Angara A5
URM模块化設計によるProton-M後継大型ロケット
1 エグゼクティブサマリー
Angara A5（アンガラA5） は、ロシアのKhrunichev State Research and Production Space Center（モスクワ）が開発した大型打上げロケットで (1)、URM（Universal Rocket Module）模块化設計を採用し (2)、Proton-M後継として環境配慮型クリーン燃料（Kerosene/LOX）を使用する (3)。1992年プログラム承認から2014年初飛行まで22年を要し (4)、4回の打上げ実績（成功率75%）を持つ (2)。ヴォストーチヌイ宇宙基地（ロシア領土）から打上げ可能で (5)、カザフスタン依存脱却とロシア主権領土打上げを実現する戦略的ロケットである。
1.1 主要特徴
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 製造 | Khrunichev State Research and Production Space Center (1) |
| 国 | ロシア |
| 分類 | 大型（Heavy-lift） |
| 初飛行 | 2014年12月23日 (2) |
| 打上げ実績 | 4回（2014, 2020, 2021, 2024年） (2) |
| 成功率 | 75%（3/4、2021年Persei上段失敗） (6) |
| 打上げ時質量 | 773 t (2) |
| ペイロード | LEO 24.5 t、GTO 5.4 t（Briz-M）/ 7.5 t（KVTK） (2) |
| URM構成 | 5本（中央コア1本+ブースター4本） (2) |
| エンジン | RD-191（各URM-1に1基、計5基） (7) |
| 燃料 | RP-1（Kerosene）/ LOX（クリーン燃料） |
| 打上げコスト | $100M（Proton-Mの2-3倍） (4) |
| 開発期間 | 22年（1992年承認→2014年初飛行） (3) |
1.2 戦略的重要性
graph TD
A[Angara A5戦略的重要性] --> B[Proton-M後継]
A --> C[URM模块化設計]
A --> D[ロシア主権領土打上げ]
B --> B1[環境配慮: Kerosene/LOX]
B --> B2[Proton-M退役2024年3月]
B --> B3[毒性UDMH/N2O4排除]
C --> C1[5本URM-1モジュール]
C --> C2[Angara 1.2~A5V共通]
C --> C3[量産効果狙い]
D --> D1[ヴォストーチヌイ2024年初]
D --> D2[カザフスタン依存脱却]
D --> D3[バイコヌール租借回避]2 技術仕様
2.1 全体構成
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 全高 | 約64 m |
| コア直径 | 2.9 m（URM-1） |
| 打上げ時質量 | 773,000 kg |
| 構成 | 5 × URM-1（中央コア1本+ブースター4本） |
| 総推力（海面） | 9.6 MN（5 × RD-191） |
| 総推力（真空） | 10.45 MN |
2.2 ペイロード能力
| 軌道 | ペイロード | 上段 |
|---|---|---|
| LEO（200 km × 60°） | 24,500 kg | URM-2 |
| GTO | 5,400 kg | Briz-M |
| GTO | 7,500 kg | KVTK（計画） |
3 URM（Universal Rocket Module）模块化設計
3.1 URM設計思想
URM（Universal Rocket Module、ユニバーサルロケットモジュール） は、単一のコアモジュールを異なる数量組み合わせることで、軽量級から大型級までの全ペイロードクラスに対応する革新的モジュール設計である (2,3)。
graph LR
A[URM-1基本モジュール] --> B[Angara 1.2: 1本]
A --> C[Angara A3: 3本中止]
A --> D[Angara A5: 5本]
A --> E[Angara A5V: 5本+水素上段]
B --> B1[LEO 3.5 t]
D --> D1[LEO 24.5 t]
E --> E1[LEO 35-40 t]3.2 URM-1（第1段/ブースター）仕様
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 全長 | 25.1 m |
