イプシロンロケット試験機の打上げに係る 飛行安全計画、地上安全計画の概要

平成２５年４月８日

独立行政法人 宇宙航空研究開発機構

資料２－４－２

説明者

宇宙輸送ミッション本部 宇宙輸送安全・ミッション保証室

室長 加納 康臣

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目 次

１．目的 ２． イプシロンロケット試験機の打上げ概要 ２．１ 機体・ミッションの概要 ２．２ 打上管制隊編成図 ２．３ 飛行安全関連組織 ３．飛行安全計画 ３．１ 飛行経路 ３．２ 飛行安全管制期間 ３．３ 打上げ方位角 ３．４ 落下予想区域 ３．５ 海上警戒区域 ４．地上安全計画 ４．１ 内之浦射場と種子島射場との相違点等 ４．２ ロケット等搭載用保安物 ４．３ 打上げ時の陸上警戒区域

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１．目的

イプシロンロケット試験機の打上げに際し飛行計画設定に係わるロケット機体構成、ロケット・衛星の搭載推進薬量等、並びに、各種安全解析結果の妥当性を評価して、飛行安全計画、地上安全計画を策定した。

ただし本計画策定のために実施した解析は、夏期期間中(7月1日～9月30日)の打上げに対し有効である。

本資料は、イプシロンロケット試験機の打上げ概要及び飛行安全計画、地上安全計画について説明するものである。

なお、個別安全計画は以下の文書による。

（１）飛行安全 ・イプシロンロケット試験機の打上げに係る飛行安全計画 ・イプシロンロケット試験機の打上げに係る飛行安全計画 別添

（２）地上安全 ・イプシロンロケット試験機の打上げに係る地上安全計画 ・イプシロンロケット試験機の打上げに係る地上安全計画 別添

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２． イプシロンロケット試験機の打上げ概要

２．１ 機体・ミッションの概要

試験機の主要諸元及び飛行安全機能概要を以下に示す。

第2段モータ （M-34c）

第1段モータ （SRB-A）

衛星：1機 衛星名：惑星分光観測衛星 衛星軌道：950×1150km 軌道傾斜角：31° フェアリング

第3段モータ （KM-V2ｂ）

小型液体推進系 （PBS）

飛行安全措置に関わる機器・機能 ・指令破壊受信機 ２段に搭載（１段はアンテナのみ） ３段は非搭載 （⇒2/3段分離前に飛行続行判定を実施） ・早期分離破壊機能 1/2段分離、2/3段分離、3段/PBS分離 が早期に行われた際には、機体側で自動破壊 を実施 ・特記事項 2段指令破壊機器はフェアリング内に格納されて いるため、フェアリングが分離できない場合には、 1/2段分離時点で機体側で自動破壊を実施

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２．２ 打上管制隊編成図

イプシロンロケット試験機の打上管制隊編成図を以下に示す。

渉外班

打上実施責任者 打上執行責任者 企画主任 企画班

総務班

総務主任 広報班

打上実施責任者補佐

衛星班

ロケット主任 ロケット班

システム安全評価責任者（衛星）

衛星主任

ロケット品質管理班

打上安全監理責任者

飛行安全主任 飛行安全班

打上実施責任者付

法定保安責任者

システム安全評価責任者（ロケット）

保安主任 射場安全班

警備班

射場主任 射場班

(注) 安全業務の役割については、 地上安全計画 p.17を参照

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２．３ 飛行安全関連組織

イプシロンロケット試験機の飛行安全関連組織を以下に示す。

打上安全監理責任者

飛行安全主任

飛行安全班長

テレメータ担当

スカイスクリーン担当

計算担当

解析担当

コマンド担当

射場主任

打上実施責任者

システム安全評価責任者(ロケット)

(注)・一点鎖線は、飛行安全管制 作業中の指示・報告系統 ・二点鎖線は、種子島にて不具合発生 時(飛行安全管制システムのダウン、 地上局の故障等)に、内之浦にてリフト オフ前の緊急停止スイッチ操作を行う 場合の指示・報告系統

