長征2号F（CZ-2F）
Long March 2F - China’s Manned Spaceflight Workhorse
1 概要
長征2号F（CZ-2F, Long March 2F）は、中国唯一の有人宇宙船打上げロケットであり、神舟（Shenzhou）宇宙船の専用打上げ機である (1)。1999年の初打上げ以来、全ての有人宇宙飛行ミッションを支え、中国の宇宙飛行士（航天員）を宇宙に送り届ける戦略的ロケットである。
1.1 基本諸元
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 全高 | 58m |
| コア直径 | 3.35m |
| 打上げ時質量 | 464ton |
| 段数 | 2段 + 4ブースター |
| 初打上げ | 1999年11月20日（神舟1号） |
| 打上げ回数 | 20回（2025年時点） |
| 成功率 | 100%（20回連続成功） |
| 運用状況 | 運用中 |
1.2 ペイロード能力
| 軌道 | ペイロード質量 |
|---|---|
| LEO（200km） | 8,600kg |
| LEO（400km） | 8,400kg（神舟宇宙船） |
1.3 推進システム
1.3.1 コアステージ第1段
- エンジン: YF-20B（UDMH/N₂O₄）× 4基
- 推進剤: UDMH/N₂O₄（貯蔵性）
- 海面推力: 2,962kN（合計）
- 燃焼時間: 約140秒
1.3.2 コアステージ第2段
- エンジン: YF-24B（UDMH/N₂O₄）× 1基 + YF-23（バーニア）× 4基
- 推進剤: UDMH/N₂O₄（貯蔵性）
- 真空推力: 742kN（主機）+ 47kN（バーニア合計）
- 燃焼時間: 約300秒
1.3.3 ブースター（4基）
- エンジン: YF-20B（UDMH/N₂O₄）× 1基/ブースター
- 推進剤: UDMH/N₂O₄（貯蔵性）
- 海面推力: 740kN/ブースター
- 燃焼時間: 約128秒
2 技術的特徴
2.1 1. 有人飛行用安全システム
長征2号Fは 中国唯一の有人宇宙船対応ロケット であり、以下の安全システムを搭載する (1)：
2.1.1 脱出救命システム（Launch Escape System, LES）
構成: - 脱出タワー: 高さ8m、質量約3ton - 固体ロケットモーター: 緊急脱出用推力発生 - 格子翼（Grid Fins）: 姿勢安定化
運用モード:
| フェーズ | 高度 | 脱出方法 |
|---|---|---|
| 発射台〜120秒 | 0〜40km | 脱出タワー点火、宇宙船を上方に引き離す |
| 120秒〜200秒 | 40km〜 | 上段エンジン緊急停止、宇宙船分離 |
安全性: - 全打上げフェーズ対応: 発射台から軌道投入まで常時脱出可能 - 自動検知: 異常を検知すると自動で脱出シーケンス起動 - パラシュート回収: 脱出後、宇宙船は安全に着陸
2.1.2 故障検知システム（FDS）
監視対象: - 推進系: エンジン推力、推進剤圧力、燃焼室温度 - 構造系: 機体振動、加速度異常 - 誘導制御: 姿勢制御異常、軌道逸脱
判定基準: - Critical異常: 即座に脱出シーケンス起動 - Warning異常: 継続監視、必要に応じて脱出
2.1.3 冗長設計
二重化システム: - 誘導制御系: 2系統の独立した慣性航法装置 - 電源系: 冗長電源バス - 通信系: 複数の通信チャンネル
2.2 2. 神舟宇宙船との一体設計
長征2号Fは 神舟宇宙船専用 に最適化されている (1)：
2.2.1 神舟宇宙船仕様
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 質量 | 7,840kg |
| 全長 | 9.25m |
| 最大直径 | 2.8m |
| 乗員 | 3名 |
| 軌道モジュール | 生活・実験空間 |
| 帰還モジュール | 大気圏再突入カプセル |
| 推進モジュール | 軌道制御用エンジン |
2.2.2 インターフェース最適化
機械インターフェース: - 分離機構: 爆発ボルト式（確実な分離） - 振動抑制: 宇宙船接続部に防振装置 - 荷重分散: 宇宙船の質量を均等に支持