| 直径 | 2.9 m |
| 推進剤質量 | 約149,000 kg/本 |
| エンジン | RD-191（1基/URM-1） |
| 燃料 | RP-1（Kerosene）/ LOX |
| 推力（真空） | 2.09 MN/本 |
| 推力（海面） | 1.92 MN/本 |
| 燃焼時間 | 約214秒（ブースター）、約240秒（コア） |
Angara A5の5本構成
[URM-1コア]
/ | \
[URM-1] [URM-1] [URM-1] [URM-1]
ブースター4本
総エンジン数: 5 × RD-191 = 5基
総推力（真空）: 5 × 2.09 MN = 10.45 MN
総推力（海面）: 5 × 1.92 MN = 9.6 MN3.3 URM-2（第2段）仕様
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| エンジン | RD-0124A（1基） |
| 製造 | Voronezh Mechanical Plant |
| 推力（真空） | 294 kN |
| 比推力 | 359 s |
| 燃料 | RP-1（Kerosene）/ LOX |
| 燃焼サイクル | 酸素リッチ段階燃焼 |
| 燃焼時間 | 約430秒 |
| 派生元 | Soyuz-2.1b RD-0124 (2) |
URM-2V（水素上段、A5V用計画）
- 燃料: LH2（液体水素）/ LOX
- 用途: Angara A5V
- ペイロード予想: LEO 35-40 t（+42-63%）
3.4 URM共通性による コスト削減戦略
| ロケット | URM-1本数 | LEOペイロード | 状態 |
|---|---|---|---|
| Angara 1.2 | 1本 | 3,500 kg | 開発中 |
| Angara A3 | 3本（1+2） | — | 中止 |
| Angara A5 | 5本（1+4） | 24,500 kg | 運用中（テスト段階） |
| Angara A5M | 5本（強化型） | 25,000 kg | 開発中 |
| Angara A5V | 5本+水素上段 | 35-40,000 kg | 提案段階 |
コスト削減理論: - 単一モジュールURM-1の大量生産により単価削減 - 同一RD-191エンジンの大量調達によりコスト削減 - 共通生産ライン、共通試験設備
現実の課題: - 打上げ頻度低迷：10年間で4回のみ → 量産効果未達成 - コスト高止まり：$71.6-100M（Proton-Mの2-3倍）
4 推進システム
4.1 RD-191エンジン（第1段/ブースター）
主要仕様
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 製造 | NPO Energomash (7) |
| 推力（真空） | 2.09 MN（2,090 kN） (7) |
| 推力（海面） | 1.92 MN（1,920 kN） (7) |
| 比推力（真空） | 337 s (7) |
| 比推力（海面） | 310.7 s |
| 燃料 | RP-1（Kerosene）/ LOX |
| スロットリング範囲 | 27-105% (7) |
| 燃焼時間 | 最大325秒 (7) |
RD-191系譜 (7,8)
RD-170（4チャンバー、Energia/Zenit用、1980年代）
↓
RD-180（2チャンバー、Atlas V用、米国輸出）
↓
RD-191（単一チャンバー、Angara URM-1用）
↓
RD-191M（強化型、Angara A5M用、2024年調整試験完了）スロットリング機能の利点
RD-191の27-105%推力可変機能により (7)、中央コアURM-1はブースター分離まで推力を絞って推進剤を節約し、分離後に全開推力で効率的に加速する (2)。
graph LR
A[打上げ0秒] --> B[ブースター+コア全開]
B --> C[214秒: ブースター分離]
C --> D[コア単独: 推力増加]
D --> E[240秒: コア燃焼終了]メリット: - ブースター燃焼中、コアは30-70%推力で節約 - ブースター分離後、コアは100%推力で加速 - 総Δv増加 → ペイロード増加
4.2 RD-0124A（第2段）
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 製造 | Voronezh Mechanical Plant |
