H-IIA

H-IIA 로켓의 초기 운용 기간 동안 유일한 실패 사례는 2003년 11월 29일에 발생했다. 당시 발사된 6호기는 H-IIA 2024 버전으로, 일본 정부의 정보수집위성(IGS) 체계를 구성할 광학 정찰위성 2호와 레이더 정찰위성 2호, 총 2기의 위성을 탑재하고 있었다.

발사 후 약 2분 30초가 지나 고체연료 부스터(SRB-A)의 분리 과정에서 문제가 발생했다. 한쪽 부스터에서 유출된 고온의 가스가 부스터와 1단 로켓 본체를 연결하는 체결부를 손상시켜, 부스터가 정상적으로 분리되지 못한 채 로켓에 잔존한 상태였다. 이로 인해 로켓의 비행 자세가 불안정해지고 예정 궤도에 도달할 수 없게 되자, 발사 약 10분 후 지상 관제센터의 명령에 따라 로켓은 공중에서 폭파 처리되었다.

이 실패로 인해 탑재된 2기의 정찰위성이 완전히 손실되었으며, 이는 약 1조 원에 달하는 재정적 손실을 초래했다. 사고 원인은 부스터 노즐 부분의 고무 재질 밀봉 장치(O-링)의 결함으로 확인되었고, 이후 동일한 설계가 사용된 모든 부스터에 대한 재검사와 개선 작업이 이루어졌다. 이 조치 이후 H-IIA는 2025년 퇴역할 때까지 약 20년 이상 단 한 차례의 실패도 없이 연속 발사에 성공하며 높은 신뢰성을 입증했다.

H-IIA 로켓은 기본적인 2단 구성과 필요에 따라 추가되는 고체연료 부스터(SRB)의 수와 종류에 따라 여러 버전으로 구분된다. 버전 명칭은 숫자 3자리로 표시되며, 첫 두 자리는 1단에 장착되는 SRB-A 대형 고체 부스터의 개수를, 마지막 자리는 1단 하단에 장착되는 소형 고체 부스터(SSB)의 개수를 의미한다.

주요 운용 버전은 H-IIA 202, H-IIA 2022, H-IIA 2024, H-IIA 204이다. 이 중 가장 많이 사용된 표준형은 SRB-A 2개만을 사용하는 202 버전이다. 2022와 2024 버전은 SRB-A 2개에 추가로 소형 고체 부스터를 각각 2개 또는 4개 장착하여 중량급 페이로드 발사 능력을 높인 구성이다. 204 버전은 SRB-A를 4개 사용하여 가장 무거운 탑재체를 발사할 수 있는 고출력 구성이다.

각 버전의 운용 기간과 발사 횟수는 상이하다. 202 버전은 첫 발사부터 마지막 발사까지 전 기간에 걸쳐 운용된 주력 모델이다. 2024 버전은 초기 몇 차례의 발사에 사용되었으나, 소형 고체 부스터의 높은 비용으로 인해 조기 퇴역하였다. 204 버전은 정지궤도 통신위성이나 H-IIB 로켓 개발 전 HTV와 같은 대형 화물 발사에 주로 활용되었다.

H-IIA 로켓의 1단은 전체 발사체의 핵심적인 주 추진 단계를 담당한다. 전장 약 37.2미터, 직경 4미터의 이 단계는 액체수소와 액체산소를 추진제로 사용하는 LE-7A 엔진 한 기를 탑재한다. 이 엔진은 약 1,098kN의 최대 추력을 발생시키며, 약 390초 동안 연소하여 로켓을 대기층 밖으로 밀어 올리는 역할을 한다.

LE-7A 엔진은 이전 H-II 로켓에 사용된 LE-7 엔진을 기반으로 신뢰성을 높이고 제조 비용을 절감하기 위해 개량된 모델이다. 1단의 설계는 비용 효율성을 중시하여, 예를 들어 액체산소 탱크 등 일부 구성품은 국제 시장에서 조달하는 등 합리화 노력이 반영되었다. 이 단계의 성능은 고체연료 부스터(SRB-A)의 개수와 함께 로켓의 전체 버전(예: H-IIA 202, H-IIA 204)을 결정하는 주요 요소가 된다.

