H-IIA
日本主力中型ロケット(2001-2025)
1 概要
H-IIAは、三菱重工業が製造し、JAXA(宇宙航空研究開発機構)が運用した中型打上げロケットであり (1)、24年間にわたり日本の宇宙開発を支えた主力機である。2001年から2025年まで運用され、98%の成功率と44回連続成功という卓越した信頼性を実証した。
基本情報: - 製造: 三菱重工業(MHI) - 運用: JAXA - 初打上げ: 2001年8月29日 - 最終打上げ: 2025年6月28日 - 運用期間: 24年間 - 状態: 退役済み(H3ロケットに後継) - ペイロード能力(LEO): 11.0トン - ペイロード能力(GTO): 4.4トン
技術的特徴: - 🎯 98%成功率(49成功/50打上げ) - 📈 44回連続成功(2003年-2025年) - 🚀 LE-7Aエンジン(段燃焼サイクル、LOX/LH2) - 🔧 モジュール設計(SRB-Aブースター0-4基) - 🛰️ 政府衛星打上げ主力機(気象、測位、偵察衛星等) - ♻️ H-IIロケットの改良型(コスト削減・信頼性向上)
市場ポジション: 日本宇宙開発の主力機(24年間)
2 基本仕様
2.1 寸法・質量
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 第1段直径 | 4.0 m |
| 段数 | 2段 + 固体ロケットブースター(0-4基) |
2.2 ペイロード能力
| 軌道 | 能力 |
|---|---|
| LEO | 11.0トン |
| GTO | 4.4トン |
3 推進システム
3.1 第1段: LE-7Aエンジン
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| エンジン名 | LE-7A |
| エンジン数 | 1基 |
| 推進剤 | LH2/LOX(液体水素/液体酸素、ハイドロロックス) |
| エンジンサイクル | 段燃焼サイクル(Staged Combustion) |
| 推力 | 1,098 kN |
| 比推力(真空) | 438秒 |
| 比推力(海面) | 338秒 |
| 燃焼時間 | 390秒 |
| エンジン質量 | 1,800 kg |
| 燃焼室圧力 | 12.0 MPa |
| ノズル膨張比 | 51.9 |
| スロットル範囲 | 72-100% |
ターボポンプ回転数: - LH2ターボポンプ: 41,900 rpm - LOXターボポンプ: 18,300 rpm
3.2 固体ロケットブースター: SRB-A
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| ブースター名 | SRB-A(Solid Rocket Booster - A) |
| 使用構成 | H2A202(2基)、H2A204(4基) |
| 推力(1基あたり) | 2,250 kN |
| 総質量 | 76,400 kg |
| 乾燥質量 | 10,400 kg |
| 比推力 | 280秒 |
| 燃焼時間 | 101秒 |
| 全長 | 15.2 m |
| 直径 | 2.5 m |
| ケーシング | 炭素繊維強化ポリマー(CFRP) |
| 燃焼圧力 | 11.8 MPa |
| 推力偏向制御 | 電動式ノズル偏向 |
4 バリエーション
H-IIAロケットはモジュール設計により、ミッション要求に応じた柔軟な構成選択が可能である。
4.1 H2A202(標準構成)
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 段数 | 2段 |
| 液体ブースター | 0基 |
| SRB-Aブースター | 2基 |
| 状態 | 主要構成 |
| 用途 | 標準的な政府衛星打上げ |
4.2 H2A204(重量構成)
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 段数 | 2段 |
| 液体ブースター | 0基 |
| SRB-Aブースター | 4基 |
| 状態 | 重量物打上げ構成 |
| 用途 | 大型衛星打上げ |
5 飛行実績
H-IIAロケットは、24年間の運用期間中に卓越した信頼性を実証した。
5.1 総合統計
| 項目 | 数値 |
|---|---|
| 総打上げ回数 | 50回 |
| 成功 | 49回 |
| 失敗 | 1回 |
| 成功率 | 98% |
| 連続成功 | 44回(2003年-2025年) |
5.2 失敗事例
Flight 6失敗(2003年11月29日)(2,3)
ミッション詳細: - 打上げ日: 2003年11月29日 - ペイロード: 2基のIGS(Information Gathering Satellite)偵察衛星 - 結果: 失敗
事故経緯: 1. 異常発生: SRB-A(固体ロケットブースター)の1基から高温ガス漏洩 2. 二次被害: 高温ガスがブースター分離システムを損傷 3. 分離失敗: 燃焼終了後、損傷を受けたブースターの分離・投棄に失敗 4. 指令破壊: ロケットが軌道到達不可能と判断され、レンジセーフティによる指令破壊
