H-II

Sie sollte eigentlich Japan zu einer ernstzunehmenden Konkurrenz für die Ariane machen, doch wurde sie zu einem der größten Desaster für Japans Raumfahrt: die H-II ebnete mit ihrem Versagen aber auch den Weg für die neue Generation von japanischen Raketen.

Autor: Daniel Maurat.

Geschichte

Start der zweiten H-II mit dem Satelliten ETS 6 an Bord.
(Bild: NASDA)

Die Geschichte der H-II begann mit der Entscheidung, sich vom Gebrauch von ausländischer Technologie, vor allem von US-Technologie, abzuwenden. Bisher waren nämlich alle flüssigbetriebenen Raketen Japans auf Basis der amerikanischen Delta entwickelt worden oder waren einfach in Lizenz gebaute Deltas.

Die H-II beruht auf dem gleichen Konzept, dass auch in der Ariane 5 oder dem Space Shuttle Einsatz fand: zwei große Feststoffbooster bringen den meisten Startschub auf, während ein kleineres Triebwerk mit Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoff die Zentralstufe antreiben. Dazu mussten zwar viele neue Komponente, die etwa das Triebwerk der Erststufe oder die Feststoffbooster, neu entwickelt werden, während man andere, die das Triebwerk der Zweitstufe, schon von älteren Entwicklungen wie der H-I nutzte.

Doch von Anfang an zeigte sich, dass diese Rakete es nicht leicht haben würde. Vor allem das neue Haupttriebwerk war sehr teuer in der Entwicklung. Von den ungefähr 1,725 Mrd. € an Entwicklungskosten gingen alleine 600 Mio. € auf das Konto des neuen, sehr komplizierten Triebwerks. Auch sollte sie in etwa die Leistung der Ariane 44LP, dem damaligen Standartträger für Kommunikationssatelliten, erreichen, obwohl sie nur etwas mehr als die Hälfte als diese wiegen sollte. Dies und mehrere andere Faktoren machten von Anfang an die H-II sehr teuer und schon im Voraus wurde klar, dass sie keine Konkurrenz zur Ariane 4 sein konnte.

Technik

Die H-II verfolgte ein ähnliches Konzept wie die Ariane 5 oder das Space Shuttle. Man nutzte zwei schwere Feststoffbooster zum Start, eine kryogene Erststufe und eine kryogene Zweitstufe:

  • Die Booster waren die schwersten und schubstärksten Booster, die bis dahin in Japan gebaut wurden. Ein so genannter SRB-EM-Booster von Nissan Heavy Industries (der gleichen Firma, die auch die Raketen der Lambda– und My-Serie startete, bestand aus vier Segmenten, wie die SRBs des Space Shuttles. Insgesamt war ein Booster 23,36 m, hatte einen Durchmesser von 1,81 m und wog voll betankt 70,4 t. Ein Booster lieferte hierbei für 94 Sekunden einen Schub von 1.559 kN. Als Treibstoff nutze man den üblichen Festtreibstoff HTPB.
  • Zur Verstärkung gab es auch kleinere Booster, die so genannten SSBs. Diese waren eigentlich nichts anderes als Booster vom Typ Castor IV AXL, die in einer abgewandelten Version schon auf der Delta eingesetzt wurden. Ein SSB war dabei 9,50 m lang, hatte einen Durchmesser von 74 cm und wogen voll betankt 10,1 t. Jeder einzelne Boostermotor von Nissan Heavy Industries mit der Bezeichnung SRB-735 erreichte dabei einen Schub von 607,2 kN bei einer Brenndauer von 31 Sekunden. Als Treibstoff nutze man den Festtreibstoff HTPB. Sie wurden aber nicht beim Start gezündet, sondern erst in dern Luft.
  • Die erste Stufe war wohl die komplizierteste Entwicklung für die H-II. Die Stufe wurde von Mitsubishi Heavy Industries gebaut. Sie war 34,30 m lang, hatte einen Durchmesser von 4,07 m und wog voll betankt 98,1 t. Das einzelne Mitsubishi Heavy Industries LE-7-Triebwerk lieferte einen Schub von 844 kN auf Meereshöhe und hatte eine Brenndauer von 349 Sekunden. Betrieben wurde es mit flüssigem Wasserstoff (LH2) und flüssigem Sauerstoff (LOX), die wohl energiereichste Treibstoffkombination. Das LE-7 war eines der kompliziertesten Triebwerke, die je entwickelt wurden. Es arbeitete nach dem Hauptstromverfahren, bei dem der Treibstoff, der zum Antrieb der Turbopumpe genutzt wird, wieder in die Brennkammer hinzu geführt wird, was den Brennkammerdruck und damit auch den Schub und die Effizienz steigert. Sonst wurde dieses Verfahren nur noch im RS-25-Triebwerk, auch als SSME bekannt, im Space Shuttle sowie im RD-170 und seinen Untervarianten für die Zenit, der Atlas V oder der Angara
  • Die Zweitstufe beruhte auf einem verbesserten Zweitstufentriebwerk der H-I. An sich war die von Mitsubishi Heavy Industries gebaute Stufe 11 m lang, hatte einen Durchmesser von 4,07 m und wog voll betankt 16,7 t. Das einzelne LE-5A-Triebwerk lieferte einen Schub von 121,9 kN bei einer Brenndauer von 510 Sekunden. Wie bei der Erststufe nutze man als Treibstoffe LH2 und LOX. Beim letzten Flug nutze man aber eine neu entwickelte Oberstufe, die man für die H-IIA vorsah. Ihre Beschreibung finden sie im dazugehörigen Artikel.

