Il primo razzo H3 del Giappone, in fase di sviluppo da quasi un decennio, era a pochi istanti dal decollo venerdì 17 febbraio 2023, quando il veicolo di lancio ha rilevato un problema e ha interrotto il conto alla rovescia appena prima di inviare un comando per accendere i due booster a combustibile solido.

 I due motori principali alimentati a idrogeno del razzo H3 si sono accesi circa 6,3 secondi prima del decollo, producendo un pennacchio di gas di scarico fuori dalla trincea di fiamma presso il Centro spaziale di Tanegashima nel sud-ovest del Giappone. Ma i doppi propulsori a razzo solido dell'H3 non si sono accesi quando il conto alla rovescia ha segnato lo zero. "Durante la sequenza automatica del conto alla rovescia del razzo, il sistema del veicolo del primo stadio ha rilevato un'anomalia e non ha inviato il segnale di accensione del booster a razzo solido (SRB-3), quindi il lancio di oggi è stato annullato," ha dichiarato l'Agenzia giapponese per l'esplorazione aerospaziale (JAXA) in un dichiarazione.

 I funzionari della JAXA non hanno fornito ulteriori dettagli sul problema che ha impedito al razzo H3, alto 57 metri, di decollare venerdì alle 01:37 UTC. Il team di lancio ha iniziato i preparativi per drenare l'idrogeno liquido criogenico e l'ossigeno liquido dal razzo a due stadi mentre gli ingegneri analizzavano i dati per trovare la causa dell'interruzione. Il conto alla rovescia del razzo H3 era in esecuzione su un sequencer controllato da computer, che elabora numerosi parametri negli ultimi istanti prima del lancio per garantire che motori, avionica e altri sistemi siano pronti per il decollo.

 La JAXA non ha fissato una nuova data di lancio per il volo inaugurale del razzo H3, che sostituirà il razzo H-2A, il cavallo di battaglia del Giappone e il già ritirato veicolo di lancio H-2B. L'agenzia spaziale giapponese ha avviato lo sviluppo del razzo H3 nel 2013, con l'obiettivo di dimezzare il costo per lancio del razzo H-2A, in servizio dal 2001. Il nuovo razzo ha un design più economico, più leggero ed una più potente versione del motore alimentato a idrogeno che volava sul razzo H-2A e vola con due o tre motori principali invece di un singolo propulsore come sullo stadio centrale dell'H-2A.

Nella foto il nuovo razzo vettore H3 sulla rampa di lancio dello spazioporto di Tanegashima, in Giappone. Credito: JAXA

 Il volo inaugurale del razzo H3 avrà due motori LE-9 nello stadio centrale, ognuno dei quali produrrà circa 150 tonnellate di spinta, un terzo in più di potenza rispetto al motore LE-7A utilizzato sul razzo H-2A. Le future missioni H3 potrebbero volare con tre motori principali, consentendo al razzo di decollare senza la necessità di propulsori a razzo solido. Gli ingegneri hanno anche aggiornato i propulsori a propellente solido del razzo H-2A per il programma H3, con i nuovi motori a propellente solido SRB 3 sul razzo H3 in grado di generare il 20% in più di spinta. I progettisti hanno ottenuto risparmi sui costi semplificando la connessione tra i booster e lo stadio centrale del razzo H3 e utilizzando un ugello fisso sul motore SRB 3, invece di un ugello vettoriale come sui booster a combustibile solido del razzo H-2A.

 E lo stadio superiore dell'H3 ha un singolo motore alimentato a idrogeno LE-5B-3 in grado di accendersi più volte nello spazio. Si tratta di una versione modernizzata del motore LE-5B che vola sul razzo H-2A. Lo sviluppo del razzo H3 è costato circa 200 miliardi di yen, ovvero 1,5 miliardi di dollari. Il primo volo di prova dell'H3 è stato ritardato dal 2020 a causa di problemi durante i test del nuovo motore principale LE-9, che impiega un ciclo di spurgo dell'espansore più spesso utilizzato sui motori dello stadio superiore a spinta inferiore. Il ciclo di spurgo dell'espansore utilizza idrogeno super freddo per raffreddare la camera di combustione del motore, quindi l'idrogeno riscaldato viene utilizzato per azionare le turbopompe del carburante e dell'ossidante del motore. Il motore LE-7A del razzo H-2A utilizza un design diverso che opera su un ciclo di combustione a stadi.

 La LE-9 introduce anche valvole ad azionamento elettrico e nuove tecniche di produzione, inclusa la stampa 3D dei componenti. Gli ingegneri hanno scoperto pale del rotore incrinate nella turbopompa del carburante del motore LE-9 dopo i test hotfire nel 2020 e hanno trovato fori nella parete interna della camera di combustione del motore. Il team di sviluppo del motore ha ridisegnato le pale della turbina e le turbopompe del carburante e dell'ossidante per risolvere i problemi, quindi ha eseguito ulteriori test di accensione prima di autorizzare il razzo H3 per il suo volo di prova inaugurale.

