イプシロンロケット単語

イプシロンロケット
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イプシロンロケットとは、宇宙航空研究開発機構JAXA)とIHIエアロスペースが開発した小人工衛星打ち上げ用固体ロケットである。
2006年止されたM-Vロケットの後継機として2007年に開発研究が開始され、2010年には名称が「イプシロン」に決定し本格的な開発へと移行した。

2013年9月14日に試験であるE-Xの初号機を打ち上げ、2016年12月20日2018年1月18日に第2段を大化した強化イプシロンを打ち上げ、2018年度打ち上げ予定の4号機から性向上および更なる低コスト化を図った実用のE-Iに切り替えることが予定されている。

名称

イプシロンとはギリシア文字εのこと。
開発を担当する宇宙科学研究所(ISAS)とその前身である東京大学宇宙航空研究所が開発したロケットカッパκ、K)、ラムダλ、L)、ミューμ、M)シリーズの後継機・新世代という意味が込められている。
ギリシア文字の順番ならばμの次はニューν、N)なのだが、Nロケットと被るため飛ばされている。

E(ε)の由来は、公式には

であるが、

  • 「いいロケッ ト」→「Eロケット」→「イプシロンロケット」

という呂でもあると、関係者が半ば公式に発言している。

開発経緯

M-Vは低軌1850kgという世界トップクラスペイロード打ち上げを持つ固体燃料ロケットだが、打ち上げ費用75億円(ペイロード重量当たりではH-IIAの約5倍)、製造・準備期間3年(ペイロードに合わせたセミオーダーメイドが必須)と、原理的には安価で簡素なはずの固体ロケットの利点をまったく生かせていないという大きな欠点を持っていた。
また、M-Vに合わせて設計された衛星ISASの予算規模と較して非常に大きなものとなってしまい、その開発・製造コストロケット本体の費用と合わさってISAS予算を圧迫し、衛星打ち上げ機会を非常に限られたものにしてしまっていた。

これらの問題の解決策として、
規模の適正化を行いつつ、大で高価な割には性への寄与が大きくない第1段のコストをどのように下げるかが焦点となり、

といった構想が打ち出された。
このうち議論の中心となったのはSRB-A流用案だったが、

  • 3案中で打ち上げが最も小さく(低軌900kg)、今度は小さくなりすぎる恐れがある
  • 同様の発想でかつて開発したJ-Iロケットが、様々なトラブルから結果的にまったく省コスト化できず、試験機のみで止されている

といった理由から他の2案を推すも多かった。
最終的には、SRB-A流用案をベースに、M-V5号機のキックステージを良して追加することにより低軌1200kgの性を確保し、新技術とモバイル管制システムを採用してコストを引き下げ、E-Iで打ち上げ費用30億円をすこととなった。

特徴

衛星にやさしいロケット

PBSの追加

M-Vは「全段固体ロケット」としては極めて高い軌投入精度を持っていたが、高度な制御が可な液体段を持つロケット較するとその精度は決して高レベルではなく、より正確な軌められる種類の科学観測衛星では衛星自体のスラスタを用いた修正が必要であり、負担となっていた。

イプシロンでは、PBS(Post Boost Stage)という軌調整専用の小液体燃料ロケットオプションとして搭載することにより、衛星側の負担を軽減している。
E-Xでは信頼性の高いヒドラジンエンジンを使用するが、E-Iでは整備時の安全性に優れコストを削減できるエタノール系に置き換える。

振動の軽減

固体燃料ロケットは液体燃料ロケットべて打ち上げ時の振動がしい。
M-Vはそれに加え、傾斜ランチャーなどの射点構造から、離床時の衝撃波衛星に伝わってしまいやすい問題を抱えていたために、衛星の強度設計に厳しい制約が課されていた。

イプシロンでは射点構造の善と衛星搭載部への防振ゴムの本格採用により、この問題を大幅に緩和している。

世界のどこからでもモバイル管制

イプシロン玉の一つが「モバイル管制」と称される高度なアビオニクスである。
搭載電子機器の信号接続を従来の一対一接続からLANに近いものへと置換えて軽量化を図り、さらに各搭載機器が自で状況を監視、点検できるようにした。
これにより打ち上げ前の点検作業が高度に自動化され、射場作業日数がM-Vの42日から最短7日に短縮された上、
ネットワーク越しに最低ノートパソコン1台で(実際はセキュリティの関係で2台以上)管制することができるようになった。

製作期間の大幅な短縮

M-Vは受注から打ち上げまで3年もの期間を要し、ロケットペイロードの組合せの変更も不可であり、これが打ち上げを自由に行えない一大原因となっていた。

イプシロンでは第1段に量産が前提のSRB-Aを使用することなどで製作期間が1年以内と大幅に短縮している。
また、各段が完成し、燃料を積んだ状態で射場に搬入されるため打ち上げ準備期間もM-Vの一ヶ半から一週間と短くなり、即応性と人件費削減による低コスト化につながっている。

射場

これまでのISASロケットと同様、内之浦宇宙空間観測所から打ち上げられる。

射場選定の経緯

検討初期段階では、イプシロンの第1段であるSRB-Aは火類取締法等の制約により、燃料を詰めた状態での陸上輸送が不可能だった。
ちなみにM-Vでは第1段を分割輸送することで、H-IIASRB-Aでは射場に燃料充填施設を併設することで法律問題を回避していた。

これが、老朽化している上に地形的制約から燃料充填施設を併設できない内之浦宇宙空間観測所の存続問題に発展し、一時は種子島宇宙センターへの統合も検討された。
しかし、地元からの存続のが大きく、また新射点を建設することへの予算面の不安、飛行経路の関係で種子島宇宙センターでは軌投入が低下する問題の解決が難しいことなどから、法律イプシロンに合わせて緩和するという形で問題が解決され、内之浦宇宙空間観測所からの打ち上げが決定された。