| 推力（真空） | 294 kN |
| 比推力 | 359 s |
| 燃料 | RP-1（Kerosene）/ LOX |
| 燃焼サイクル | 酸素リッチ段階燃焼 |
| 燃焼時間 | 約430秒 |
| 派生元 | Soyuz-2.1b第3段RD-0124 |
5 上段オプション
Angara A5は3種類の上段を使用可能（実績2種、開発1種）。
5.1 Briz-M（Proton-M継承、実績あり）
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 製造 | Khrunichev |
| エンジン | S5.98M（1基） |
| 推力 | 19.62 kN |
| 比推力 | 326 s |
| 燃料 | UDMH / N2O4（ヒドラジン系、毒性） |
| 再着火回数 | 最大8回 |
| GTOペイロード | 5,400 kg |
| 実績 | 2014年、2020年打上げ成功 |
長所: Proton-M実績、高信頼性、多数再着火 短所: 毒性燃料（環境配慮の逆行）
5.2 KVTK（Kerosene上段、開発中）
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 正式名称 | Kислородно-Керосиновый Третий（酸素-ケロシン第3段） |
| 燃料 | RP-1（Kerosene）/ LOX |
| GTOペイロード | 7,500 kg（Briz-Mより+39%） |
| 状態 | 開発中 |
メリット: - クリーン燃料（CO2 + H2O燃焼生成物） - Briz-Mより性能向上（+2.1 t to GTO） - Angara A5のクリーン燃料コンセプト完成
5.3 Persei（水素上段、実験中）
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 燃料 | LH2（液体水素）/ LOX |
| 用途 | 高エネルギーミッション、技術実証 |
| テスト飛行 | 2021年12月27日（失敗） |
| 失敗モード | 上段再着火失敗、ペイロードLEO滞留 |
| 状態 | 開発継続中 |
2021年失敗の詳細 (6,9)： - Persei：Block DM上段の改良型（初飛行） (6) - 目標軌道：GEO（墓場軌道到達予定） - 達成軌道：201×179 km LEO（Persei上段2回目燃焼2秒で停止） - 上段＋残推進剤質量：約20 t（LEOに滞留後、2022年1月5日再突入） - 影響：Angara A5の成功率75%（3/4）
6 開発史：22年の道のり
6.1 タイムライン
timeline
title Angara A5開発史（1992-2024）
1992 : プログラム承認、2005年運用目標
1997 : Khrunichev設計承認
2004 : 設計確定、開発本格化
2008 : RD-191エンジン開発完了
2009-01 : 初号機第1段納入
2014-07-09 : Angara 1.2PP初飛行（準軌道）
2014-12-23 : Angara A5初飛行成功（GEO）
2020-12-14 : 2回目（6年間隔）
2021-12-27 : 3回目（Persei失敗）
2024-04-11 : 4回目（ヴォストーチヌイ初）6.2 主要マイルストーン
1992年：プログラム承認
1990年代：開発停滞
2000年代：開発加速
2014年：22年越しの初飛行
2015-2019年：4年間の打上げ空白
- 原因：予算不足、需要不足、生産ペース低迷
2020年：6年ぶり2回目
- 2020年12月14日：2回目 ✅ (10)
- 射場：プレセツク
- ペイロード：IPM-2（ダミー）
- 上段：Briz-M
- 結果：成功
- 間隔：初飛行から6年
2021年：Persei上段失敗
2024年：ヴォストーチヌイ初成功
6.3 遅延の原因分析
| 期間 | 遅延要因 |
|---|---|
| 1992-1997 | ソ連崩壊後の資金不足、政治的混乱 |
| 1997-2004 | 設計見直し、技術課題 |
| 2004-2008 | RD-191エンジン開発、燃焼試験 |
| 2008-2014 | 製造遅延、組織的問題 |
| 2014-2020 | 予算制約、需要不足、生産ペース低迷 |
| 2020-2024 | Persei失敗（2021年）、ヴォストーチヌイ射点整備 |
7 打上げ実績
7.1 全打上げ記録