電気インターフェース: - アンビリカル接続: 打上げ直前まで電力・通信供給 - 分離時切断: 自動切断機構（分離時の損傷防止）
2.3 3. 酒泉PAD-921専用設計
長征2号Fは 酒泉PAD-921（神舟射座）専用 である (2)：
2.3.1 垂直組立方式
組立プロセス: 1. 垂直総装測試厂房（VAB）: 93.5m高、ロケット縦方向組立 2. 宇宙船組付け: クリーンルームで神舟宇宙船を最上部に組付け 3. 移動発射平台（MLP）: 750ton、ロケットを射点まで輸送 4. 射点起立: PAD-921で最終準備
2.3.2 PAD-921の特徴
三塔合一設計: - 統合タワー: 組立・整備・打上げ一体型 - 高さ: 75m、11層構造 - スイングアーム: 各段へのアクセス用
有人飛行対応設備: - クリーンルーム: 宇宙船組付けエリアの清浄度管理 - 緊急脱出装置: 異常時の宇宙飛行士脱出用エレベーター - 医療施設: 射場近傍に医療待機施設
2.4 4. 100%成功率（20回連続成功）
長征2号Fは 20回連続成功（100%成功率） を達成している (1)：
成功率の要因:
2.4.1 保守的設計
- 実績技術活用: CZ-2E（商業ロケット）の技術基盤
- 過剰品質: 有人飛行用の厳格な品質基準
2.4.2 徹底的試験
- 全数試験: 全てのエンジンを地上燃焼試験
- 環境試験: 振動・熱・音響試験の完全実施
- システム試験: 総合電気試験、推進剤充填リハーサル
2.4.3 品質管理
- トレーサビリティ: 全部品の製造履歴追跡
- 検査厳格化: 通常ロケットの2倍の検査項目
- 作業者訓練: 有人飛行専用の作業資格制度
3 主要ミッション
3.1 神舟（Shenzhou）有人宇宙飛行
長征2号Fの 全てのミッションは神舟宇宙船の打上げ である (1)：
3.1.1 無人試験飛行（1999年〜2002年）
| ミッション | 打上げ日 | 目的 |
|---|---|---|
| 神舟1号 | 1999-11-20 | 初の無人軌道飛行試験 |
| 神舟2号 | 2001-01-10 | 生命維持装置試験 |
| 神舟3号 | 2002-03-25 | 模擬人形搭載試験 |
| 神舟4号 | 2002-12-30 | 最終無人確認試験 |
3.1.2 有人飛行（2003年〜）
| ミッション | 打上げ日 | 乗員 | 主要成果 |
|---|---|---|---|
| 神舟5号 | 2003-10-15 | 楊利偉（1名） | 中国初有人宇宙飛行 |
| 神舟6号 | 2005-10-12 | 費俊龍、聶海勝（2名） | 複数日滞在試験 |
| 神舟7号 | 2008-09-25 | 翟志剛、劉伯明、景海鵬（3名） | 初の船外活動（EVA） |
| 神舟9号 | 2012-06-16 | 景海鵬、劉旺、劉洋（3名） | 初の女性宇宙飛行士、天宮1号ドッキング |
| 神舟10号 | 2013-06-11 | 聶海勝、張暁光、王亜平（3名） | 宇宙授業実施 |
| 神舟11号 | 2016-10-17 | 景海鵬、陳冬（2名） | 天宮2号長期滞在（33日間） |
| 神舟12号 | 2021-06-17 | 聶海勝、劉伯明、湯洪波（3名） | 天宮ステーション初の有人ミッション |
| 神舟13号 | 2021-10-16 | 翟志剛、王亜平、葉光富（3名） | 長期滞在（6ヶ月） |
| 神舟14号 | 2022-06-05 | 陳冬、劉洋、蔡旭哲（3名） | ステーション建設支援 |
| 神舟15号 | 2022-11-29 | 費俊龍、鄧清明、張陸（3名） | 初の軌道上引き継ぎ |
| 神舟16号 | 2023-05-30 | 景海鵬、朱楊柱、桂海潮（3名） | 科学者宇宙飛行士初搭乗 |
| 神舟17号 | 2023-10-26 | 湯洪波、唐勝傑、江新林（3名） | 最年少クルー（平均38歳） |
| 神舟18号 | 2024-04-25 | 葉光富、李聡、李広蘇（3名） | 運用継続 |
3.2 歴史的マイルストーン
3.2.1 2003年10月15日 - 神舟5号（中国初有人宇宙飛行）
宇宙飛行士: 楊利偉（Yang Liwei） 飛行時間: 21時間23分 軌道: LEO 343km
