科学探索|日本H-3火箭又出问题，今年发射悬了日本H-3火箭又出问题，今年发

不久前，据日本媒体报道，日本宇宙航空研究开发机构联合三菱重工研制的H-3新一代运载火箭因发动机出现问题，原本于今年一季度发射升空的计划确定被延期，这也是该火箭因发动机问题在一年多时间内的第二次推迟发射。

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被寄予厚望的火箭
H-3火箭是日本研制的一种以商业发射为目标，用以提高市场竞争力的航天运载工具。根据日本此前公布的航天计划，该火箭将在2023年后完全取代自上世纪90年代以来一直作为主力箭种使用的H-2A火箭和H-2B火箭。

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2013年5月，日本内阁航天运输系统委员会向日本政府提出研制H-3火箭的建议。2014年1月，日本政府正式批准为H-3火箭提供总额19亿美元的研制经费。
该火箭从立项开始就被日本各界寄予厚望。它作为H-2系列火箭的继承者，箭体长63米，起飞重量574吨，地球同步转移轨道的运载能力为7.9吨。
该火箭的一子级采用三菱重工研制的L-E9氢氧发动机，但与H-2A火箭的一子级采用单台LE7A发动机并捆绑至少2个固体火箭助推器不同，H-3火箭可配备0个、2个或4个助推器，并采用2台或3台L-E9发动机作为一子级火箭使用，以便能将更多种类的载荷送入范围更广的轨道。
值得一提的是，该火箭采用的L-E9是目前世界上第一种百吨级推力并使用开式膨胀循环技术的氢氧发动机。

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日本在开式膨胀循环发动机研制领域的建树不少，H-2系列火箭上面级使用的LE5A发动机和LE5B发动机都采用了开式膨胀循环技术。其中，采用LE5B发动机作为上面级的火箭曾先后出现过两次飞行事故，但LE5B发动机都在预冷不充分和箱压不足的不利条件下正常起动并稳定工作，证明了开式膨胀循环发动机具有较高的启动健壮性和工作可靠性，因此，也坚定了日本在开式膨胀循环发动机技术道路上进一步发展的信心。
发动机多次故障拖后腿
多年来，三菱重工对H-3火箭打入国际航天发射市场满怀期待。按照该公司的说法，H-3火箭的发射成本只有H-2A火箭的一半，约3亿人民币，日本期待该火箭未来能在航天发射市场中占据一席之地。

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事与愿违的是，H-3火箭的研制过程却一波三折。据悉，三菱重工早在2014年的技术论文中就重点强调L-E9发动机的超长燃烧室设计特点导致其振动问题比LE7A发动机严重。
日本宇宙航空研究开发机构和三菱重工原本的目标是在2020年底前进行首次发射，但在2020年5月对L-E9发动机进行试验时，燃烧室内壁破裂，涡轮也出现了裂痕。随后，日本科研人员对涡轮的设计进行调整，同年夏天对新设计的发动机再次进行试验，但仍没能取得成功。
2020年11月，日本宇宙航空研究开发机构证实，H-3火箭的首次发射被推迟，原因是火箭主发动机的燃烧室和涡轮泵发现了问题。调查发现，在发动机燃烧室内壁和涡轮泵的FTP叶片的开孔区域确认了疲劳断裂面。经科研人员分析，疲劳断裂产生的原因由共振引起，可能是发动机振动与火箭结构的共振频率的匹配性设计不合理。当时日本宇宙航空研究开发机构表示将重新设计涡轮，以排除所有工作范围内可能产生共振的结构特征值。