長征5号（CZ-5）
Long March 5 - China’s Largest Rocket
1 概要
長征5号（CZ-5, Long March 5）は、中国最大のロケットであり、極低温水素（LOX/LH₂）技術を採用した重量級打上げロケットである (1)。直径5.0mのコアステージと4基のブースターを持ち、深宇宙探査・大型静止衛星・宇宙ステーションモジュールの打上げを担う戦略的ロケットである。
1.1 基本諸元
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 全高 | 56.97m |
| コア直径 | 5.0m（中国最大） |
| ブースター直径 | 3.35m |
| 全幅（ブースター含む） | 10.4m |
| 打上げ時質量 | 870ton（中国最重量） |
| 段数 | 2段 + 4ブースター |
| 初打上げ | 2016年11月3日 |
| 打上げ回数 | 10回（2025年時点） |
| 成功率 | 90% |
| 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） | 25,000kg |
| GTO | 14,000kg |
| TLI（月遷移軌道） | 8,200kg |
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-77（LOX/LH₂）× 2基
- 推進剤: 液体酸素/液体水素（極低温）
- 真空推力: 1,400kN（合計）
- 単機推力: 700kN
- 技術的意義: 中国初の大型極低温水素エンジン
YF-77の特徴: - 液体水素温度: -253°C - 液体酸素温度: -183°C - 比推力: 高効率（水素の高い比推力活用） - クリーン燃焼: 燃焼生成物は水蒸気のみ
1.3.2 コアステージ第2段
- エンジン: YF-75D（LOX/LH₂）× 2基
- 推進剤: 液体酸素/液体水素（極低温）
- 真空推力: 176kN（合計）
- 再点火能力: あり（複数回軌道投入可能）
1.3.3 ブースター（4基）
- エンジン: YF-100（LOX/Kerosene）× 2基/ブースター
- 推進剤: 液体酸素/ケロシン（RP-1）
- 真空推力: 2,400kN/ブースター
- 総推力: 9,600kN（4基合計）
YF-100の特徴: - 推進剤: LOX/ケロシン（クリーン） - 用途: CZ-5ブースター、CZ-6/7/8コアエンジン - 技術: 中国の新世代ケロシンエンジン
2 技術的特徴
2.1 1. 中国最大直径（5.0m）
長征5号は 直径5.0mのコアステージ を持ち、従来の長征シリーズ（直径3.35m）を大きく超える：
直径拡大の意義: - 推進剤搭載量増加: 直径が大きいほど体積（∝直径²）が増大 - 構造効率向上: より大きなペイロードを効率的に収容 - エンジン配置: YF-77 × 2基を並列配置可能
輸送上の制約: - 鉄道・道路輸送不可: 中国の鉄道・道路は直径3.5m制限 - 海上輸送必須: 天津港→海南島文昌港（1,500km航海） - 文昌専用: 海上輸送可能な唯一の射場
2.2 2. 極低温水素技術（LOX/LH₂）
長征5号は 全段で極低温推進剤 を使用：
2.2.1 液体水素（LH₂）の特性
物理特性: - 温度: -253°C（絶対温度20K） - 密度: 71kg/m³（極めて低密度） - 比推力: 最高クラス（理論比推力 ~450秒）
技術的課題: - ボイルオフ: 断熱不完全により継続的に蒸発 - 貯蔵: 真空断熱タンク、継続的補給必要 - 安全性: 水素は爆発範囲が広い（4%〜75%）
2.2.2 液体酸素（LOX）の特性
物理特性: - 温度: -183°C - 密度: 1,141kg/m³ - 酸化剤: 燃焼に必要
技術的利点: - 高密度: 液体水素より貯蔵効率良好 - クリーン: 燃焼生成物は水蒸気のみ
2.3 3. クリーン推進剤の採用
長征5号は 有毒推進剤（UDMH/N₂O₄）を一切使用しない：
| ロケット | 推進剤 | 環境影響 |
|---|---|---|
| CZ-2/3/4系 | UDMH/N₂O₄（有毒） | 内陸落下ゾーン汚染 |
| CZ-5 | LOX/LH₂ + LOX/Kerosene | 無毒・クリーン |
| CZ-7 | LOX/Kerosene | 無毒・クリーン |
環境的優位性: - 海上落下: ブースター・第1段は南シナ海に落下 - 無毒性: 燃焼生成物は水蒸気とCO₂のみ - 土壌汚染なし: 有毒推進剤による汚染リスクゼロ
2.4 4. 文昌LC-101音響抑制システム
長征5号の打上げには 中国初の音響抑制システム が使用される (2)：
水噴射方式: - 水量: 大量の水を発射台に噴射 - 目的: ロケットエンジンの音響エネルギーを吸収 - 効果: 機体・ペイロードへの音響振動ダメージ低減
必要性: - 大型ロケット: エンジン総推力11,000kN（YF-77 + YF-100 × 4） - 音響レベル: 極めて高い音圧レベル - 衛星保護: 精密電子機器への振動ダメージ防止
