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H-2B-304是日本H-IIB系列运载火箭的第4枚,为二级低温液体火箭,主要用于执行国际空间站货运飞船HTV-8(鹳8号)的发射任务,具备大载荷近地轨道投送能力。
H-IIB 304是三菱重工为JAXA研发的H-IIB系列运载火箭,采用液氧液氢推进剂,配备4台固体助推器,芯级直径5.2米,2019年执行HTV-8货运飞船发射任务前曾因发射台起火推迟,后续成功完成发射,是日本用于大吨位近地轨道投送的主力运载火箭之一。
H-2B运载火箭是日本在H-2A火箭基础上升级研发的重型低温液体运载火箭,由三菱重工业株式会社与日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)联合研制,主要面向大质量近地轨道发射需求设计,其核心参数与应用场景如下:
| 类别 | 参数 |
|---|---|
| 火箭全长 | 56.6米 |
| 芯级最大直径 | 5.2米 |
| 起飞重量 | 551吨 |
| 近地轨道(LEO)运载能力 | 16500千克 |
| 地球同步转移轨道(GTO)运载能力 | 约8000千克 |
| 级数 | 二级半(芯级+4台固体助推器) |
| 推进剂类型 | 液氧/液氢(芯级)、复合固体推进剂(助推器) |
| 首飞时间 | 2009年9月11日 |
| 总发射次数 | 9次 |
| 发射成功率 | 100% |
该火箭的应用场景高度聚焦于国际空间站货运任务,其16.5吨的近地轨道运载能力恰好匹配日本“鹳”(HTV)系列货运飞船的发射需求。HTV飞船单次可向国际空间站运送最多5.3吨的补给物资,包括航天员生活物资、科学实验载荷、空间站轨道更换单元等,是航天飞机退役后少数能够运输大型空间站部件的货运飞行器之一。除此之外,H-2B也可承担多颗卫星组网发射、大型深空探测器初始入轨等任务,通过与运力稍小的H-2A火箭形成梯队,覆盖不同量级的发射需求,降低单颗载荷的发射成本。
H-2B的研发核心思路是通过成熟技术的集群化升级快速提升运力,最大限度降低研发风险与成本,其技术特点既继承了日本液体火箭的氢氧发动机优势,又针对性优化了重型载荷发射的可靠性:
| 系统组成 | 技术参数与特点 |
|---|---|
| 固体助推器 | 4台SRB-A改良型固体助推器,单台推力2305千牛,工作时间114秒,比冲283.6秒,推力总和占起飞总推力的80%以上,采用碳纤维壳体设计,结构效率更高 |
| 芯一级 | 配备2台LE-7A液氧液氢发动机,单台真空推力1098千牛,工作时间390秒,比冲440秒;燃料箱直径从H-2A的4米扩大至5.2米,推进剂装载量提升至原先的1.7倍 |
| 芯二级 | 采用1台LE-5B液氧液氢发动机,单台真空推力137.2千牛,工作时间534秒,比冲447秒,具备多次点火能力,可满足不同轨道的入轨精度需求 |
| 控制系统 | 采用冗余设计的惯性导航系统,入轨精度优于0.1°,可实现货运飞船与空间站对接的轨道精度要求 |
| 可靠性设计 | 所有核心部件均经过H-2A火箭数十次发射验证,发动机集群布局采用故障冗余设计,单发轻微故障不影响发射任务完成 |
不同于全新研制的重型火箭,H-2B通过将H-2A的芯一级发动机数量和固体助推器数量翻倍的方式,在短时间内将近地轨道运力从H-2A的10吨级提升至16.5吨级,研发周期仅为4年,研发成本较全新方案降低约30%,是成熟火箭升级的典型案例。其液氧液氢发动机的高比冲特性,也让该火箭在同等起飞重量下具备更优的运载效率,尤其是在高轨道发射任务中优势明显。
H-2B火箭自2009年首飞至2020年完成最后一次发射,9次任务全部取得成功,累计将9艘HTV货运飞船送入预定轨道,为国际空间站运营提供了稳定的货运支持,其近5次发射记录如下:
| 发射代码 | 发射时间 | 发射场 | 载荷 | 入轨卫星数 | 任务说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2020-030 | 2020年5月20日 | 种子岛航天中心(TNSTA) | HTV-9“白鹳”9号货运飞船 | 1 | H-2B火箭的最后一次发射,运送约5.3吨补给物资,包括空间站实验设备与航天员生活物资,任务完成后H-2B火箭正式退役,由后续H-3火箭接替 |
| 2019-062 | 2019年9月24日 | 种子岛航天中心(TNSTA) | HTV-8“白鹳”8号货运飞船 | 1 | 本次发射曾因发射台起火推迟13天,最终成功将包含3.4吨加压货物与1.9吨非加压货物的补给送入轨道,其中包括日本新型空间站实验舱部件 |
| 2018-073 | 2018年9月22日 | 种子岛航天中心(TNSTA) | HTV-7“白鹳”7号货运飞船 | 1 | 首次携带小型返回式胶囊,验证日本从空间站向地球返回小型载荷的技术,共运送5.0吨物资,包含NASA的大气探测实验设备 |
| 2016-076 | 2016年12月9日 | 种子岛航天中心(TNSTA) | HTV-6“白鹳”6号货运飞船 | 1 | 携带6颗小型立方星,在完成货运任务后从空间站释放,同时运送了日本“基博”实验舱的新型生命科学实验装置 |
| 2015-038 | 2015年8月19日 | 种子岛航天中心(TNSTA) | HTV-5“白鹳”5号货运飞船 | 1 | 运送了约4.6吨物资,包括用于监测臭氧层变化的SMILES探测仪替换部件,以及空间站蓄电池组 |
除上述5次任务外,H-2B此前还完成了2009年首飞(HTV-1)、2011年(HTV-2)、2012年(HTV-3)、2013年(HTV-4)4次发射,所有任务均实现100%成功,累计向国际空间站运送超过40吨物资,是2011年美国航天飞机退役后,国际空间站货运补给的核心运力之一。2020年HTV-9任务完成后,H-2B火箭正式退出历史舞台,其技术经验被应用于日本新一代H-3运载火箭的研发中,为日本后续重型运载火箭的发展奠定了基础。