原因: - SRB-A固体ロケットブースターからの高温ガス漏洩 - ブースター分離機構の熱損傷
対応と改善(3):
- 徹底的な調査:
- JAXA特別調査委員会の設置
- SRB-A全面見直し
- 打上げ再開:
- 2005年2月26日: MTSAT-1R気象衛星打上げ成功(Flight 7)
- 打上げ再開までの期間: 約15ヶ月
- ブースター改良:
- 2005年: Enhanced SRB-A導入
- 2008年以降: SRB-A3モーター導入(全面的な性能向上)
44回連続成功の達成(4)
Flight 6失敗後の運用実績: - 2005年2月26日(Flight 7)~2025年6月28日(Flight 50): 44回連続成功 - 成功率: Flight 7以降 100% - 総合成功率: 98%(49成功/50打上げ)
世界最高レベルの信頼性実証: 44回連続成功は、世界の主要ロケットの中でも卓越した信頼性記録である。
6 運用期間
| マイルストーン | 日付 |
|---|---|
| 初打上げ | 2001年8月29日 |
| 最終打上げ | 2025年6月28日 |
| 運用期間 | 24年間 |
退役理由: H3ロケットへの後継
7 主要ミッション
H-IIAロケットは、24年間にわたり日本の宇宙開発を支え、以下のミッションを実施した。
7.1 科学ミッション
はやぶさ2(Hayabusa2)(5)
打上げ: 2014年12月3日 04:22:04 UTC
ミッション概要: - 小惑星リュウグウ(Ryugu)へのサンプルリターンミッション - 2018年6月27日: リュウグウ到着 - 2019年: 2回のタッチダウンによるサンプル採取 - 2020年12月6日: 地球へのサンプルカプセル帰還(成功)
意義: 世界で2番目の小惑星サンプルリターン成功(初代はやぶさに続く)
かぐや/SELENE(月周回衛星)(6)
打上げ: Flight 13(2007年)
特記: - 三菱重工業への運用移管後の初打上げ(2007年4月1日移管) - 月周回軌道からの詳細観測ミッション - 高精度月面地形データの取得
あかつき(金星探査機)(6)
打上げ: 2010年5月21日
ミッション: 金星大気観測 - 金星軌道投入を目指す日本初の惑星探査機 - 金星気候の解明
7.2 政府衛星
ひまわり(Himawari)気象衛星シリーズ(7)
Himawari 8: - 打上げ: 2014年10月 - 静止気象衛星 - 日本気象庁運用
Himawari 9: - 打上げ: 2016年11月2日 06:20 UTC - 静止気象衛星 - Himawari 8のバックアップ/後継機
みちびき/QZSS(準天頂衛星システム)(8–10)
QZSS概要: - 地域航法衛星システム - アジア・オセアニア地域のGPS補強 - 日本に焦点
H-IIA打上げミッション: - QZS-1(みちびき1号): 2010年9月11日 - QZS-2(みちびき2号): 2017年6月1日 - QZS-3(みちびき3号): 2017年8月19日 - QZS-4(みちびき4号): 2017年10月9日
運用開始: - 2018年1月12日: 4機体制で試験サービス開始 - 2018年11月1日: 正式サービス開始 - 2023年5月: 11機体制への拡張発表
IGS(Information Gathering Satellite)情報収集衛星(11,12)
概要: 日本政府偵察衛星コンステレーション
光学衛星: - IGS Optical 7(2020年2月打上げ) - 複数の光学偵察衛星
レーダー衛星: - IGS Radar 6(2018年6月打上げ) - 全天候・昼夜観測能力 - 光学衛星を補完
意義: H-IIA運用期間中に多数のIGS衛星を打上げ、日本の独自偵察能力を確立
7.3 国際ミッション
HTV(こうのとり)(6)
注記: HTV(H-II Transfer Vehicle)ミッションはH-IIB型で実施(H-IIAではない)
H-IIBの特徴: - H-IIAの派生型 - より大きなペイロード容量 - 国際宇宙ステーション(ISS)補給専用
7.4 その他主要ミッション(13,14)
XRISM + SLIM(2023年9月): - XRISM: X線分光撮像衛星 - SLIM: 月面着陸実証機 - デュアルペイロード打上げ実証
GCOM-C(2017年12月): - 地球気候観測ミッション - IGS衛星との相乗り打上げ
8 打上げ場
H-IIAロケットは、種子島宇宙センター吉信射点から打ち上げられた(15,16)。
8.1 種子島宇宙センター(15)
所在地: 鹿児島県種子島南東部(九州の南約40 km)
規模: 約970万 m²(2,400エーカー)
運営: JAXA(2003年以降)
機能: - 衛星組立 - 打上げ機試験 - 打上げ実施 - 追跡管制
8.2 吉信射場(Yoshinobu Launch Complex)(16)
