L-4Sロケット

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L-4S
Lambda Rocket Launcher.jpg
おおすみを打ち上げたラムダロケット・ランチャー(実物)と L-4Sロケット(同型機)。国立科学博物館裏に展示。
基本データ
運用国 日本の旗 日本
開発者 東京大学宇宙航空研究所
運用機関 東京大学宇宙航空研究所
使用期間 1966年 - 1970年
射場 鹿児島宇宙空間観測所
打ち上げ数 5回(L-4Tを含めず)(成功1回)
原型 L-3Hロケット
発展型 L-4SCロケット
公式ページ 衛星打ち上げロケット L-4S-5
物理的特徴
段数 4段
ブースター 2基
総質量 9.4 トン
全長 16.5 m
直径 0.735 m(本体部分)
軌道投入能力
低軌道 26 kg(第4段モータ 15 kgを含む)
350km / 約31度
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L-4Sロケット(ラムダ-4エスロケット)は東京大学宇宙航空研究所(以下、東大)が日産自動車宇宙航空事業部(以下、日産)と共に開発し、日産が製造[1]、東大が運用した日本初の人工衛星打ち上げ用固体燃料ロケット1966年から1970年にかけて5度打ち上げられ(他1回は試験機)、5度目にして日本初の人工衛星「おおすみ」の打上げに成功した[2]。これによって日本はソ連、アメリカ、フランスに続き、世界で4番目に自国の能力により人工衛星を打ち上げた国となった。

概要[編集]

L-4Sロケットはラムダロケットの一種で、ミューロケットの衛星軌道投入技術を開発するためのテストベッドとして計画された[3]

計4段の全段固体推進剤ロケットで、1段目にL753、2段目にL753の長さを短くしたものを、3段目にL500、4段目にL480Sを用いた[2]。さらに2号機以降は1段目に2基の補助ブースターが取り付けられている[4]

今では考えられないが、L-4Sロケットは誘導制御装置が付いていない、世界初の無誘導衛星打ち上げロケットである。しかし、単に真っ直ぐロケットを打ち上げても軌道には乗らない。何らかの方法で機体を制御し、地表に対し水平に向きを変えなくては、衛星を軌道に投入できないのである。これは決して開発能力が無かったわけではなく、誘導装置はミサイル開発に繋がる軍事技術へ転用可能という指摘が野党の日本社会党等から上がり、開発着手時期が大幅に遅れたためである[5][6][7]。この代替策として、第1段と第2段は尾翼による空力的効果で、第2段と第3段はスピンモーターにより機体をスピンさせて安定を保ち、第3段燃焼終了・分離後、慣性により放物線軌道を飛翔中に、第3段はレトロモーターで飛翔経路を後落させ、(この時、第3段と第4段は慣性飛行を行っているので、そのままだと第3段の残留推力で第3段が第4段に衝突する)、第4段はデスピンモータでスピンを停止、姿勢制御装置で第4段を水平姿勢に制御(この時、ロケットは燃焼していないので「誘導」ではなく「姿勢制御」である)、その後、リスピンモーターでスピンを再び掛けて、放物線の頂点で第4段の燃焼を開始するという、非常に手の込んだ打ち上げ方式の「無誘導重力ターン方式」で軌道に投げ込む方法を取ることとなった。

「無誘導重力ターン方式」での「手の込んだ」一例を上げると、デスピンモーターがある。一旦点火をすると燃焼を中断できない固体ロケットによって、ロケット本体のスピンを停めるため、デスピンモーターはスピン方向と反スピン方向の両方にノズルを持っている。デスピンモーターは、燃焼直後には反スピン方向のノズルのみに燃焼経路を開きスピン停止の為の噴射を行うが、スピン停止を検知するとスピン方向のノズルにも燃焼経路を開き、相対推力を零にする。この技術は、後の宇宙研衛星打ち上げロケットに採用されるロール制御モーター「SMRC」に結実する。

打ち上げ時の重量9.4t、当時の価格で1機45万ドル(当時の為替相場1$=360円で換算すると1億6200万円)と、理論上可能なだけでなく実際に人工衛星を打ち上げたロケットとしては、2018年1月に至るまで、歴史上最も小型軽量、かつ安価であった。