 Mitsubishi Heavy Industries ha guidato il team industriale giapponese che ha sviluppato il razzo H3 sotto contratto con JAXA, l'agenzia spaziale giapponese. MHI ha anche guidato la progettazione e lo sviluppo dei motori criogenici LE-9 e LE-5B-3 alimentati a liquido. IHI Aerospace ha sviluppato i propulsori a razzo solido, sulla base del progetto utilizzato sul razzo H-2A. Japan Aviation Electronics Industry Ltd. ha lavorato al sistema di guida del razzo H3. MHI mira a lanciare il razzo H3 a partire da $ 50 milioni per missione, circa il 50% del costo di un volo di un razzo H-2A. Il Giappone ha lanciato 46 missioni H-2A, più nove voli del più pesante razzo H-2B in missioni di rifornimento alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Rimangono solo una manciata di razzi H-2A mentre l'H-2B è già ritirato.

 Il razzo H3 sarà disponibile in quattro configurazioni, con il numero di motori principali, propulsori a razzo solido e la dimensione della carenatura del carico utile regolabile in base ai requisiti della missione. Il razzo H3 per Test Flight 1, o TF1, volerà nella configurazione H3-22S con due motori del primo stadio, due propulsori a razzo solido strap-on e una carenatura corta per il carico utile. Secondo JAXA, il razzo H3 nella sua configurazione più potente può lanciare carichi utili fino a 6,5 tonnellate in orbita di trasferimento geostazionario, una destinazione favorita da molti grandi satelliti per le telecomunicazioni. Ciò è paragonabile alla capacità di sollevamento del razzo Falcon 9 di SpaceX.

Nell'illustrazione artistica il satellite ALOS-3. Credito: JAXA

 Gli ingegneri giapponesi hanno completato un test di accensione dei motori principali del primo razzo H3 a Tanegashima a novembre, quindi hanno integrato i due motori strap-on a combustibile solido e la carenatura del carico utile prima del tentativo di lancio di questo mese. Il conto alla rovescia di giovedì è stata la prima volta che un conto alla rovescia H3 è proseguito con i propulsori a razzo solido attaccati allo stadio centrale. Il razzo H3 lancerà i satelliti scientifici giapponesi, i veicoli spaziali per la raccolta di informazioni e la sicurezza nazionale e il nuovo cargo di rifornimento HTV-X del Giappone per la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Il Giappone prevede inoltre di utilizzare il razzo H3 per lanciare una versione della nave di rifornimento HTV-X verso la mini-stazione spaziale Gateway che la NASA e altre agenzie spaziali costruiranno in orbita attorno alla Luna.

 MHI e JAXA sperano di attirare attività di lancio commerciale per il razzo H3, che competerà con il razzo Falcon 9 di SpaceX, il veicolo di lancio Vulcan di ULA e il razzo europeo Ariane 6. Gli ultimi due veicoli sono sacrificabili nel design e non hanno ancora volato, mentre il Falcon 9 è parzialmente riutilizzabile e detiene una posizione di leadership nel mercato globale dei lanci commerciali.

 Quando decollerà, il primo razzo H3 si dirigerà inizialmente a est da Tanegashima per posizionare in orbita un satellite giapponese di osservazione della Terra per la Japan Aerospace Exploration Agency. La missione Advanced Land Observing Satellite 3, o ALOS 3, raccoglierà ampie immagini ad alta risoluzione delle superfici terrestri di tutto il mondo, fornendo osservazioni per la gestione dei disastri, la mappatura e il monitoraggio ambientale. I due motori LE-9 e i doppi booster di spinta iniziale genereranno 725 tonnellate di spinta a piena potenza, accelerando il lanciatore H3 nel cielo sopra Tanegashima. I due propulsori a razzo solido si esauriranno e ricadranno in mare nell'Oceano Pacifico a T+1 minuto e 56 secondi. Le due semi-ogive protettive del carico utile in cima al razzo verranno rilasciate a T+3 minuti e 34 secondi, rivelando la navicella spaziale ALOS 3 una volta che sarà fuori dall'atmosfera percepibile.

 Dopo aver virato su una rotta più a sud, lo stadio principale del razzo H3 spegnerà i suoi due motori a T+4 minuti e 58 secondi, seguiti dalla separazione degli stadi sette secondi dopo. L'accensione del motore LE-5B-3 dello stadio superiore è prevista a T+5 minuti e 17 secondi. Lo stadio superiore funzionaerà più di 11 minuti prima di rilasciare il veicolo spaziale ALOS 3 da oltre 3 tonnellate a T+16 minuti e 57 secondi a un'altitudine di circa 675 chilometri. ALOS 3 dispiegherà i suoi pannelli solari per iniziare una missione di osservazione della Terra della durata di sette anni.