| SS-520-4 | |
|---|---|
| Általános információ | |
| Ország | Japán |
| Család | SS-520 |
| Célja | hordozórakéta |
| Fejlesztő | IHI Aerospace Co. kft |
| Gyártó | IHI Aerospace Co. kft |
| Indítási költség | 3,5 millió dollár |
| Főbb jellemzők | |
| Lépések száma | 3 |
| Hossz (MS-vel) | 9,54 m |
| Átmérő | 0,52 m |
| kezdősúly | 2600 kg |
| A rakomány súlya | |
| • a LEO -nál | >4 kg |
| Indítási előzmények | |
| Állapot | próbaüzemek |
| Indítási helyek | Uchinoura Űrközpont |
| Indítások száma | 2 |
| • sikeres | egy |
| • sikertelen | egy |
| Első indítás | 2017. január 15 |
Az SS-520-4 egy japán háromlépcsős szilárd hajtóanyagú hordozórakéta . A rakéta az SS-520 evolúciója , amely a nagy magasságú kutatórakéták S-310 családjába tartozik . A rakétát a Japán Űr- és Asztronautikai Tudományok Intézete ( Eng. Institute of Space and Astronautical Science , ISAS ) üzemelteti, amely a Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) része. A rakétát az IHI Aerospace gyártja [1] . Az első sikeres kilövéskor, 2018. február 3-án ez volt a legkisebb hordozórakéta, amelyet arra terveztek, hogy egy mesterséges földi műhold [2] pályára állítsa a hasznos terhet , és ez elérte a pályát ( egy légi indító NOTS rakéta még könnyebb volt, de soha nem sikerült normálisan edzeni).
A rakétát úgy hozták létre, hogy az SS-520 nagy magasságú kutatórakétához hozzáadtak egy harmadik fokozatot, és ennek megfelelően módosították a fedélzeti rendszereket. A rakéta stabilizálása az első fokozat működése során a hossztengely mentén stabilizátorok segítségével történő pörgetéssel történik. A stabilizátorok háromrétegű alumínium méhsejtből készült szendvics formájában készülnek, amelyet szén- és üvegszálas burkolat borít . A stabilizátorok éle titánból készült [3] [4] . Az első lépcső teste nagy szilárdságú HT-140 acélból [3] készült .
A második lépcső teljes egészében szénszálas kompozit anyagból készül [5] . Mindhárom fokozatban HTPB alapú szilárd hajtóanyagot használnak . A fejburkolat üvegszálból készült [4] .
A rakéta magassága 9,54 m, kilövési súlya 2,6 tonna , 4 kg-nál nagyobb rakományt is képes eljuttatni a LEO -hoz [6] . Az első fokozatú motor tolóereje 14,6 tonna (145-185 kN ), fajlagos impulzusa 265 s. Az első fokozat üzemanyagának tömege 1587 kg, a második - 325, a harmadik - 78 [7] . A rakéta tájolását az első fokozat leválasztása után a japán ラムライン(Ramurain) rendszer biztosítja - négy impulzusmotor, amelyek sűrített nitrogénnel működnek. A nitrogént 5,7 literes tartályban tárolják 230 bar nyomáson [8] . A telemetriai vezérlő és átviteli rendszert a Canon Electronics hozta létre [9] . A harmadik fokozatban nem volt telemetriai rendszer. A pálya végső paramétereinek meghatározására GPS-érzékelőt szereltek fel rá, amely az Iridium rendszeren keresztül jelet továbbított [8] .
A hordozórakéta egyik jellemzője a rendelkezésre álló fogyasztói alkatrészek széles körben elterjedt használata, nem pedig speciálisak. Ennek célja a hordozórakéta költségének csökkentése, ami befolyásolja a hasznos teher kilövésének költségeit [10] .
Egy módosított SS-520 rakéta kísérleti indítását szilárd tüzelőanyaggal kiegészített harmadik fokozattal tervezték egy 3 kilogrammos TRICOM-1 cubesat [6] [11] alacsony Föld körüli pályára bocsátására . Az indulást a Gazdasági, Kereskedelmi és Ipari Minisztérium finanszírozta; az indítás költsége körülbelül 400 millió jen (3,5 millió dollár) [12] . Az indításkor ez volt a legkisebb hordozórakéta, amellyel rakományt Föld körüli pályára bocsátottak [7] .