意義: - 中国初の有人宇宙飛行: ソ連・米国に次ぐ3番目の国 - 国家的威信: 中国の宇宙技術の到達点を示す - 楊利偉の英雄化: 中国初の宇宙飛行士として国民的英雄に
3.2.2 2008年9月25日 - 神舟7号（初の船外活動）
宇宙飛行士: 翟志剛、劉伯明、景海鵬 EVA実施: 翟志剛が約20分の船外活動
技術成果: - 飛天宇宙服: 中国製EVA宇宙服の実証 - 気密室運用: 軌道モジュールをエアロック使用 - 船外作業技術: 将来の宇宙ステーション建設に必須
3.2.3 2021年6月17日 - 神舟12号（天宮ステーション初の有人）
宇宙飛行士: 聶海勝、劉伯明、湯洪波 滞在期間: 92日間（天和コアモジュール）
意義: - 宇宙ステーション建設開始: 中国独自ステーションの運用開始 - 長期滞在: 3ヶ月の軌道上滞在技術確立 - ステーション組立: 船外活動でステーション機器設置
4 技術的課題
4.1 有毒推進剤の取扱い
長征2号Fは 全段で有毒ヒドラジン系推進剤（UDMH/N₂O₄） を使用：
安全対策: - 防護服: 推進剤充填作業時は完全防護服着用 - 毒性ガス検知: センサー常時監視、警報システム - 緊急除染: 除染シャワー・医療施設完備
環境問題: - 第1段・ブースター落下: 内蒙古・甘粛省の砂漠地帯 - 土壌汚染リスク: UDMH/N₂O₄は土壌・水質を汚染 - 住民避難: 落下予想地域の事前避難措置
4.2 将来的な代替ロケット
背景: - 環境規制: 有毒推進剤による汚染問題 - 技術進化: クリーン推進剤技術の成熟 - コスト削減: 新世代ロケットの経済性
候補ロケット:
4.2.1 新一代載人火箭（Next-Generation Manned Rocket）
開発状況: 設計段階 仕様: - 推進剤: LOX/ケロシン + LOX/LH₂（クリーン） - ペイロード: LEO 25ton（神舟の3倍） - 再使用: 第1段再使用型（計画）
目的: - 月面着陸: 有人月面探査計画 - 環境配慮: 無毒推進剤 - コスト削減: 再使用で打上げコスト低減
運用予定時期: 2030年代
5 比較: 世界の有人宇宙船ロケット
| ロケット | 国 | 宇宙船 | LEOペイロード | 推進剤 | 成功率 |
|---|---|---|---|---|---|
| CZ-2F | 中国 | 神舟 | 8.4ton | UDMH/N₂O₄ | 100% |
| Soyuz-FG/2.1a | ロシア | ソユーズ | 7.2ton | LOX/Kerosene | 98% |
| Falcon 9 | 米国 | Crew Dragon | 22.8ton | LOX/Kerosene | 99% |
| Atlas V | 米国 | Starliner | 18.8ton | LOX/Kerosene + Hydrazine | 100% |
| Space Shuttle | 米国 | オービター | 24.4ton | LOX/LH₂ + Solid | 98.5%（退役） |
6 将来展望
6.1 中国宇宙ステーション定常運用
運用計画: - 打上げ頻度: 年2回（乗員交代） - 滞在期間: 6ヶ月/ミッション - クルーサイズ: 3名
2025年以降の計画: - 神舟19号〜: 定常運用継続 - 国際協力: 外国人宇宙飛行士の搭乗可能性
6.2 新世代ロケットへの移行
移行シナリオ: 1. 短期（〜2030年）: CZ-2F継続運用 2. 中期（2030年代）: 新一代載人火箭の並行運用 3. 長期（2040年代）: CZ-2F退役、新世代機に完全移行
6.3 有人月面探査
計画: - 時期: 2030年代 - ロケット: 新一代載人火箭（開発中） - 着陸船: 新規開発 - 目標: 中国初の有人月面着陸
7 参照文献
ファイルパス: C:\Users\xprin\github\tech-research-portfolio\projects\rockets_facilities\docs\rockets\china\CZ-2F.qmd
完成日: 2025-10-22
対応YAMLデータ: C:\Users\xprin\github\tech-research-portfolio\projects\rockets\china\CZ-2F.yaml
関連発射施設: 酒泉衛星発射センター
関連ロケット: 神舟宇宙船