1本の矢に20個の星！傑龍3号の打ち上げ成功は、商業宇宙飛行に新たな推進力をもたらしました。

12月6日午前3時24分、啓龍3号ロケットが点火し、広東省陽江近海で打ち上げられ、衛星インターネット技術試験衛星を予定軌道に乗せることに成功した。打ち上げミッションは完全に成功しました。 「傑龍3号」は、将来の衛星群の迅速なネットワーク化と打ち上げのニーズに応えるために開発された商用4段式固体ロケットです。多くの主要技術で画期的な進歩を遂げており、「1基のロケットで20基の衛星」を打ち上げる能力を持つ。総合的な打ち上げコストは現在国内最高水準であり、国内の商業宇宙打ち上げに新たな強力な推進力を与えることは間違いないだろう。

長征3号ロケット

固体ロケットの利点が最大限に活用されている

ご存知のとおり、固体ロケットは構造が比較的単純で、信頼性が高く、履行サイクルが短く、発射場のサポートが簡単という利点があります。啓龍3号ロケットは、強力な積載量、大きなフェアリング空間、多様な打ち上げ方法、優れた経済性、高い打ち上げ効率、短い履行サイクルなどの特徴を備えており、固体ロケットの多くの利点を十分に発揮しています。

公開情報によると、ロケットの全長は31.8メートル、ロケット本体の最大直径は2.65メートル、離陸質量は140トン、500キロメートルの太陽同期軌道での積載量は1.5トン、直径2.9メートル、直径3.35メートルのフェアリングを備えている。海上および陸上車両から発射することができ、高いミッション適用性を備えています。

啓龍3号ロケットは輸送中

「力が強ければ強いほど、宇宙の舞台は大きくなる」ということわざがあります。啓龍3号ロケットは、中国最大の充填量と推力を持つ高性能繊維巻き複合材シェル一体型固体エンジンを採用している。このエンジンは直径2.65メートル、充填量71トン、推力200トンで、数々の新技術を採用しており、総合的な性能は世界トップクラスに達しています。

中国航天科技集団第一研究院の中国長征ロケット株式会社（中国ロケット公司）の研究開発チームは、技術と経済の統合という多面的なアプローチを通じて、製品の信頼性を確保し、エンジン製品の全体的な性能を向上させながら、制御可能な設計コストを実現しました。このミッションで、解放3号ロケットは中国のロケットとしては初めて海上でのホット打ち上げを成功させ、海上でのコールド打ち上げから海上でのホット打ち上げへの飛躍を達成した。

解放3号ロケットは、ロケット本体の大型化に伴い、フレーム誘導式海上ホットローンチソリューションを革新的に採用し、打ち上げ安定性、打ち上げ安全性、ガス流誘導、熱保護設計などの技術的困難を克服しました。打ち上げの安全性を確保しながら、打ち上げプロセスを効果的に短縮し、打ち上げコストを削減しました。

このミッション中、傑龍3号ロケットの「頭が大きくて首が細い」という外観も話題になった。啓龍3号ロケット本体の最大直径は2.65メートル、最小直径はわずか2メートルであることが判明した。開発チームは直径3.35メートルのフェアリングを使用し、同サイズの固体ロケットに比べてペイロードの搭載スペースを大きく確保できる。しかし、この構成は、ロケットの構造荷重設計、飛行姿勢制御、複雑な騒音および振動環境設計に大きな問題をもたらしました。開発チームは、衛星にとってより「快適な」空間を準備するために懸命に取り組みました。

傑龍3号ロケットの統合試験・打ち上げ・指揮システムもよりシンプルでインテリジェントになった。地上試験、打ち上げおよび制御システムのフロントエンドとバックエンドは、フロントエンド試験、打ち上げおよび制御キャビンとバックエンド統合コマンドおよび制御キャビンに完全に統合されていると理解されています。このシステムは高度な統合性とインテリジェンスを備えており、ラップトップ コンピューターからの「ワンクリック」起動を実現できます。

傑龍3号ロケットの打ち上げ成功は、ロケットの生産と打ち上げの間の複雑な輸送リンクを減らし、打ち上げチェーンを短縮し、打ち上げ効率を大幅に向上させるなど、生産、製造、打ち上げの統合の利点をさらに実証しました。

報道によると、傑龍3号ロケットの最終組立と試験は、山東省海陽市にある中国ロケット公司の固体ロケット最終組立・試験基地で、バッチ生産・保管方式を採用して行われたという。打ち上げミッションの実施時には、衛星とロケットのドッキングとフェアリングのドッキングが行われます。必要な試験を経た後、ロケットは沖合の発射母港（海陽港）で発射船に丸ごと移送されます。輸送距離は6キロメートルを超えず、輸送時間は2時間を超えません。打ち上げ船に積まれたロケットが目標海域まで輸送された後、打ち上げ作業が始まります。通常、全体のプロセスは 1 週間以内で完了し、1 回の起動の効率が大幅に向上し、週 1 回などの高頻度の起動が可能になります。