射点構造の変更

射点はそれまでM-Vで使用されていたものを修して使用する。
ただし、M-Vまで継続使用されてきたISAS伝統の傾斜ランチャー方式から、H-IIAなどと同様の垂直打ち上げ方式に変更されている。

傾斜ランチャー方式は離床したロケットを「側に投げ出す」ため、誘導制御に期に問題が発生しても較的安全性が高い。
しかし、M-Vにおいては、ロケットの重量がランチャーロケット自身に負担をかける、発射の際の音が地面に反射してロケット本体に衝撃を与え、衛星の強度設計の制約が厳しい、等の問題があった。

イプシロンでは、Mシリーズ等の実績により誘導制御の信頼性が確立されたとして、垂直打ち上げ方式への変更を行った。
これにより、ウォータカーテンの設置、煙の大化など、ロケットに掛かる負担を大幅に減らす善が可となった。

主要諸元

打ち上げ予定

それぞれ2年に1回で計画が予定されている「計画」と「革新衛星技術実プログラム」を介して、年1、2機程度の打ち上げを実施したいとしている。

将来

電子技術の進歩で観測衛星の小化が進んだため、現状イプシロンロケット程度でもISASの低軌機需要は満たせるものの、はやぶさなどの惑星機を単独で打ち上げるのに適した、低軌打上げトン程度の中ロケットが存在しない。
これはGXロケットの計画が破綻してしまったためである。

この問題を解決するため、イプシロンロケットの強化が検討されている。
惑星ミッション向けの当面の対応として、固体キックモーターを追加することで惑星間200kgのを確保することが検討されている。
また、将来構想としては、重量のある衛星の打ち上げにはM-Vの第2段を追加して4段式にすることが検討されている。
なお、SRB-Aから軽量化、ジンバル排除がなされるH3ロケットSRB-3の運用開始以降は、イプシロンロケットの第1段もH3仕様になる模様。(シナジーイプシロンと呼ばれている。SRB-3はイプシロン仕様の可変ノズルと、H3仕様の固定ノズルに切り替えが可な設計となっている)

衛星打ち上げ実績

機体番号 打ち上げ日時 搭載衛星
試験機TF1)2014/09/14 14:00
※E-X初飛行 4段構成
2号F2) 2016/12/20 20:00
※強化初飛行 3段構成
3号F3) 2018/01/18 06:06
※強化3段構成+PBS

関連動画

試験機 (打ち上げ日時:2013年9月14日14時00分00秒)

2号機 (打ち上げ日時:2016年12月20日20時00分00秒)

3号機 (打ち上げ日時:2018年01月18日06時06分18秒)

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イプシロンロケット

95 ななしのよっしん
2018/09/22(土) 15:23:58 ID: 4+LH25igvp
HTV7打ち上げに紛れて忘れがちだが、イプシロン4号機(実用1号機)の第一段が種子島から内之に運ばれてきた。やはり12月打ち上げは本当なのか?
96 ななしのよっしん
2018/10/04(木) 16:44:34 ID: IvV7m10MOR
だいぶ前に中国情報盗まれたって聞いたな
商業衛星事業は中露に取られてるしコスト的に厳しい
イプシロン理論値行ったとしても他より性低いしな
技術実にはなってもビジネスにはならんだろうなっていう感じ
97 ななしのよっしん
2018/10/05(金) 17:23:31 ID: 4+LH25igvp
イプシロンは実用的じゃなくH3以降の商業用ロケット技術のテストベッドだからコスト高は仕方ない。問題はJAXAH3の「次」を作る気があるか否かだ。
98 ななしのよっしん
2018/11/30(金) 12:30:00 ID: 4+LH25igvp
https://mainichi.jp/articles/20181130/k00/00e/040/231000cexit

イプシロン4号機の打ち上げは1月17日に。
99 ななしのよっしん
2018/12/01(土) 08:00:35 ID: 4+LH25igvp
http://www.jaxa.jp/press/2018/11/files/20181130_epsilon4.pdfexit

イプシロン4号機の計画書(PDF)
100 ななしのよっしん
2019/03/26(火) 21:25:35 ID: 4+LH25igvp
https://www.space-one.co.jp/doc/pressrelease190326.pdfexit

宇宙ベンチャー スペースワン社が和歌山の南端から打ち上げるロケットが三段固体+PBSという、いわば「廉価版イプシロン」という感じでちょっと興味深い。
101 ななしのよっしん
2019/03/27(水) 09:27:48 ID: 4+LH25igvp
https://twitter.com/ansur_nied/status/1110571267503984641?s=21exit

スペースワン社のロケット(想像図)とイプシロンエレクトロンSS-520の較図。
102 ななしのよっしん
2019/04/24(水) 22:21:17 ID: 4+LH25igvp
http://www.isas.jaxa.jp/home/kougaku/02_meeting/roadmap/gijyutsu_roadmap.pdfexit

JAXAは中長期的にはイプシロン上段の再利用化を論んでいるらしい。一段でないのは、せっかく純産化されたSRB-3の生産を妨げたくないためか?
103 ななしのよっしん
2019/09/20(金) 17:58:12 ID: 8mIfA7j9r5
>>100
本のマグロめっちゃ美味かったわ
ロケット発射の見物がてらまた行きたいね
104 ななしのよっしん
2019/10/13(日) 22:05:24 ID: 4+LH25igvp
https://repository.exst.jaxa.jp/dspace/bitstream/a-is/933698/1/SA6000142023.pdfexit

イプシロンの軌投入用キックモーターとして回転デトネーションエンジン開発中SS-520で試験を行う。本番では69基メガクラスター!

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