衛星打上げロケットSS-520 4号機の予測(妄想)

JAXA(ISAS)の観測ロケットであるSS-520の4号機が衛星打ち上げロケットになりそうだということが文科省のサイトから判明したことで、一部界隈では非常に盛り上がっている。

固体燃料ロケットは専門外ながら公開情報だけからスペックや軌道の予測をしてみる。

※注意;完全な妄想のスペックなので全然違う可能性がある。2016年6月11日現在詳細なスペックが公開されていないが、今後スペックのわかる資料が出てくる可能性がある。

読み解く資料

宇宙開発利用部会 調査・安全小委員会(第18回) 配付資料

JAXA観測ロケット

Wikpedia:S-520

Wikpedia:SS-520

Togetter:SS-520改良ロケットでの超小型衛星打ち上げについて

解析ツール

使うツールはOpenTsiolkovsky 。使い方は↓のリンクを参考。

北朝鮮の衛星打ち上げロケット(通称:ジジツジョウノミサイル)のスペック予想から軌道を作ってみる

結果はOpenTsiokovskyの最新のリポジトリのOpenTsiolkovsky/misc/sample/SS-520-4 というフォルダに入れてある。

解析(妄想とも言う)

これを参考に下記のように考えてみた。

  • 推進剤(資料より確定):1段 1587kg、2段 325kg、3段 78kg
  • 燃焼時間(資料より確定):1段 31.7秒、2段 24.4秒、3段 25.6秒
  • 比推力(S-520のデータより仮定):1〜3段 真空中264.8秒
  • 平均推力(上記データより推定):1段 14トンf、2段 3.5トンf 、3段 0.8トン
  • 推力(軌道計算やIA資料より推定):各段ともに平均の30%から75%程度の変動
  • 初期重量(種々のデータより粗い推定):1段 2.2トン、2段 510kg、3段 86kg
  • 空力データは尾翼の有無で全然違うだろうがM−Vロケットの公開データと同じと仮定
  • 地表に対する姿勢角(軌道計算から推定):1段初期エレベータ角 85度、ラムライン制御以後のエレベータ角 0度 、アジマス角99度

 

軌道計算してみてわかること

1段目⊿V=3.3km/s、2段目⊿V=2.6km/s、3段目⊿V=4.8km/s程度だと想像される。

推力は初期に大きめにかなり大きくして、燃焼終了近くではかなり推力を絞っている。固体燃料ロケットは初期化速度でも10G程度あるが(人が気を失うGが4G 程度と言われている)推進剤が少なくなる燃焼終了時に20G以下ぐらいになる方が良さそうだ。

姿勢制御が1段目燃焼後の時間しか働かない珍しいタイプなので、1段目ロケットは高度を稼ぐため、横速度は稼げない。2段目、3段目は横速度を稼ぐため。と明確に役割が違う。2段目の軌道を可視化すると放物線の頂点付近で横方向に加速する面白い軌道になる。

ラムライン制御によって、2段目燃焼前に機体はほぼ水平になるようにしていると推定できた。

固体燃料ロケットは空気あるところでの速度が随分出ていて、最大抗力は800kgfとかになりそうだ(推定の推定が重なっているので実際の値はかなり上下すると思われる)

衛星の軌道は最低高度(ペリジ)200km、最高高度は3段目の重量や性能によって大きくかわるので、なんとも言えない。工学的に言うと3段目の比推力と空虚重量の感度が高い。軌道投入精度はラムライン制御の静定具合によるが、軌道投入精度は低そう。4号機以降の予定が分からないが、今後の改良によっては軌道によっては6Uぐらいまでペイロードを増やせるかもしれない。ただ、ペリジ200kmと高度の低い衛星は衛星寿命が短いので、3Uぐらいの超小型衛星がユーザーとしても良いのかもしれない。

結果を貼り付けておく。

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ロケット開発徒然(1)