緊急停止担当

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３．飛行安全計画

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３．１ 飛行経路

試験機の飛行経路（機体現在位置）を以下に示す。

-60

-40

-20

0

20

40

60

130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330

測地

緯度

[北緯

，度

]

測地経度[東経，度]

第1回PBS燃焼開始

3段燃焼終了

2/3段分離、3段燃焼開始

【飛行安全管制終了】

第1回PBS燃焼停止

第2PBS燃焼停止

惑星分光観測衛星分離第2回PBS燃焼開始

2段燃焼終了

2段燃焼開始

1段燃焼終了

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３．２ 飛行安全管制期間 (1/4)

3.2.1 シーケンスオブイベント

試験機のシーケンスオブイベントおよび飛行安全管制期間を以下に示す。

事象 打上後経過時間 距離 高度 慣性速度

秒 km km km/sリフトオフ 0 0 0 0.4第1段　燃焼終了(*) 116 77 95 2.6衛星フェアリング分離 150 130 147 2.4第1段・第2段分離 161 148 161 2.4第2段　燃焼開始 165 154 166 2.4第2段　燃焼終了(*) 270 432 322 5.1第2段・第3段分離 624 1725 743 4.3第3段燃焼開始 628 1739 744 4.3第3段　燃焼終了(*) 718 2156 751 7.6第3段・PBS分離 1068 4365 787 7.5第1回PBS 燃焼開始 1331 6011 822 7.5第1回PBS 燃焼停止 1527 7227 855 7.5第2回PBS 燃焼開始 3101 16530 1139 7.2第2回PBS 燃焼停止 3459 18567 1151 7.2惑星分光観測衛星分離 3600 19365 1148 7.2　(*)燃焼室圧力最大値の2%時点　(**)　　　は飛行安全管制期間。飛行安全管制終了時刻は打上げ後624秒。

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３．２ 飛行安全管制期間 (2/4)

3.2.2 飛行安全計画の記述について

飛行安全管制手法について、基幹ロケットにおける飛行安全計画に対し、以下の通り記述を追加する。

*)下線部は、基幹ロケットと記述の異なる部分

3.2.3 追記の理由 ・ 2/3段分離以降に発生するハザードを防ぐため、2/3段分離前に飛行続行可否判断として、ロケットが正常であ

り、地球周回軌道に投入できることを確認する。

1. 全般1.2 飛行安全の実施範囲

(1) 略(2) ロケットの打上げ時に飛行安全管制を実施すること。 すなわち、リフトオフより２/３段分離まで、ロケットが設定された飛行経路に沿って飛行しているか 否かを判定し、その経路を外れて落下予測域が地表に危害を与えるおそれが生じた場合は、 災害を最小限に抑えるための措置を講じること。 また、このために必要な準備作業を行うこと。(3) ２/３段分離前に、３段が正常に飛行し、かつ軌道投入可能か否かを判定し、 地球周回軌道に投入できないおそれが生じた場合は、災害を最小限に抑えるための　 措置を講じること。 また、このために必要な準備作業を行うこと。(4) 略

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2段燃焼終了(X+267秒) ⇒3段点火姿勢へ姿勢変更

スピン開始 (X+604秒)

3段燃焼開始(X+628秒) ⇒地球周回軌道投入

2/3段分離 (X+624秒)

目的：3段機体の飛行が正常に行われ、地球周回軌道に投入される見込みのあることを確認する。 上記目的を達する条件として、以下を判定する。

Ⅰ．3段はスピン安定による姿勢保持であるため、スピンが正常に行われていること。 ①スピンが開始されていること。 ②スピン安定のためのスピンレートが得られていること。 ③機体の姿勢が不安定状態にないこと。 Ⅱ．3段機体が健全であること。 ④3段搭載機器の機能が正常であること。 Ⅲ．3段の燃焼により地球周回軌道に投入できること。 ⑤3段飛行中の機体系誤差等を考慮しても、 地球周回軌道に投入可能なエネルギーを獲得できること。