3 主要ミッション
3.1 深宇宙探査
3.1.1 1. 天問1号（Tianwen-1）火星探査機
打上げ: 2020年7月23日 ペイロード: 5,000kg（軌道船 + 着陸機 + ローバー）
ミッション成果: - 火星周回軌道投入: 2021年2月10日 - 火星着陸成功: 2021年5月15日（祝融号ローバー） - 中国初火星着陸: 世界で2番目の火星ローバー運用国
3.1.2 2. 嫦娥5号（Chang’e-5）月サンプルリターン
打上げ: 2020年11月24日 ペイロード: 8,200kg（月着陸船 + 上昇段 + 帰還船）
ミッション成果: - 月面着陸: 2020年12月1日 - サンプル採取: 1,731g - 地球帰還: 2020年12月17日（内蒙古着陸） - 中国初月サンプル: 44年ぶりの月サンプルリターン（Luna 24以来）
3.2 宇宙ステーション建設
3.2.1 天和コアモジュール（Tianhe）
打上げ: 2021年4月29日 質量: 22.5ton
技術仕様: - 全長: 16.6m - 最大直径: 4.2m - 居住容積: 50m³
3.2.2 問天実験モジュール（Wentian）
打上げ: 2022年7月24日（長征5B） 質量: 23ton
3.2.3 夢天実験モジュール（Mengtian）
打上げ: 2022年10月31日（長征5B） 質量: 23ton
中国宇宙ステーション完成: 2022年11月（3モジュール構成）
3.3 大型静止衛星
打上げ実績（一部）: - 実践20号: 技術試験衛星（8ton） - 中星9B: 放送衛星 - 北斗3号IGSO: 測位衛星
4 発射施設
4.1 文昌航天発射場 LC-101
長征5号は 文昌LC-101専用 である (2)：
専用設備: - 垂直組立棟（VAB-501）: 高さ99.4m、15階建 - 移動発射台（MLP）: 質量750ton、6本のスイングアーム - 音響抑制システム: 中国初の水噴射方式 - 極低温推進剤供給: LOX/LH₂貯蔵・供給設備
輸送経路: 1. 天津港: ロケット組立・船積み 2. 海上輸送: 黄海→東シナ海→南シナ海（約1,500km） 3. 文昌港: 海南島北東海岸で陸揚げ 4. LC-101: VABまで陸上輸送（約10km）
5 技術的課題と改良
5.1 初期の失敗
5.1.1 2017年7月2日 - 実践18号打上げ失敗
原因: 第1段YF-77エンジンのターボポンプ不具合 影響: 打上げ中止、約2年間の運用停止 対策: YF-77エンジンの設計改良・試験強化
改良内容: - ターボポンプ: 軸受・シール改良 - 推進剤供給: 配管系統の見直し - 品質管理: 製造プロセス強化
5.1.2 復帰後の成功
2019年12月27日: 実践20号打上げ成功（改良型初打上げ） 以降: 連続成功（天問1号、嫦娥5号、宇宙ステーション等）
5.2 現在の信頼性
成功率: 90%（10回中9回成功） 最近の実績: 2019年以降連続成功
6 派生型 - 長征5B（CZ-5B）
設計差異: - 段構成: 1.5段式（コア + ブースター、第2段なし） - 用途: LEO専用（宇宙ステーションモジュール） - ペイロード: LEO 25ton（直接軌道投入）
技術的特徴: - 第2段省略: 最大LEOペイロード実現 - 大型フェアリング: 直径5.2m、長さ20.5m
問題点: - 制御不能再突入: コアステージ（21ton）が軌道に到達し、制御不能で再突入 - 国際的批判: 落下位置予測困難、人口密集地リスク
7 将来展望
7.1 長征5 DY（CZ-5 DY）再使用型
開発状況: 研究段階 目標: 第1段・ブースターの再使用 方式: Falcon 9型の垂直着陸回収
7.2 長征9号（CZ-9）超大型ロケット
開発状況: 開発中（2030年代初打上げ予定） ペイロード: LEO 150ton 用途: 有人月面着陸 関係: CZ-5の技術を基盤とする次世代機
8 比較: 世界の重量級ロケット
| ロケット | LEOペイロード | GTOペイロード | 初打上げ | 状況 |
|---|---|---|---|---|
| CZ-5 | 25ton | 14ton | 2016 | 運用中 |
| Falcon Heavy | 63.8ton | 26.7ton | 2018 | 運用中 |
| Ariane 5 | 21ton | 10.9ton | 1996 | 退役（2023） |
| Delta IV Heavy | 28.8ton | 14.2ton | 2004 | 運用中 |
| Angara A5 | 24.5ton | 7.5ton | 2014 | 運用中 |
9 参照文献
ファイルパス: C:\Users\xprin\github\tech-research-portfolio\projects\rockets_facilities\docs\rockets\china\CZ-5.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-5.yaml
関連発射施設: 文昌航天発射場