特筆すべきは、傑龍3号ロケットの開発過程で、「天機」「天星」「天機」「天翔」など多数の自律制御可能な産業用ソフトウェアが採用され、海外の産業用ソフトウェアから自律制御への転換、地上物理検証からシミュレーション設計への転換が実現され、大量の地上物理テストが削減され、設計効率が効果的に向上したことだ。

海上での熱射発射が困難を克服

この啓龍3号ロケットミッションは、中国のロケットが海上でのコールドローンチから海上でのホットローンチへと飛躍するきっかけとなった。

海上でロケットを打ち上げることには多くの利点がある。まず、海上発射プラットフォームは柔軟に展開できます。例えば、赤道付近の海上で打ち上げれば、地球の自転速度を最大限に活用してロケットを軌道に乗せることができ、ロケットの搭載量を増やすことができ、ロケットの燃料を節約することにつながります。第二に、海上発射は射程範囲が広く、ロケットの破片が海面に飛び散るため、都市などの人口密集地域を避けられ、着陸地点も安全です。

現在、安全性、柔軟性、効率性など海上打ち上げの利点は、国産のさまざまなタイプのロケットを通じてテストされており、海上打ち上げはより標準化される可能性があります。中国では、より専門的な海洋発射船の建造が進められており、1回の航海で複数回の発射を実現することを目指している。並行して実証されている洋上固定式打ち上げプラットフォームは、洋上打ち上げ用ロケットの要件を持続的に削減し、「固定+移動」モードを通じて洋上打ち上げの経済性と柔軟性を大幅に向上させることができます。それだけでなく、中国のロケット企業は液体ロケットの海上打ち上げ能力についても積極的に研究しており、「高温と低温の両方に対応」、「固体と液体の両立性」、「固定＋移動」、「一度に複数回の海上打ち上げ」など、より完全な海上打ち上げ能力を真に実現している。

啓龍3号ロケットは発射船で準備中

では、「冷たい」と「熱い」をどうやって区別するのでしょうか?いわゆる「コールド・ローンチ」とは、ロケットがまず発射管から射出され、その後空中で点火して離陸することを意味します。ロケットの高温の尾炎が発射台を燃やすことはありません。長征11号ロケットはこの打ち上げ方式を採用している。いわゆる「ホットローンチ」とは、ロケットが点火され、射出プロセスなしで発射プラットフォームから直接離陸することを意味します。私の国のロケットのほとんどはこの打ち上げ方法を採用しています。

表面的には、海上でのホット・ローンチはカタパルト段階がないため、海上でのコールド・ローンチよりも簡単に思えますが、実際はそうではありません。ロケットを直接点火すると強い反力が発生し、安定性に影響を与えます。ロケットの高温の尾炎は、打ち上げ船や打ち上げ装置の支持能力もテストします。これらの問題はどのように解決できるでしょうか?

啓龍3号ロケットのミッションビデオを見ると、注意深く見ている人は、ロケットが離陸前に長方形の「ケージ」に包まれていたことに気づくかもしれない。この「ケージ」がガイドフレームです。風が強く、海では波が高い。外部からのサポートがなければ、ロケットが打ち上げ船上で安定して立つことは困難です。したがって、コールドローンチ中は、発射管がロケットの安定性を支えます。高温打ち上げ中、ロケットは海上の状況によって不安定になって転倒しないようにガイドフレームによって「保持」されます。

海上での高温打ち上げ時にロケットが高温に耐える問題を解決するため、開発者らは打ち上げ船の船尾に長さ15メートル、幅10メートルの打ち上げ支援プラットフォームを追加した。このプラットフォームの助けにより、ロケットの尾炎は上から下への排出から水平方向への排出に変更され、ロケットの尾炎が打ち上げ船や打ち上げ設備に与える影響が大幅に軽減されます。

それだけでなく、開発者は打ち上げ装置に第2層の保護を加え、コア部品に保護層を追加し、熱流束密度の高い領域に保護鋼板を追加しました。最終的な目標は、ロケットの打ち上げ後、機器の主要構造が影響を受けず、簡単なメンテナンスで再びミッションを遂行できるようにすることです。

洋上熱水発射には克服すべき課題が数多くありますが、なぜ試してみるべきなのでしょうか?海上でのコールド ローンチと比較すると、海上でのホット ローンチの方が経済的であり、ガイド フレームはローンチ チューブよりも明らかにコスト効率が高く、使い捨ての消耗品も少ないため、価値が最大化されると言えます。解放3号ロケットの海上打ち上げが成功したことで、今後はさらに多くの種類のロケットがこの分野での試みを行うと予想されます。

ビジネスニーズが包括的なアップグレードを推進

航空宇宙情報に対する需要の高まりと商業宇宙開発の急速な発展に伴い、ロケットは低コスト、大規模かつ迅速なネットワーク打ち上げという新たな要件に直面しています。中国ロケット公司は商業モデルと技術・経済統合アプローチを採用し、長征11号ロケットをベースにした連続開発を実現し、啓龍3号ロケットを開発しました。このロケットは、低軌道衛星の低コスト、バッチベース、高頻度打ち上げサービスを提供することに注力しています。