| # | 日付 | 射場 | ペイロード | 軌道 | 上段 | 結果 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2014-12-23 | プレセツク | ダミー質量 | GEO | Briz-M | ✅ 成功 |
| 2 | 2020-12-14 | プレセツク | IPM-2（ダミー） | LEO | Briz-M | ✅ 成功 |
| 3 | 2021-12-27 | プレセツク | Kosmos-2555 + Persei | GEO（目標）→ LEO | Persei | ❌ 上段失敗 |
| 4 | 2024-04-11 | ヴォストーチヌイ | Gagarinets | LEO | — | ✅ 成功 |
7.2 統計
- 総打上げ: 4回
- 成功: 3回
- 失敗: 1回（2021年Persei上段）
- 成功率: 75%（3/4）
- 運用期間: 2014-2024年（10年間）
- 年間平均: 0.4回/年
7.3 打上げ間隔の問題
2014年12月23日（初飛行）
↓ **6年間隔**
2020年12月14日（2回目）
↓ 1年
2021年12月27日（3回目）
↓ 2.3年
2024年4月11日（4回目）課題: - 10年間で4回 → 量産効果ゼロ - 長期間隔 → 技能維持困難 - 低頻度 → コスト削減未達成
8 射場
8.1 プレセツク宇宙基地（Plesetsk）
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 所在地 | アルハンゲリスク州、ロシア北部 |
| 射点 | Site 35 |
| 緯度 | 62.93°N |
| 打上げ実績 | 3回（2014, 2020, 2021） |
| 初打上げ | 2014年12月23日 |
| 主な用途 | テスト飛行、軍事衛星 |
8.2 ヴォストーチヌイ宇宙基地（Vostochny）
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 所在地 | アムール州、ロシア極東 |
| 射点 | Site 1A（Amur宇宙ロケット複合施設） |
| 緯度 | 51.884°N |
| 打上げ実績 | 1回（2024年4月11日） (5) |
| 初打上げ | 2024年4月11日（2回中止後、3回目で成功） (5) |
| 戦略的意義 | ロシア主権領土打上げ、バイコヌール依存脱却 (3) |
ヴォストーチヌイの重要性
graph TD
A[ヴォストーチヌイ戦略的重要性] --> B[ロシア主権領土]
A --> C[Proton-M後継射場]
A --> D[カザフスタン依存脱却]
B --> B1[バイコヌール: カザフスタン租借]
B --> B2[ヴォストーチヌイ: ロシア極東]
B --> B3[政治的リスク回避]
C --> C1[Proton-M: バイコヌールのみ]
C --> C2[Angara A5: ヴォストーチヌイ可能]
C --> C3[重量級打上げ能力確保]
D --> D1[租借費用削減]
D --> D2[カザフスタン環境抗議回避]
D --> D3[完全自給自足体制]2024年4月11日打上げの課題: - 1回目中止：技術的問題 - 2回目中止：技術的問題 - 3回目成功：2024年4月11日 ✅
9 Proton-M後継戦略
9.1 Proton-M vs Angara A5 比較
| 項目 | Proton-M | Angara A5 |
|---|---|---|
| 初飛行 | 2001年（Proton初代1965年） (11) | 2014年 (2) |
| 退役 | 2024年3月24日 (11) | — |
| 運用年数 | 59年（Proton系統）、23年（Proton-M） | 10年（テスト段階） |
| 総打上げ | 425回（Proton系統）、310回（Proton-M） | 4回 |
| 成功率 | 88.5%（Proton系統） | 75%（3/4） |
| 燃料 | UDMH / N2O4（毒性） | RP-1 / LOX（クリーン） |
| GTOペイロード | 6,920 kg | 5,400 kg（Briz-M）、7,500 kg（KVTK計画） |
| 打上げコスト | $25-35M | $71.6-100M（2-3倍） |
| 射場 | バイコヌール（カザフスタン）のみ | プレセツク、ヴォストーチヌイ（ロシア） |
9.2 環境メリット
Proton-Mの環境問題
燃料: UDMH（Unsymmetrical Dimethylhydrazine）/ N2O4（四酸化二窒素）