Es gab folgende Kombinationen:

  • Die H-II war die Grundversion der Rakete. Sie besaß keine zusätzlichen Booster. Sie war die am meisten genutzte Version, wobei sie auch einen Fehlstart zu verzeichnen hatte.
  • Die H-II+ besaß zusätzlich zwei SSBs zur Startunterstützung. Zwar war zunächst eine Version mit vier SSBs geplant, doch wurde sie nicht umgesetzt. Sie startete nur ein Mal.
  • Die H-IIS war eine H-II mit der Oberstufe der H-IIA. Sie sollte dazu genutzt werden, die neue Oberstufe zu testen, doch schlug der Start fehl.

Starts

Die H-II startete zwischen 1994 und 1999 insgesamt sieben Mal, wobei es einen partiellen und einen totalen Fehlschlag gab. Am 21. Januar 1998 versage die zweite Stufe schon nach 44 Sekunden Brenndauer, wobei der Kommunikationssatellit COMETS / Kakehashi nicht seinen Orbit erreichen konnte. Und am 15. November 1999 versagte die erste Stufe, wodurch die Rakete nicht mal in den Weltraum kam. Bei diesem Start nutze man schon die neue Oberstufe der H-IIA, weswegen der Fehlschlag noch schmerzhafter war. Alle Starts fanden vom Tanegashima Space Center aus statt, genauer gesagt von dem neuen Yoshinobu Launch Complex in der Osaki Range des Weltraumbahnhofs. Diese wurde später auch von ihren Nachfolgern genutzt, nämlich der H-IIA und der H-IIB.

Das Ende

Die H-II war ein kommerzielles Desaster. Ein einziger Start kostete etwa 200 Mio. $, wohingegen man für einen Start mit der gleich starken Ariane 44LP nur etwa 90 Mio. $. Deswegen kam es nie dazu, dass ausländische Nutzlasten auf der H-II starteten. Sogar japanische Nutzlasten, die sonst immer auf japanischen Raketen starteten, wurden eher mit Raketen vom Typ Ariane und Atlas gestartet, was zeigte, dass selbst für die Japaner, die sonst sehr national gesinnt sind, die H-II zu teuer war. Ein Hauptgrund für die exorbitant hohen Preise war vor allem der komplizierte Konstruktion, was man bei den Nachfolgern verbessern wollte. Darüber hinaus konnte man nur in zwei kurzen Zeitfenstern von Tanegashima starten, da die Fischer, die in der Region fischen, dies durchgesetzt haben. Sie argumentieren damit, dass zum einem sie bei der Sperrung des Überflugkorridors dort nicht fischen könnten, was ihren Profit senken könnte, und zum anderen, dass die Fische vom Lärm des Starts gestört werden. Damit standen von vorn herein nur wenige Starts pro Jahr an. So bereitete das Scheitern der H-II den Weg für die heutigen Träger vom Typ H-IIA und H-IIB.

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