上記①～⑤の判断フローを次ページに示す。

2/3段分離可否判断実施

2/3段スピン完了 (X+608.8秒)

イプシロン機体シーケンス（2段燃焼終了～3段燃焼開始）

2/3段分離可否判断実施方法

３．２ 飛行安全管制期間 (3/4)

3.2.4 2/3段分離可否判断

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３．２ 飛行安全管制期間 (4/4)

試験機の2/3段分離可否判断フローを以下に示す。

スピンモータ燃焼開始 (X+604秒)

①スピン 実施判定

⑤3段軌道 投入判定

④機体健全性判定

③機体姿勢判定

②スピンレート判定

2/3段 分離確認

飛行安全管制終了 （X+624秒）

飛行中断

飛行中断

No

No Yes

Yes

全てYes 1つでもNo

3.2.5 2/3段分離可否判断フロー

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３．３ 打上げ方位角

試験機の打上げ方位角、および射点近傍落下限界線を下図に示す。

打上げ前には、経路成立性を確認する。

31.2

31.22

31.24

31.26

31.28

31.3

131.04 131.06 131.08 131.1 131.12 131.14 131.16

測地

緯度

[北緯

, 度]

測地経度 [東経, 度]

M型ロケット

発射装置

射点近傍

落下限界線

北落下限界線

西落下限界線

打上方位角方向(112度)

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３．４ 落下予想区域

試験機の投棄物落下予想区域を下図に示す。 飛行安全基準に適合しており問題はない。

20

25

30

35

40

45

50

130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180

測地

緯度

[北緯

，度

]

測地経度[東経，度]

第2段落下予想区域

A2：23°45′N，167°30′E，

B2：26°45′N，167°36′E，

C2：26°35′N，172°21′E，

D2：23°35′N，172°15′E，

A2～B2：333km、B2～C2：474km

衛星フェアリング、第1段落下予想区域

A1：29°29′00″N，138°16′00″E，

B1：30°36′00″N，137°53′00″E，

C1：30°55′13″N, 138°51′18″E,

D1：30°53′52″N，139°04′49″E，

E1：29°53′00″N，139°26′00″E，

A1～B1：130km、A1～E1：120km

A1

B1

C1

E1

A2

B2 C2

D2

座標系：WGS-84

D1

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３．５ 海上警戒区域

試験機の海上警戒区域を下図に示す。海上船舶危険解析を実施しており、飛行安全基準上問題ない。

約12.0×27.1[km]

31.00

31.17

31.33

31.50

130.8 131.0 131.2 131.3 131.5 131.7

測地

緯度

[北緯

]

測地経度[東経]

座標系：ＷＧＳ－８４

31°20'

31°30'

130°50' 131°00' 131°10' 131°20' 131°30' 131°40'

A

B C

DE

F

31°10'

31°00'

A : 31ﾟ15'03" N, 131ﾟ04'56" EB : 31ﾟ16'31" N, 131ﾟ07'46" EC : 31ﾟ16'31" N, 131ﾟ20'00" ED : 31ﾟ10'00" N, 131ﾟ20'00" EE : 31ﾟ10'00" N, 131ﾟ02'57" EF : 31ﾟ13'28" N, 131ﾟ02'57" EC～D: 12.0 km D～E: 27.1 km

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４．地上安全計画

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４．１ 内之浦射場と種子島射場との相違点等 (1/2)

主な相違点等を以下に示す。

１．保安物等の取り扱い

① 内之浦射場では、火薬類（固体推進薬、火工品）、高圧ガス（窒素 ガス）及び危険物（ヒドラジン）に係る作業を実施する。種子島射場と違い液体酸素、液体水素及び衛星用酸化剤に係る作業はない。

② 試験機に搭載するヒドラジンは工場（第２段ガスジェット装置用（ＲＣＳ）タンク：MHI長船、小型液体推進系のポスト ブースト ステージ（ＰＢＳ）及びラムラインタンク：IA相生試験場）で充填及び加圧（ＰＢＳタンクを除く）された状態で内之浦射場に搬入される計画である。内之浦射場ではＰＢＳタンクの加圧作業のみを実施する計画である。