毒性: - 人体への極度の毒性（発がん性、神経毒） - 土壌・水質汚染 - カザフスタン投棄地域の深刻な環境被害
抗議: - カザフスタン政府・住民の環境抗議 - バイコヌール周辺の健康被害報告
燃焼生成物: - 毒性窒素化合物 - 大気汚染
Angara A5のクリーン燃料
燃料: RP-1（Kerosene）/ LOX（液体酸素）
燃焼生成物: - CO2 + H2O（主に二酸化炭素と水） - 窒素化合物なし
環境メリット: - 人体毒性なし - 土壌・水質汚染リスク極小 - カザフスタン環境抗議の解消
Briz-M上段の例外: - Briz-M: UDMH / N2O4（Proton-M継承） - KVTK計画: RP-1 / LOX → 完全クリーン化達成
9.3 後継移行の課題
コスト課題
Proton-M: $25-35M
Angara A5: $71.6-100M
差額: +$36.6-65M（2-3倍）高コストの原因: - 低打上げ頻度（4回/10年） - 量産効果未達成 - 開発コスト償却
ペイロード課題（Briz-M使用時）
Proton-M GTO: 6,920 kg
Angara A5 GTO: 5,400 kg（Briz-M）
差額: -1,520 kg（-22%）KVTK導入で解決: - KVTK GTO: 7,500 kg - Proton-M比: +580 kg（+8%）
信頼性課題
Proton-M成功率: 88.5%（Proton系統全体）
Angara A5成功率: 75%（3/4）低成功率の要因: - 飛行実績僅か4回 - 2021年Persei上段失敗 - テスト段階継続中
打上げ頻度課題
Proton-M（最盛期）: 年10-15回
Angara A5（現状）: 年0.4回（10年間で4回）低頻度の影響: - 量産効果ゼロ - 技能維持困難 - 顧客信頼獲得困難
10 経済性とコスト
10.1 打上げコスト
| 項目 | コスト |
|---|---|
| 生産コスト | $100M（2024年目標$57M） (4) |
| Angara A5M | $100M (4,12) |
| Proton-M比 | 2-3倍高額 |
10.2 コスト課題の要因
- 低生産量: 10年間で4機のみ
- 量産効果未達成: URM模块化のメリット実現せず
- 開発コスト償却: 22年開発期間のコスト回収
- 長期間隔: 技能維持コスト増加
10.3 競合比較
| ロケット | コスト | LEOペイロード | コスト/kg |
|---|---|---|---|
| Angara A5 | $71.6-100M | 24,500 kg | $2,924-4,082 |
| Proton-M | $25-35M | 23,000 kg | $1,087-1,522 |
| Falcon Heavy | $90-150M | 63,800 kg | $1,410-2,351 |
| Ariane 6-4 | ~$82M（€75M） | 21,650 kg | $3,787 |
課題: - Proton-Mより2-3倍高額 - Falcon Heavyよりコスト/kg不利 - Ariane 6と同水準だがペイロード大
11 将来型
11.1 Angara A5M（強化型、開発中）
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 状態 | 開発中 |
| 改良点 | RD-191M強化エンジン（2024年調整試験完了）、アビオニクス改良、質量最適化 (7) |
| LEOペイロード | 25,000 kg（A5より+500 kg、+2%） |
| GTOペイロード | 6,000 kg（A5 Briz-Mより+600 kg、+11%） |
| 打上げ時推力 | 9,610 kN |
| コスト見積 | $100M |
11.2 Angara A5V（水素上段型、提案段階）
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 正式名称 | Angara A5V（Vodorodnaya - 水素） |
| 状態 | 提案段階 |
| 主要変更 | URM-2V水素上段（URM-2ケロシン上段を置換） |
| 上段燃料 | LH2（液体水素）/ LOX |
| LEOペイロード | 35-40 tonnes（A5より+10.5-15.5 t、+42-63%） |
| メリット | 高エネルギー水素上段、重量級ペイロード |
| 課題 | 極低温水素取扱い、コスト、複雑性 |
| 用途 | 重量級衛星、深宇宙ミッション |
