長征3号A（CZ-3A）
Long March 3A - China’s GTO Basic Model
1 概要
長征3号A（CZ-3A, Long March 3A）は、長征3号シリーズの基本型であり、中型静止軌道（GTO）衛星の打上げを担う信頼性の高いロケットである (1)。1994年の初打上げから 30年以上の運用実績 を持ち、特に北斗測位衛星の打上げ主力機として中国の宇宙インフラ構築を支えている。
1.1 基本諸元
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 全高 | 52.52m |
| 直径 | 3.35m |
| 打上げ時質量 | 241ton |
| 段数 | 3段 |
| 初打上げ | 1994年2月8日 |
| 打上げ回数 | 40回以上（2025年時点） |
| 成功率 | 98% |
| 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 |
| GTO | 2,600kg |
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-21C（UDMH/N₂O₄）× 4基（クラスター）
- 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-24E（UDMH/N₂O₄）× 1基 + YF-23C（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 第3段（極低温水素上段）
- エンジン: YF-75（LOX/LH₂）× 2基
- 推進剤: 液体酸素/液体水素（極低温）
- 真空推力: 167kN（合計）
- 燃焼時間: 約480秒
- 再点火能力: あり（2回点火でGTO投入）
YF-75の特徴: - 極低温水素: 液体水素-253°C - 高比推力: ~442秒（真空） - 中国初: 極低温水素上段の実用化
2 技術的特徴
2.1 1. 長征3号シリーズの基本型
長征3号Aは 長征3号シリーズの基本型 として設計された (1)：
2.1.1 長征3号シリーズ構成
| ロケット | ブースター | GTOペイロード | 初打上げ | 主要用途 |
|---|---|---|---|---|
| 長征3号A（CZ-3A） | 0基 | 2.6ton | 1994 | 中型GTO、BeiDou |
| 長征3号B（CZ-3B） | 4基 | 5.5ton | 1996 | 大型GTO、商業 |
| 長征3号C（CZ-3C） | 2基 | 3.7ton | 2008 | 中型GTO |
CZ-3Aの位置づけ: - 基本設計: 3号シリーズの設計基盤 - ブースターなし: 最もシンプルな構成 - 中型市場: GTO 2-3ton級衛星に最適
2.1.2 設計思想
シンプル化: - 3段のみ: ブースターなしで構造簡素 - 信頼性: 可動部品最小限 - コスト: ブースター製造コスト不要
拡張性: - CZ-3B: ブースター×4追加 - CZ-3C: ブースター×2追加 - 共通コア: 第1-3段は全て共通
2.2 2. 北斗（BeiDou）測位衛星の主力機
長征3号Aは 北斗測位衛星の主要打上げ機 である (1)：
2.2.1 北斗コンステレーション打上げ実績
BeiDou-1（2000-2003年）: - GEO衛星: 3機 - CZ-3A打上げ: 全機
BeiDou-2（2007-2012年）: - IGSO衛星: 5機 - MEO衛星: 一部 - CZ-3A打上げ: 10機以上
BeiDou-3（2015-2020年）: - IGSO衛星: 3機 - MEO衛星: 24機の一部 - CZ-3A打上げ: 15機以上
総計: 30機以上の北斗衛星を打上げ
2.2.2 北斗衛星の軌道
IGSO（傾斜地球同期軌道）: - 高度: 35,786km - 傾斜角: 55度 - 周期: 24時間 - 用途: アジア太平洋地域カバー強化
MEO（中高度軌道）: - 高度: 21,500km - 傾斜角: 55度 - 周期: 約13時間 - 用途: 全球カバー
2.3 3. 98%の極めて高い成功率
長征3号Aは 40回以上の打上げで98%の成功率 を達成している (1)：
2.3.1 打上げ実績
初期（1994-2000年）: - 打上げ回数: 10回 - 成功率: 100% - 主要ミッション: 通信衛星、気象衛星
中期（2000-2010年）: - 打上げ回数: 15回 - 成功率: 93%（1回失敗） - 主要ミッション: 北斗1/2号、通信衛星
後期（2010-2025年）: - 打上げ回数: 20回以上 - 成功率: 100% - 主要ミッション: 北斗3号、月探査中継衛星
失敗事例: - 2007年9月1日: 北斗M1打上げ失敗（第3段異常）
改良対応: - 第3段改良: YF-75エンジンの信頼性向上 - 品質管理: 製造プロセス強化
2.3.2 信頼性の要因
保守的設計: - 実証済み技術: 長征2号の技術基盤 - シンプル構造: ブースターなし、故障モード少ない
品質管理: - 厳格な試験: 全エンジン地上燃焼試験 - トレーサビリティ: 全部品の製造履歴追跡
運用経験: - 30年の実績: 豊富な運用ノウハウ - 継続改良: 毎回のミッションからフィードバック
2.4 4. 西昌LC-2/LC-3での運用
長征3号Aは 西昌衛星発射センター を専用射場とする (1)：
2.4.1 西昌の優位性
低緯度: 北緯28.2度 - GTO投入効率: 酒泉・太原より有利 - 地球自転活用: 赤道に近いほど効率的
2.4.2 LC-2 - 米国式分離塔設計
タワー構成: - 固定アンビリカルタワー: 推進剤供給 - 移動整備塔（MST）: 高さ96m
CZ-3A運用: - 組立期間: 約25日間 - 打上げ準備: 約12日間
2.5 5. 月探査ミッションの支援
長征3号Aは 月探査中継衛星 の打上げも担当している (1)：
2.5.1 鵲橋（Queqiao）中継衛星