A rakéta indításakor szükség volt a kis műholdak - cubesats - gyors és olcsó kilövésére . A cubesats 2003-as megjelenése óta és 2017 elejéig több mint 300 ilyen műholdat bocsátottak fel. A közelgő 2017-ben mintegy 200 cubesat elindítását tervezték. Az SS-520-4 felbocsátásának idejére az összes ilyen műholdat hasznos teherként indították el sokkal nagyobb űrhajók felbocsátásakor. Az ilyen indítások költsége meglehetősen magas, és maga a cubesat elindítása szorosan kötődik a fő terhelés elindításához. Ebben a helyzetben megjelent az ultra-kis hordozórakéták gazdasági rése az ultra-kis műholdak felbocsátásának piacán. Ezt a rést hivatott kitölteni az SS-520-4 hordozórakéta [8] . 2016. május 27-én Japán Gazdasági, Kereskedelmi és Ipari Minisztériuma bejelentette egy ultrakönnyű hordozórakéta létrehozására irányuló projekt finanszírozását. A projekt egyik állomása az SS-520 nagy magasságú kutatórakétára épülő hordozórakéta megalkotása volt. A kilövés fő célja azoknak a technológiáknak a bemutatása, amelyek lehetővé teszik egy cubesat indítását egy továbbfejlesztett, nagy magasságú kutatórakétával [13] .
Az Oktatási, Kulturális, Sport-, Tudományos és Technológiai Minisztérium által 2016 májusában bejelentett küldetési kiáltvány nem tett említést a hasznos teherről. De már novemberben megjelent a kiáltványban egy rész a TRICOM-1 műholdról [14] . A TRICOM-1 (ト リコム[15] ) a Tokiói Egyetem által kifejlesztett 3U-cubesat , amely öt kamerával van felszerelve a Föld felszínének felvételére, valamint egy kommunikációs terminállal a rádiójelek továbbítására [11] . A műholdat 180 × 1500 km paraméterekkel, 31°-os dőléssel tervezték pályára állítani [16] .
A hordozórakéta indítási és repülési terve a szilárd hajtóanyagú nagy magasságú kutatórakétákra jellemző sorrendet tartalmazott: mozgás nagy gyorsulásokkal és több mozgásszakasz ballisztikus pálya mentén, a következő szakasz aktív szakaszának kezdetével végződve [ 8] .
A rakétát egy rámpáról indították - a kezdeti szakaszban a rakéta egy sínvezető mentén mozog, amely az indítóberendezés része. Ez az indítási technológia hagyományos a geofizikai rakéták kilövésénél, és lehetővé teszi a kezdeti mozgásszögek irányszögben, stb. beállítását. Az első fokozat aktív fázisának 32 másodpercig kellett volna tartania, és ezalatt a rakétának el kellett volna érnie a magasságot. 26 km-ről. Ettől a pillanattól kezdve meg kellett kezdődnie a ballisztikus pálya mentén történő mozgás első szakaszának, amely 2 perc 19 másodpercig tart. Az első ballisztikus szegmens során a tervek szerint a fejvédő burkolatot ledobják (78 km-es magasságban), az első fokozatot dokkolják (79 km-es magasságban), stabilizálják a hordozórakéta forgását (94 km), és tisztázzák. a második szakasz (168 km) indításának pillanata. A 174 km-es magasságban való indítástól számított 2 perc 50 másodperc elteltével a második fokozat motorjának be kell kapcsolnia, amelynek 24 másodpercig kellett volna működnie, és miután elérte a 186 km-es magasságot, a második fokozatnak el kellett volna válnia. 03:48-kor a harmadik fokozatot be kell kapcsolni, és 25 másodperc múlva a motornak le kell állnia. 7 perc 30 másodperccel a kilövés után a rakétának 201 km magasságot, 8,1 km/s sebességet, 1818 km távolságot a kilövési helytől kellett volna elérnie, és ekkor a rakéta elválasztása a kilövéstől. járműnek meg kell történnie [8] .
A kilövést 2017. január 11-re, tokiói idő szerint (JST) 8:48- ra tervezték az Uchinoura Űrközpontból a KS Centerből , amelyet az 1960-as és 70-es években Lambda-4S hordozórakéták indítására használtak . Az időjárási viszonyok miatt a kilövést három perccel a kilövés előtt törölték [12] .
A második kísérletre 2017. január 15-én, 08:33-kor JST (január 14. 23:33 UTC ) került sor. Az előkészítő munka 05:00 órakor kezdődött JST, és a műszaki elemeken kívül biztonsági elemeket is tartalmazott - a lakosság evakuálását a biztonsági zónából. A meteorológiai viszonyok megfeleltek a rakéta indításához szükséges követelményeknek. Az indító rámpa 125°-os irányszögre és 75,1°-os magasságra irányult. Az első fokozat motorját a becsült időpontban kapcsolták be. A kilövést a rakétarendszerekből származó telemetriai adatok és a földi nyomkövető radarok adatainak beszerzése kísérte [17] .