打上げ施設: - LA-Y1(吉信射点1番発射台): H-II/H-IIA主要発射台 - LA-Y2(吉信射点2番発射台): 追加発射台
その他施設: - LE-7エンジン試験スタンド - VAB(Vehicle Assembly Building): 2機同時組立可能 - 射場位置: 種子島宇宙センター北側
打上げオペレーション(16): 1. VABでの組立: ロケットを垂直に組立 2. 移動プラットフォーム: VABから発射台へ輸送 3. 輸送時間: 約30分(距離約500 m)
8.3 三菱重工業への運用移管(6,17)
移管日: 2007年4月1日
移管内容: - JAXA → 三菱重工業(MHI) - 製造・運用責任の民間移管
初の民間運用ミッション: - Flight 13(2007年): かぐや/SELENE月周回衛星打上げ - MHI運用下での初打上げ成功
MHI製造施設(17): - 飛島工場(愛知県名古屋航空宇宙システム製作所) - H-IIA第50号機(最終機)コアステージ製造完了
9 H-IIロケットからの改良
H-IIAは、H-IIロケット(1994-1999年運用)の改良型として開発された(4,18)。
9.1 H-II の課題(18)
H-II運用実績: - 運用期間: 1994年~1999年 - 打上げ実績: 7回 - 失敗: - Flight 5(1998年): 失敗 - Flight 8(1999年): 失敗 - 打上げコスト: 190億円(約1億9,000万米ドル)/回
問題点: - コスト競争力の欠如: 190億円/回は国際競争相手(Arianeロケット等)と比較して高額 - 連続した失敗により信頼性に課題 - H-IIシリーズの運用終了(1999年)
9.2 H-IIA開発の背景(4)
開発目標: 1. 打上げコストの最小化 2. 信頼性の向上 3. 国際競争力の獲得
開発タイムライン: - 1995年: 政府承認 - 1995会計年度: 概念設計完了 - 1996年: ハードウェア開発開始 - 1997会計年度: 2トンGTO構成のフライトハードウェア設計確定 - 1998会計年度: 3トンGTO構成のフライトハードウェア設計確定 - 2001年8月29日: 初打上げ成功
9.3 主要改良点(19,20)
1. LE-7Aエンジン開発
LE-7(H-II)からLE-7A(H-IIA)への改良:
| 改良項目 | 改良内容 |
|---|---|
| 信頼性向上 | 燃料インデューサー再設計(振動・キャビテーション対策) |
| 性能向上 | 酸化剤インデューサー再設計(低圧性能改善) |
| 耐久性向上 | 燃料ターボポンプ耐久性強化 |
| 製造コスト削減 | 溶接削減、機械加工・鋳造部品の増加 |
| 運用性向上 | 簡素化された溶接工程 |
開発スケジュール: - 1994年: LE-7AおよびLE-5B開発開始 - 2000年: LE-5B開発完了 - 2001年: LE-7A初飛行(H-IIA初号機)
2. コスト削減施策
- 製造工程の簡素化
- 溶接点数の削減
- 機械加工部品・鋳造部品の活用
- 生産ラインの効率化
- 部品点数の削減
- 設計の最適化
- 標準化の推進
- 運用プロセスの効率化
- 打上げ準備時間の短縮
- 地上設備の改善
3. 信頼性向上施策
- LE-7Aエンジンの徹底改良
- H-IIのLE-7エンジンの課題を全面的に解決
- 燃焼サイクルの最適化
- 品質管理の強化
- 製造工程における品質管理の徹底
- 試験・検証プロセスの強化
- 設計マージンの確保
- 余裕のある設計パラメータ設定
10 H3ロケットへの後継
H-IIAロケットは、2025年に退役し、H3ロケットに後継された。
10.1 H-IIAとH3の比較
| 項目 | H-IIA | H3 |
|---|---|---|
| 全高 | データなし | 57-63 m |
| コア直径 | 4.0 m | 5.2 m |
| GTO能力 | 4.4トン | 4.0-6.5トン(構成により変動) |
| 打上げコスト | 基準 | H-IIAの約50% |
| 準備時間 | 基準 | H-IIAの50%未満 |
H3の改善点: - 大幅なコスト削減 - より大きな直径 - より高いペイロード能力(最大構成時) - 準備時間の大幅短縮
11 特記事項
11.1 主要技術革新
- LE-7Aエンジン
- 段燃焼サイクル採用
- 高い比推力(真空438秒)
- H-IIのLE-7エンジンからの改良
- SRB-Aブースター
- 炭素繊維強化ポリマーケーシング
- 電動式推力偏向制御
- モジュール設計(2基または4基選択可能)
- 卓越した信頼性
- 98%の成功率
- 44回連続成功(2003年-2025年)
- 世界最高レベルの信頼性実証
11.2 日本宇宙開発への貢献
H-IIAロケットは、24年間にわたり日本の宇宙開発を支え、以下の成果を達成した:
- 50回の打上げ: 気象衛星、測位衛星、偵察衛星、科学探査機等
- 国際的信頼: 98%の成功率により、国際的な信頼を獲得
- 技術基盤: H3ロケット開発の技術基盤を確立
- 自主性確立: 日本独自の宇宙輸送能力を確立