鵲橋1号: - 打上げ: 2018年5月21日 - ロケット: CZ-3B（注：CZ-3Aではない、訂正） - 軌道: 地月L2ラグランジュ点 - 用途: 嫦娥4号月裏側通信中継
嫦娥5号T1試験機: - 打上げ: 2014年10月24日 - ロケット: CZ-3C（注：CZ-3Aではない、訂正） - 用途: 月周回帰還試験
3 主要ミッション
3.1 北斗測位衛星コンステレーション
3.1.1 BeiDou-2 IGSO衛星
打上げ実績（一部）: | 打上げ日 | 衛星 | 軌道 | |———|—–|——| | 2009-04-15 | 北斗G2 | IGSO | | 2010-08-01 | 北斗I3 | IGSO | | 2011-04-10 | 北斗I4 | IGSO |
3.1.2 BeiDou-3 IGSO衛星
打上げ実績（一部）: | 打上げ日 | 衛星 | 軌道 | |———|—–|——| | 2018-10-15 | 北斗IGSO-1 | IGSO | | 2018-11-01 | 北斗IGSO-2 | IGSO | | 2019-04-20 | 北斗IGSO-3 | IGSO |
完成: 2020年6月、北斗3号全球測位システム完成
3.2 風雲気象衛星
風雲2号（静止軌道気象衛星）: - 風雲2号C/D/E/F/G/H: 1994年〜2018年 - 用途: 気象観測（アジア太平洋地域）
3.3 中星通信衛星
中星（ChinaSat）シリーズ: - 中星20号/22号: 2000年代 - 用途: 国内通信・放送サービス
4 技術的課題
4.1 有毒推進剤の環境問題
長征3号Aは 1段・2段で有毒ヒドラジン系推進剤（UDMH/N₂O₄） を使用：
環境問題: - 第1段・第2段落下: 貴州省・広西チワン族自治区 - 土壌汚染: UDMH/N₂O₄による汚染リスク - 住民避難: 落下予想地域の事前避難措置
4.2 後継機への移行
課題: - 環境規制: 有毒推進剤による汚染問題 - 技術的老朽化: 1994年設計、30年超の技術
後継機候補:
4.2.1 長征7A（CZ-7A）
- 推進剤: LOX/Kerosene + LOX/LH₂（全段クリーン）
- ペイロード: GTO 7ton（CZ-3Aの2.7倍）
- 射場: 文昌（海上輸送）
移行シナリオ: 1. 短期（〜2030年）: CZ-3A継続運用（北斗・気象衛星） 2. 中期（2030年代）: CZ-7Aへの段階的移行 3. 長期（2040年代）: CZ-3A退役
4.3 競合ロケットとの比較
4.3.1 中国国内
| ロケット | GTO | 推進剤 | 初打上げ | 成功率 |
|---|---|---|---|---|
| CZ-3A | 2.6ton | UDMH/N₂O₄ + LOX/LH₂ | 1994 | 98% |
| CZ-3B | 5.5ton | UDMH/N₂O₄ + LOX/LH₂ | 1996 | 95% |
| CZ-3C | 3.7ton | UDMH/N₂O₄ + LOX/LH₂ | 2008 | 100% |
| CZ-7A | 7.0ton | LOX/Kerosene + LOX/LH₂ | 2020 | 80% |
CZ-3Aの位置づけ: - 中型GTO: 2-3ton級衛星に最適 - 高信頼性: 98%成功率（3号シリーズで最高） - 北斗専用機: 北斗衛星の主力打上げ機
4.3.2 国際比較
| ロケット | 国 | GTO | 推進剤 | 成功率 |
|---|---|---|---|---|
| CZ-3A | 中国 | 2.6ton | UDMH/N₂O₄ + LOX/LH₂ | 98% |
| H-IIA 202 | 日本 | 6.0ton | LOX/LH₂ + Solid | 98% |
| Soyuz-2.1b | ロシア | 2.8ton | LOX/Kerosene | 98% |
| Falcon 9 | 米国 | 8.3ton | LOX/Kerosene | 99% |
5 将来展望
5.1 継続運用と段階的退役
予想シナリオ:
5.1.1 短期（〜2030年）
- 継続運用: 北斗補充衛星、気象衛星
- 年間打上げ: 2-3回
5.1.2 中期（2030年代）
- 運用減少: CZ-7Aへの段階的移行
- 専用ミッション: 北斗IGSO衛星等の特定ミッション
5.1.3 長期（2040年代）
- 退役: 新世代機に完全移行
- 歴史的評価: 50年近い運用実績
5.2 北斗測位システムの維持・更新
北斗4号（計画中）: - 時期: 2030年代 - 衛星数: 次世代測位衛星 - 打上げ機: CZ-7A（クリーン推進剤）
5.3 技術継承
CZ-3Aの技術遺産: - 3段式設計: 長征シリーズ全体に継承 - 極低温水素上段: YF-75系エンジンの基盤 - 高信頼性: 品質管理手法の蓄積
6 比較: 世界の中型GTOロケット
| ロケット | GTO | 推進剤 | 初打上げ | 打上げ回数 | 成功率 | 状況 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CZ-3A | 2.6ton | UDMH/N₂O₄ + LOX/LH₂ | 1994 | 40回+ | 98% | 運用中 |
| H-IIA 202 | 6.0ton | LOX/LH₂ + Solid | 2001 | 40回+ | 98% | 運用中 |
| Soyuz-2.1b | 2.8ton | LOX/Kerosene | 2006 | 100回+ | 98% | 運用中 |
| Atlas V 401 | 8.9ton | LOX/Kerosene | 2002 | 50回+ | 100% | 運用中 |
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-3A.qmd
完成日: 2025-10-22
対応YAMLデータ: C:\Users\xprin\github\tech-research-portfolio\projects\rockets_facilities\data\rockets\china\CZ-3A.yaml
関連発射施設: 西昌衛星発射センター