商業利用の要件を満たす必要性を最大限に高めることが、優れた商業用ロケットを製造するための基本的な出発点です。啓龍3号ロケットの主な指標は、費用対効果の高さです。ロケットの製造と打ち上げのコストは可能な限り抑制されており、ロケット打ち上げサービス全体のペイロード1キログラムあたりの価格は10,000米ドルを超えません。

コスト管理は容易ではなく、研究開発チームは管理モデルに多くの革新をもたらしました。まず、目標コストを第一の制約として、計画とコストの反復的な最適化を実施し、「最適コスト、最も簡単なプロセス、最短のプロセス」の原則に従って技術計画を決定しました。第二に、差別化管理を中核とする商用ロケット品質​​管理の新しいモデルを模索・形成し、製品、プロセス、リスクの異なるレベルに応じて異なるレベルの品質管理戦略を策定します。第三に、大量生産、生産プロセスの最適化、打ち上げチェーンの短縮、相互利益のための戦略的協力などの一連の措置を通じて、ロケットの生産と打ち上げのコストを削減します。

啓龍3号ロケットはセクションごとに組み立てられる

製品の標準化やモジュール化もコスト削減に効果的な手段です。研究開発チームは、長征シリーズのロケット技術と多数のシミュレーション技術を広範に活用し、単一の機械、工具、設備、施設において一定の共通性を実現し、部品コストをさらに削減し、ロケット本体の納品サイクルを短縮し、市場における商用打ち上げの「ギャップ」に対応しました。

さらに、短い履行サイクルも重要です。研究開発チームは主に2つの側面の作業を行いました。一方では、ロケット本体のタスク解除と飛行ソフトウェアのパラメータ化の設計コンセプトを通じて、ロケットの量産に貢献しました。一方、衛星とロケットに関する「短期的」な作業に対しては、衛星とロケットの迅速な統合設計や並列エンジニアリングなどの設計手法を採用し、重要なボトルネックを効果的に突破した。この方法により、履行期間を 3 ～ 6 か月に短縮できます。

つまり、啓龍3号ロケットはプロジェクト開発から初飛行成功までわずか20ヶ月しかかからなかった。これは中国のロケット企業が商業用ロケットの急速な開発に向けた新たなモデルを模索してきたことを意味する。中国ロケット社は山東省海陽市で最終組立・試験工場の第2期建設を開始し、2023年末までにロケット年間生産能力20機、回転保管能力3機を達成する予定であると報じられている。

啓龍3号ロケットは、プロジェクトの当初から商業用ロケットとしてブランド化されていました。市場開発の過程で、中国ロケット株式会社は顧客との定期的な交渉メカニズムを確立し、質の高い顧客との戦略的提携を構築しました。打ち上げサービス段階に入ると、同社は強力な市場リソースとプリセールス能力を活用して、衛星関係者との共同設計を強化しました。衛星群実証段階では、同社は傑龍3号ロケット、長征2号Cロケット、長征11号ロケットなどを活用し、衛星関係者に柔軟かつ経済的で効率的な統合打ち上げソリューションを提供し、衛星ネットワークの効率を向上させ、打ち上げコストを削減しました。

中国ロケット公司は、捷龍3号ロケットをめぐって、ロケット本体の広告、ブランドコラボレーション、科学教育、文化観光、文化創造など、一連のブランド付加価値サービスも模索してきた。

解放3号ロケットの初飛行の成功により、関連する固体ロケットモデルの範囲がさらに改善されました。高度500キロメートルの太陽同期軌道の積載量は200キログラムから1.5トン、フェアリングの直径は1.2メートルから3.35メートルをカバーします。収容力勾配がより合理的です。同時に、ミッション指向の設計、量産、統合サービス、統合打ち上げを通じて、衛星の顧客に、より安全で柔軟性が高く、経済的で効率的な打ち上げサービスを提供することができます。

今後、研究開発チームは、傑龍3号ロケットの最適化とアップグレードを継続し、低軌道衛星の現在および将来の低コスト、一括、高頻度打ち上げの要件にさらに焦点を当て、ロケットの性能指標と使用モードを決定します。例えば、構造体の軽量化による搭載能力の向上、液体式上段の交換による打ち上げ適応性の向上などにより、商業衛星のお客様に対して、より高品質で安価な打ち上げサービスを提供できるよう努めています。

啓龍3号ロケットはシリーズの「終わり」ではない。中国ロケット社は現在、推力の大きい傑龍4号ロケットの実証実験を行っており、高度500キロメートルの太陽同期軌道への運搬能力は2.5トンに達する。研究開発チームは、固体エンジンのモジュール式組み合わせ、搭載電気システムと地上試験、打ち上げおよび制御システムの統合などの対策を通じて、研究開発コストを削減し、市場競争力を強化し、衛星顧客の多様なニーズによりよく応えていきます。