A +20,4 másodperc pillanatában leállt a rakéta telemetria adása, és a repülésirányító központ szakemberei nem kaptak információkat, többek között a rakéta biztonsági rendszereiből. Emiatt úgy döntöttek, hogy nem továbbítanak rendszeres jelet a motor bekapcsolásához a rakéta második fokozatába. Ugyanakkor a rakéta távoli követésének eszközei megerősítették a rakéta normál mozgását - az első fokozat megfelelően működött. Az emelkedés magassága 190 km, a csúcssebesség pedig 0,918 km/s [12] volt .
A távkövetési adatok elemzése azt mutatta, hogy a gázsugaras vezérlőrendszer nem tudta a rakétát a horizont irányába irányítani - ez azt jelenti, hogy a második fokozat motorjának bekapcsolása nem vezetett volna sikeres kilövéshez [12] .
Az első fokozat motorjának leállítása után a rakéta az első fokozat esésére tervezett területen az óceánba esett. Az indítást sikertelennek nyilvánították [12] .
Repülési cikogram| Az SS-520-4 repülési sorrendje [12] . | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Idő ( p : s ) | Magasság ( km ) | Sebesség ( km/s ) | Távolság ( km ) | Esemény | Eredmény | Hozzászólások |
| 00:00 | 0 | 0 | 0 | 1. fokozatú gyújtás és indítás | Igen | |
| 00:31.7 | 26 | 2.0 | 9 | 1. fokozat kikapcsolása | Igen | optikai úton történő regisztráció |
| 00:53 | A piroszelepek kinyitása | ≠ | nem megerősített | |||
| 00:55 | Tájékozódási rendszer jelének vétele | Nem | nincs visszatérő jel | |||
| 01:02 | Parancs a hasznos teherleválasztó mechanizmus elindításához | Igen | normál műholdas iroda 07:30-kor | |||
| 01:07 | 81 | 1.7 | 28 | Fairing leválasztás | Igen | földi felügyeleti rendszerek megerősítették |
| 01:08 | 83 | 1.7 | 28 | Az első szakasz osztálya | ≠ | nem megerősített |
| 01:13.3 | A gázsugárvezérlő rendszer bekapcsolása | Nem | radaradatok elemzése alapján | |||
| 01:57.6 | A gázsugárvezérlő rendszer leállítása | |||||
| 02:01.2 | 94 | 1.6 | 35 | A centrifugálás stabilizálásának kezdete | ||
| 02:25 | Centrifugálás befejezése | |||||
| 02:37 | 168 | 1.1 | 79 | A második szakasz kezdetének meghatározása | ≠ | nem megerősített |
| 02:44 | 174 | 1.1 | 86 | Második fokozatú motorgyújtás | Nem | |
| 03:14 | 182 | 3.6 | 132 | A második szakasz motorjának vége | ||
| 03:55 | 186 | 3.6 | 229 | Második szakasz leválasztás | ||
| 03:58 | 186 | 3.6 | 238 | Harmadik fokozatú motorgyújtás | ||
| 04:23.8 | 185 | 8.1 | 358 | Harmadik fokozat a motor leállítása | ||
| 07:30 | 205 | 8.1 | 1818 | A TRICOM-1 leválasztása | Igen | műholdjel vétele |
A JAXA vizsgálata megállapította, hogy a telemetria elvesztését az áramellátási problémák okozták. A nehézséget az okozta, hogy a meghibásodási periódus rövidebb volt, mint a hordozórakéta szenzorlekérdezési periódusa, amely 5 ms volt. Figyelembe vették a kapcsolók meghibásodásának forgatókönyveit, a csatlakozók leválasztását és a rövidzárlatokat. Megvizsgálták a tápáramkör vagy a vezérlőegységek hibásságának változatait. Minden mérlegelt lehetőséget kísérletekkel vagy szimulációkkal teszteltek. A vizsgálat során a műszerek és rendszerek nagy csoportjának (telemetriai rendszer, parancsdekóder, tájékozódási rendszer szelepei stb.) meghibásodását állapították meg, amely a kábelhálózat sérülésére és a külsőre szerelt kábelcsatorna rövidzárlatára utal. a második szakasz felülete. A vizsgálat arra a következtetésre jutott, hogy a rövidzárlatot a kábelek súrlódása okozta a rakétatestbe való belépési területen [12] . A súlycsökkentés érdekében az acél burkolatot alumíniumra cserélték. Repülés közben a hődeformációk és a légnyomás hatására a burkolat rányomta a vezetékeket a második fokozat házára azon a területen, ahol a kábelek beléptek a házba. A rezgések következtében a vezetékek üvegszálas burkolata kikopott, a vezetékek rövidre zárták a testet. A vizsgálat során szimulációkat végeztek, amelyek megerősítették egy ilyen forgatókönyv nagy valószínűségét. Az ilyen irányú kutatások oka a második fokozat motorjának deformációérzékelőjének leolvasása volt. Ez az érzékelő 20,015-20,020 másodperces intervallumban hirtelen nem tervezett tolóerőt kezdett sugározni, bár a második fokozat motorja inaktív volt. Ez a hiba arra késztetett egy japán 羽生宏人(Hiroto Hanyu) docenst, hogy azt sugallja, hogy a vezeték kidörzsölődött, amit kísérletek is megerősítettek. A huzalhüvely gyors kikopásának egyik oka a könnyebb, de kevésbé kopásálló "fogyasztói" minőségű huzalok használata volt [18] .