この大きさを下回る衛星打ち上げロケットの計画はいくつか知られていたが、日本ではSS-520ロケットによる軌道投入計画の具体化が進んでいた。2017年1月の打ち上げには失敗したものの、2018年2月3日に再挑戦[8]。SS-520ロケット5号機が、重さ約3kgの超小型衛星TRICOM-1Rこと「たすき」[9]を軌道に乗せ、実際に人工衛星を打ち上げた史上最小のロケットとしてギネス世界記録に認定された[10]。なお打ち上げ費用については約5億円[11]ほど(この時点での為替相場は1ドル約110円あまり)だった。

打上げ記録[編集]

打上げは全て鹿児島宇宙空間観測所から行われた。ここでは試験機のL-4Tの打ち上げも併せて記す。

名称 打上げ日時
(GMT)
成否 積荷 重量(kg) 衛星の軌道
近-遠地点
軌道傾斜角
結果
1号機 1966年9月26日
02:58
失敗 おおすみ同型機 26 第3段目の燃焼中に軌道がずれ、デスピンモーターが作動しなくなったことから、姿勢制御ができなくなり軌道投入に失敗
2号機 1966年12月20日
02:20
失敗 おおすみ同型機 26 第4段の不点火により、軌道投入に失敗
3号機 1967年4月13日 失敗 おおすみ同型機 25 第3段の不点火により、軌道投入に失敗
L-4T 1969年9月3日 - なし 人工衛星を搭載しておらず、これまでの不具合を改良した結果を確認する目的で、第4段の推進薬の量を減らして打上げが行われた[4]

3段目が残留推力によって第4段目に追突し、姿勢の乱れは調整できたが、第4段の点火時間が大きく狂うという不具合が発生

4号機 1969年9月22日
02:10
失敗 おおすみ同型機 26 3段が切り離し後に4段目と接触し、4段目の姿勢システムが故障
5号機 1970年2月11日
04:25
成功 おおすみ 12[要説明] 近337 km
遠5,151 km
傾斜角31.0度
日本初の衛星の軌道投入成功
引用資料[2][4]

脚注[編集]

  1. ^ NISSAN HERITAGE COLLECTION online【その他】プリンス自動車工業小史”. 2011年1月31日閲覧。
  2. ^ a b c Lambda 4S publisher=Encyclopedia Astronautica”. 2011年1月31日閲覧。
  3. ^ 衛星打ち上げロケット L-4S-5”. 2017年9月12日閲覧。
  4. ^ a b c L-4S型ロケット -文部科学省
  5. ^ 1960年4月14日第34回参議院内閣委員会第19号 社会党の矢嶋三義がロケット研究の軍事転用の可能性について懸念を表明
  6. ^ 1961年4月18日第38回衆議院科学技術振興対策特別委員会第11号 糸川英夫がラムダへ誘導装置を搭載することを示唆
  7. ^ 1965年2月17日第48回衆議院科学技術振興対策特別委員会第5号 社会党の田中武夫からラムダのIRBM転用可能性について質問
  8. ^ “SS-520 5号機による超小型衛星打上げ実証の実験予定日について” (プレスリリース), JAXA, (2018年1月19日), http://www.jaxa.jp/press/2018/01/20180119_ss-520-5_j.html date=2018-01-22閲覧。 
  9. ^ 超小型衛星、愛称は「たすき」 宇宙に向かって、たすきつなぐ想い”. ハフィントンポスト (2018年2月3日). 2018年2月4日閲覧。
  10. ^ “SS-520 5号機がギネス世界記録(R)に認定されました” (プレスリリース), JAXA, (2018年4月27日), http://www.jaxa.jp/press/2018/04/20180427_guinness_j.html 2018年5月23日閲覧。 
  11. ^ 酒造唯 (2018年2月3日). “「電柱サイズ」打ち上げ成功 衛星との通信確認”. 毎日新聞. https://mainichi.jp/articles/20180204/k00/00e/040/001000c date=2018-02-04閲覧。 

関連項目[編集]

  • SS-520ロケット - 本機と同じく、小型衛星打ち上げの技術試験に応用された日本の観測ロケット。
  • RPS-420 - インドネシアが開発中の、重力ターン方式を採用する固体燃料ロケット。
  • エレクトロン (ロケット) - ニュージーランドとアメリカの企業Rocket Labの液体燃料ロケット。全高17m(重量10.5t)と、ほぼL-4Sに近いサイズで衛星打ち上げ能力を持つ。