会社でクラウドファウンディングを始めました。

ちょうどいい機会だから、普段思っていてもアウトプットしきれないことを書いておこうブログ。

なぜ「みんなの力(ちから)で」ロケットを打上げなければならないのか。

なつのロケット団、インターステラテクノロジズにとっての単なるロケット打上げって意味以上に大きな社会的な意義があると考えているからです。

一つ目の理由。ロケット=国家。
元々は宇宙旅行したい人たちが理論だったり初めての液体ロケットだったりをDIY的に開発していたのがロケット工学の始まりだけど、アプリケーションとして何に使えるかっていうと戦争の道具につかえてしまった。
ナチスドイツからロンドンを攻撃できたり、核弾頭積めたり、冷静の代理戦争としての宇宙開発が出来たりしてしまった。それが本来の使い方みたいに使われてしまったのがロケット技術。
国家や軍ではないところの需要だけではロケット工学の社会実装は出来なかった。

 

開発や運用に巨額の金額がどうしてもかかってしまう。
学生の頃はなんでそんなに開発に費用がかかるんだって不思議だったが、最近はよくわかる。
お金はある分だけ使わないと開発はできない。
開発費用を削るとしたら、ロケットを安くしようとしたら、どこか抜け道をするしか無い。
よく使われる「抜け道」は、「新規開発はしない」「他の用途で開発したものを転用する」などだ。

 

もう一つ。運賃。
なんで人類がもっと宇宙進出していないのか。
よく言われるのが宇宙まで1kgのものを運ぶ運賃が100万円。地球近くなのか、月なのか、火星なのか、地球近くでもどの高度・軌道なのかで全然違うが、1kgの荷物を運ぶのに超大雑把に100万円かかっている。
地球上だと、物流の発達のおかげで地球の裏側にだって1kg数千円もあれば荷物が運べてしまう。
価格差100倍以上。
だから、ロケット開発をしている人の夢は宇宙への輸送コストを100分の1にすること。
100分の1になると地球上と同じように開発が進むだろうって大真面目に思っている。
人類が宇宙進出の鍵はコスト100分の1だと。

 

運賃問題の解決策として、昔から言われているのが「再利用」。
現在使い捨てのロケットを100回繰り返し使えるようにすれば、コスト100分の1じゃないかと。

 

もういちど頭にもどって、僕らのプロジェクトは、「みんなの力(ちから)で」打上げるロケット。
これは1つ目「ロケット=国家」以外の道があるっていうのを示したいから。

開発費用を削るため・安いロケットを作るための「抜け道」を僕らは「新規開発はしない」でも「他の用途のものを転用する」でもなく、「国家飛ばし」だと考えている。
つまり民間での宇宙開発。
国を通してしまうとなんでもオーバーヘッドが大きすぎる。お金にしても意思決定の時間にしても。
オーバーヘッドの極力少ない開発は民間しかないと考えている。
要するに無駄をなくしましょうってこと。
この成功例は既にアメリカにある。日本はまだ、って言われている。国に頼らないと無理だって声も聞き飽きるぐらいに聞きながら開発してる。
今回のクラウドファウンディングは、民間で、つまり税金以外のお金でやるとオーバーヘッドが少ない開発ができますよっていう社会実験。調達目標金額は2700万円。ロケット開発やっている人ならビックリするぐらい観測ロケット1機あたりの値段として考えると安い。(実は全額ではないんだけど。)
民間でお金も集まり、安く打ち上がるってことが達成できたら、これまで日本で宇宙開発をしていた人たちがひっくり返るぐらいのこと。

 

そういうことを達成したい。

 

工学実験という意味もあるんだけど、そういった社会実験だっていうところ。

 

あ、「他のものを転用」っていうのは採用していて、民生品っていって普通に市場で売っている部品を買ってきて使いましょうっていうのはやってますよ。世間一般的にも自分たち的にも普通すぎてなんとも思わなくなってるけど、宇宙開発関係者の中ではかなり注目すべきトピックスだったりする。

 

もう一つ「運賃」の解決については、眠くなってきたのでまた次回。