A vizsgálat eredményei alapján döntés született a kábelek súrlódása elleni intézkedések megtételéről, a kábelfonatok tönkremenetelét megakadályozó technológiák kidolgozásáról, valamint a kábelcsatornák újratervezéséről a megbízhatóság növelése érdekében. Ezenkívül úgy döntöttek, hogy az összes rendszer tartalék energiaellátó rendszerét újratervezik. [12]
A JAXA elnöke, Naoki Okumura 2017. április 7-én egy sajtótájékoztatón bejelentette, hogy a 2017-es pénzügyi évben készen áll az SS-520 űrhordozórakéta második fellövésére. Ugyanakkor a pontos dátumokat és a rakományt nem nevezték meg [19] . November 13-án a JAXA sajtóközleményt adott ki, amelyben bejelentette, hogy 2017. december 25. és 2018. január 31. között újabb kísérletet hajtanak végre hordozórakéta kilövésére [20] . A közleményben az szerepelt, hogy a kilövés célja az volt, hogy bemutassák a széles körben elérhető komponensek alkalmazásának lehetőségét egy űrhordozórakéta és egy földi műhold fejlesztéséhez. December 26-án az ügynökség bejelentette a kilövés elhalasztását a rakéta egyik elemének meghibásodása miatt. Az esetleges indulás időpontja nem volt feltüntetve [21] . 2018. február 1-jén hivatalosan is bejelentették az új bevezetési dátumot - február 3-án 14:03-tól 14:13-ig JST [ 22] .
Február 3-án, JST 14:03-kor sikeresen felbocsátották az SS-520-5 hordozórakétát, amely körülbelül 7 perc 30 másodperc elteltével pályára állította a TRICOM-1R műholdat [23] .
A hordozórakéta fejlesztői figyelembe vették a 2017. január 15-i sikertelen kilövés elemzése során feltárt hiányosságokat. A rakéta új modelljének létrehozásakor számos fejlesztés történt a második baleset elkerülése érdekében [24] :
2018. június 22-én az SS-520-5 rakéta harmadik fokozata pályára lépett és megszűnt, ugyanezen év augusztus 21-én pedig a műhold is kiégett a légkörben.
Az újraindítás a TRICOM-1R (リ コム-ワン-アール) műholdat használta hasznos teherként . A műhold a TRICOM-1 másolata volt, amely a 2017. január 15-i vészkilövés során meghalt. A műholdat a Tokiói Egyetem Mikroszatellit Fejlesztési Központja készítette [25] . A műhold egy 3U méretű kocka , alapméretei 11,6 x 11,6 cm, magassága (antennák nélkül) 34,6 cm. A készülék súlya körülbelül 3 kg. Az áramellátó rendszer alapja a műholdtesten elhelyezett napelemek. A műholdat úgy tervezték, hogy bemutassa a Földről érkező adatcsomagok fogadásának és tárolásának technológiáját, majd az információnak a földi állomásra történő továbbítását. Ezen kívül a műholdnak van egy fő kamerája és öt további kamera, amelyek különféle lehetőségeket tesznek lehetővé a bolygó felszínének felvételére [25] . A műholdat egy kulcsfontosságú lehetőség bemutatására tervezték - egy teljes értékű mesterséges földi műhold működését, amelyet fogyasztói elektronikai alkatrészek alapján hoztak létre [26] .