11.3 将来型比較
graph LR
A[Angara A5<br>LEO 24.5 t] --> B[Angara A5M<br>LEO 25 t<br>+2%]
A --> C[Angara A5V<br>LEO 35-40 t<br>+42-63%]
B --> B1[RD-191M強化]
C --> C1[URM-2V水素上段]12 戦略的重要性
12.1 ロシア宇宙主権
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 優先度 | CRITICAL（最重要） |
| ヴォストーチヌイ意義 | ロシア領土打上げ、カザフスタン依存脱却 (5) |
| 独立性 | バイコヌール租借（~2050年）回避 (3) |
| 将来 | ヴォストーチヌイを主力大型打上げ射場化 |
カザフスタン依存の問題
バイコヌール宇宙基地: - 所在地：カザフスタン - 状態：ロシアが2050年まで租借 - 租借費：年$115M - 問題： - カザフスタンの政治的リスク - Proton-M毒性燃料による環境抗議 - 租借終了後の不確実性
ヴォストーチヌイ解決策: - 所在地：ロシア極東（アムール州） - 完全ロシア領土 - Angara A5打上げ能力（2024年実証済み） - 将来：Proton-M後継の主力射場
12.2 URM模块化の長期ビジョン
コンセプト: - 単一URM-1モジュールで全ペイロードクラス対応 - 大量生産による単価削減 - 共通生産ライン・試験設備でコスト削減
現実の課題: - 10年間で4回 → 大量生産未達成 - コスト高止まり（Proton-Mの2-3倍） - 低需要・低頻度の悪循環
成功への道: - 打上げ頻度向上（年5-10回目標） - Angara 1.2（小型）、A5（大型）並行生産 - 商業市場獲得
13 課題と教訓
13.1 開発遅延（22年）
- 計画: 1992年承認 → 2005年運用
- 実績: 2014年初飛行（9年遅延）
- 原因: ソ連崩壊資金不足、技術課題、組織的問題
13.2 低打上げ頻度
- 10年間: 4回のみ
- 年平均: 0.4回/年
- 最長間隔: 6年（2014-2020年）
- 影響: 量産効果ゼロ、コスト高止まり
13.3 コスト競争力不足
- Angara A5: $71.6-100M
- Proton-M: $25-35M（2-3倍差）
- Falcon Heavy: $90-150M（ペイロード2.6倍）
13.4 信頼性構築の遅れ
- 成功率: 75%（3/4）
- 失敗: 2021年Persei上段
- 状態: 10年経過もテスト段階継続
13.5 URM模块化の理想と現実
| 項目 | 理想 | 現実 |
|---|---|---|
| 生産量 | 年数十本（大量生産） | 10年で20本程度 |
| コスト | 量産効果で削減 | Proton-Mの2-3倍 |
| 打上げ頻度 | 年10回以上 | 年0.4回 |
| ファミリー展開 | 1.2、A3、A5並行 | A3中止、1.2開発遅延 |
14 まとめ
Angara A5は、URM模块化設計によるProton-M後継大型ロケットとして、環境配慮型クリーン燃料（Kerosene/LOX）を採用し、ヴォストーチヌイ宇宙基地（ロシア領土）から打上げ可能な戦略的ロケットである。1992年プログラム承認から2014年初飛行まで22年を要し、10年間で4回の打上げ実績（成功率75%）を持つ。
主要成果: - 環境配慮: 毒性UDMH/N2O4をKerosene/LOXに置換 - ロシア主権: ヴォストーチヌイ打上げ実証（2024年） - URM設計: 模块化アーキテクチャ確立
主要課題: - 低打上げ頻度: 10年間4回 → 量産効果未達成 - 高コスト: $71.6-100M（Proton-Mの2-3倍） - 信頼性構築: 成功率75%、テスト段階継続 - ペイロード: GTO 5.4 t（Proton-M 6.9 tより-22%、KVTK待ち）
将来展望: - Angara A5M: LEO 25 t、GTO 6 t、改良型エンジン - Angara A5V: LEO 35-40 t、水素上段、重量級ミッション - 打上げ頻度向上: 年5-10回目標、量産効果実現 - Proton-M完全後継: 2024年Proton-M退役、Angara A5への移行加速
Angara A5は、開発遅延・低頻度・高コストの課題を抱えるも、環境配慮・ロシア主権・URM模块化の戦略的意義は大きく、2020年代後半の打上げ頻度向上により、Proton-M後継としての地位確立が期待される。