发动机,真空推力约78.4 kN,燃烧时间约45秒,具备轨道精准调整能力 |
| 制导系统 | 采用惯性导航+计算机控制方案,入轨精度偏差小于0.5%,满足商业卫星的发射精度要求 |
| 箭体结构 | 采用铝合金半硬壳式结构,一子级直径2.4米,二子级直径2.4米,三子级直径1.7米,整流罩最大直径2.4米 |
| 国产化率 | 整体国产化率约70%,相比N系列火箭的30%国产化率有显著提升,仅一子级发动机部分零部件仍依赖美国技术支持 |
该火箭的技术设计体现了日本航天“引进-消化-吸收”的发展路径:在N-1、N-2火箭的技术基础上,重点突破了二子级发动机自主化、惯性制导系统国产化等关键技术,相比前代N-2火箭,同步转移轨道运载能力提升了53%,发射可靠性达到100%,为日本后续完全自主研制H-2系列液氢液氧火箭奠定了技术基础。此外,火箭采用模块化设计思路,一子级可根据任务需求选配不同推力的助推器,衍生出了9-2、9-4等多个子型号,本次介绍的H-1_9-2即为配备2枚固体助推器的基础配置型号,主要面向中低重量的同步轨道发射任务。
H-1_9-2型火箭在1986年至1992年间共执行3次发射任务,全部取得成功,累计将6颗卫星送入预定轨道,是日本航天史上发射成功率100%的高可靠性型号,具体发射记录如下:
| 发射代码 | 发射时间 | 发射站 | 入轨卫星数量 | 任务详情 |
|---|---|---|---|---|
| 1986-061 | 1986年8月12日 | 种子岛航天中心(TNSTA) | 2 | 首飞任务,搭载1颗工程试验卫星与1颗通信技术试验卫星,验证了火箭全系统飞行可靠性,标志着日本H系列火箭正式投入使用 |
| 1990-013 | 1990年2月7日 | 种子岛航天中心(TNSTA) | 3 | 首次执行多星发射任务,搭载1颗气象卫星与2颗微小技术试验卫星,验证了火箭多星部署能力,三颗卫星分别进入不同高度的近地轨道,入轨精度均满足设计要求 |
| 1992-007 | 1992年2月11日 | 种子岛航天中心(TNSTA) | 1 | 最后一次发射任务,搭载日本地球资源卫星JERS-1(国际编号1992-007A),卫星进入780公里高度的近极地太阳同步轨道,该卫星搭载了L波段合成孔径雷达、可见光近红外辐射计等载荷,服役期间完成了全球地质测绘、农林业资源调查、海洋环境观测、灾害监测等多项任务,获取的地震、火山活动观测数据为日本地球科学研究提供了重要支撑,卫星在轨服役至1998年退役 |
3次发射任务的圆满成功,验证了H-1火箭设计方案的可行性,也为日本航天积累了中型运载火箭的研制与发射经验。1992年完成最后一次发射后,H-1火箭正式退役,其技术成果全面应用于后续H-2系列火箭的研制,推动日本航天运载能力从1吨级同步轨道运力向2吨级跨越。作为日本航天从技术引进走向自主研发的标志性型号,H-1运载火箭在日本航天发展史上承上启下的作用得到了行业的广泛认可。