3号機から導入される新装置「機体把持装置」とは？

H3ロケットについて説明する、JAXAの岡田匡史プロマネ(右)と、三菱重工の新津真行プロマネ(左)

宇宙航空研究開発機構(JAXA)と三菱重工は2024年3月21日、三菱重工の飛島工場で、H3ロケットのコア機体を報道関係者に公開した。 【写真】公開されたH3ロケットのコア機体 このうち第1段は、次に打ち上げる3号機で使用される機体となる。3号機は初めて“試験機”がつかない打ち上げとなる。その一方で、打ち上げ前には、発射台に新たに取り付けた「機体把持装置」の試験が行われる。 試験機1号機の打ち上げ失敗、試験機2号機でのリベンジを経て、ついに宇宙の海へと漕ぎ出したH3が、次に挑む3号機のミッションとはどのようなものだろうか。 ■試験機2号機の打ち上げ成功 H3ロケットは、三菱重工とJAXAが共同開発している、次世代の大型ロケットである。 現在の主力ロケットH-IIAの後継機として、日本の基幹ロケット(安全保障を中心とする政府のミッションを達成するため、国内に保持し輸送システムの自立性を確保するうえで不可欠な輸送システム)と位置付けられているほか、国際競争力の強化によって商業衛星の打ち上げ市場で戦えるロケットにし、産業基盤の維持・強化も目的としている。 これを達成するため、これまで日本がつちかってきた技術を集結するとともに、新たな技術にも挑戦し、柔軟性・高信頼性・低価格を兼ね備えたロケットを目指している。 ロケットの全長は57m(ショートフェアリングの場合)、質量は419t(H3-22Sの場合)で、高度約500kmの太陽同期軌道に4t以上の打ち上げ能力をもつ。 H3の開発は2014年から始まり、エンジン開発で遅れを重ねたのち、2023年に試験機1号機を打ち上げた。しかし、第2段エンジンの着火に失敗し、ミッション達成の見込みがないとの判断から指令破壊され、打ち上げは失敗に終わった。 JAXAなどは原因究明と対策を進め、約1年後となる2024年2月17日、試験機2号機の打ち上げに成功し、リベンジを果たした。 試験機2号機の飛行結果については、現在JAXAと三菱重工でつぶさにデータを分析しており、3号機以降への反映事項があるかどうか結論を出していくとしている。ただ、全体的に非常に良好な飛行だったことがわかっており、離昇からロケット性能確認用ペイロード(VEP-4)の分離まで、予測値とほとんど誤差なしで飛行したという。 JAXAでH3のプロジェクトマネージャーを務める岡田匡史氏は「ロケットが飛行中、経路をモニターしていたところ、(予測値の)ど真ん中を飛んでいくような状態で、『これ本当かな？』と思うほどだった」と振り返った。 ■H3ロケット3号機のミッションは？ プロジェクト・チームは、試験機2号機の打ち上げ後、すぐに3号機の準備に取り掛かり、試験機2号機の評価と並行して準備を進めてきたという。 3号機は、H3として初めて“試験機”がつかない、ただの3号機となる。 機体公開が行われた時点で、打ち上げ日時は「2024年度中」ということ以外は決まっていない。搭載する衛星についても未定だが、プロジェクト・チームでは先進レーダー衛星「だいち4号(ALOS-4)」を打ち上げることを見越して準備を進めているとした。打ち上げ時期、実際に「だいち4号」を搭載するかどうかなどは、政府の委員会で決定されるのを待っている状況だという。 機体構成は決まっており、試験機1号機、2号機と同じ、H3-22Sとなる。これは第1段メインエンジンのLE-9が2基、固体ロケットブースター(SRB-3)が2本、フェアリングがショート(S)を示している。 3号機の注目点のひとつが、「機体把持装置」の試験である。これは、移動発射台(ML5)のマスト(塔の部分)に取り付けられた、巨大な2本の腕のような装置で、ロケットを掴んで支える役割をもつ。 もともと、H3の開発当初には、このような装置は想定されていなかった。ところが、開発を進める中で、22形態と24形態(SRB-3が4本の形態)において、推進薬が入っていない状態で風が吹くと、固有振動数の問題で揺れやすくなることが判明した。岡田氏によると、「先端部分が最大で1mほど揺れることもある」という。もちろん、倒れるようなことにはそうそうならないものの、運用の制約条件が厳しくなってしまう可能性があった。 そこで、機体移動前から機体移動中、そして射点に到着直後の、推進薬が入っていない状態のロケットを支えるため、機体把持装置が取り付けられることになった。なお、推進薬の充填が終わると、ロケットから外れ、退避させる。 装置自体はすでにML5に取り付けられており、試験機2号機の打ち上げの際にも、使用はされなかったものの外観を見ることはできた。 3号機ではまず、実際に打ち上げる前に「極低温点検(F-0)」を行う。これは、打ち上げの前に、一度機体を射点に出し、実際に推進薬も入れて、機体と射点設備全体を組み合わせた総合システムとしての作業性や手順の点検を目的としたものである。 極低温点検自体は試験機1号機の打ち上げ前にも行われたことがあるが、今回は機体把持装置の設計の妥当性の検証――たとえば推進薬を充填したあとにロケットからきちんと外れるか、射点上で再度掴む必要があったときにきちんと動くかどうかなどの確認を目的として行われる。 また、機体把持装置をつけるとロケットと地上設備との電波の状況(つながりやすさなど)が変わる可能性があるため、その点が問題ないかどうかの点検も目的としている。 なお、機体把持装置の追加にともなう、ロケット側の改修などは必要ないという。