③ 試験機に搭載する衛星にヒドラジンは搭載しない。

２．射場整備作業

① ロケット系及び衛星系の作業は、主にＭセンター台地にあるＭロケット組立室及びM型ロケット発射装置で実施する。

② 打上げ時の総員退避以降の作業は、警戒区域外（宮原地区）に整備したイプシロン管制センター（ECC）で実施する。

③ 試験機では、特別点検としてＹ－０リハーサル等を実施する。

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４．１ 内之浦射場と種子島射場との相違点等 (2/2)

３．打上げ時の警戒区域

① 宇宙開発利用部会の基準に基づき算出した保安距離は、

飛散物：１２６０ｍ＞爆風：９４０ｍ＞

ファイアーボールによる放射熱：７００ｍ

となり、打上げ時の射点爆発に対する保安距離は１２６０ｍとなる。

② 打上げ時の警戒区域は、保安距離を包含し、飛行安全に係る警戒区域（射点を中心とした半径約２．１ｋｍ及び周辺区域）を包絡して設定する。

③ 警戒区域内の住民等に対しては、警戒区域外への避難を肝付町、住民等の協力のもと行う。

④ 内之浦射場は、警戒区域内の残留人員は0人とする。

４．ガス拡散に係る通報連絡範囲

① 試験機のRCSタンク（１７．７ｋｇ）、ラムラインタンク（１．２７ｋｇ）及びPBSタンク（１０５．０ｋｇ）に搭載されるヒドラジンは、飛行中断した場合でも1/10ＩＤＬＨ濃度の有害ガスが警戒区域外に拡散しないことを確認した。従って通報連絡範囲は設定しない。

② ２号機以降、衛星にヒドラジンを搭載するケースはその都度解析を行い、設定の有無を判断する。

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４．２ ロケット等搭載用保安物 (1/2)

ＲＣＳ ヒドラジン 17.7kg 窒素ガス 48.0ℓ

(1.69MPaG)

第３段モータ

2.5ton

第２段モータ

10.8ton

第１段モータ

66.0ton

ＰＢＳ ヒドラジン 105.0kg 窒素ガス 17.0ℓ

(23.96MPaG)

ラムライン ヒドラジン 1.27kg 窒素ガス 3.0ℓ

(2.38MPaG)

固体モータサイドジェット（SMSJ） 100.1kg

スピンモータ(SPM) 3.4kg

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４．２ ロケット等搭載用保安物 (2/2)

名 称 使 用 箇 所 ロケット等搭載量 法令上の種類

固体推進薬

固体ロケット ７９.３ ton *１）

火薬類 ＳＭＳＪ，ＳＰＭ等 １２８．２ kg *２）

火 工 品 ロケット各段*３） ２．２６ kg

窒素ガス

ＲＣＳタンク 常 温 ４８．０ℓ

(1.69MPaG)

高圧ガス ＰＢＳ気蓄器 常 温 １７．０ℓ

(23.96MPaG)

ラムラインタンク 常 温 ３．０ℓ

(2.38MPaG)

危険物等*４）

ＲＣＳタンク １７．７ ０kg 危険物第４類 第２石油類

毒物 ＰＢＳタンク、ラムラインタンク １０６．２７ kg

（注）ロケット等に搭載する主な保安物は上記のとおりであり、搭載量の数量は標準値。

*１）第１～３段固体推進薬の合計

*２）固体推進薬、イグナイタの合計

*３）指令破壊系、衛星分離系、フェアリング分離系の火工品を含む

*４）ヒドラジンの合計（最大値）

イプシロンロケット試験機の機体に搭載の保安物を以下に示す。

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４．３ 打上げ時の陸上警戒区域

宮原

長坪

川口

白木

倉

小田

南方大平見

川原瀬

小野

射点約2.1km

イプシロン管制センター（ＥＣＣ）

陸上警戒前進指揮所（肝付町内之浦総合支所内）

1km

上原

津代