1단 로켓의 연소가 종료되면, 이는 2단 로켓과 분리되어 대기권 재진입 과정에서 소실된다. H-IIA의 1단은 전 임무 기간 동안 높은 신뢰성을 입증했으며, 후속작인 H-III 로켓의 1단 개발에도 기술적 기반을 제공했다.

H-IIA의 2단 로켓은 LE-5B 엔진을 사용하는 상단부로, 정지 천이 궤도와 같은 고에너지 임무를 수행하는 데 핵심적인 역할을 담당한다. 전장은 약 9.2미터, 직경은 1단과 동일한 4미터이다. 추진제로는 1단과 마찬가지로 고성능의 액체수소와 액체산소를 사용하며, LE-5B 엔진은 약 534초 동안 점화되어 최대 137kN의 추력을 발생시킨다.

이 엔진은 H-II 로켓에 사용된 LE-5A 엔진을 기반으로 신뢰성과 운용 효율성을 개량한 모델이다. 가장 큰 특징은 재점화 능력을 갖추고 있다는 점으로, 이는 위성을 다양한 고도와 궤도에 정밀하게 투입하기 위해 필수적인 기능이다. 2단의 액체산소 탱크는 비용 절감을 위해 H-II의 순수 국산에서 벗어나 외국제를 사용하기도 했다.

2단 로켓은 발사 후 대기권 외곽에서 장시간 비행하며 임무를 완수한다. 달 탐사선 카구야나 소행성 탐사선 하야부사 2, 화성 탐사선 아말과 같은 일본의 주요 심우주 탐사 임무 성공은 이 2단 로켓의 높은 성능과 신뢰성에 크게 기반한다.

H-IIA 로켓은 페이로드의 무게와 목표 궤도에 따라 다양한 구성으로 발사된다. 이 로켓의 주요 특징 중 하나는 필요 추력을 보강하기 위해 사용되는 고체연료 부스터(SRB)이다. H-IIA는 주로 두 가지 유형의 고체연료 부스터를 사용하며, 그 구성에 따라 202, 2022, 2024, 204 등 버전이 구분된다.

주로 사용되는 부스터는 일본이 자체 개발한 SRB-A(Solid Rocket Booster-A)이다. 이 부스터는 H-II 로켓에 사용되던 SRB를 개량하여 신뢰성을 높이고 비용을 절감한 모델이다. 하나의 SRB-A는 약 2,260kN의 최대 추력을 발생시키며, 연소 시간은 약 120초이다. 추진제는 HTPB 고체연료를 사용한다. H-IIA 202 버전은 이 SRB-A를 2개 장착하며, 무거운 위성을 발사하는 204 버전은 4개를 장착한다. 이 SRB-A는 이후 일본의 소형 로켓인 엡실론 로켓의 1단 엔진으로도 재사용되었다.

한편, H-IIA 2022와 2024 버전에는 SRB-A 외에 소형 고체연료 부스터(SSB)가 추가로 사용되었다. 이 SSB는 미국의 카스터 4A-XL 엔진을 기반으로 한 것으로, 하나당 약 745kN의 추력을 낸다. 2022 버전은 SRB-A 2개와 SSB 2개를, 2024 버전은 SRB-A 2개와 SSB 4개를 장착하는 구성이었다. 그러나 이 SSB는 외국제 제품으로 고가였기 때문에, 2008년 2월 23일 WINDS 위성 발사를 마지막으로 사용이 중단되었다. 이후 모든 H-IIA 발사는 SRB-A만을 사용하는 202 또는 204 구성으로 진행되었다.

H-IIA 로켓의 발사 통계는 2001년부터 2025년까지 총 24년간의 운용 기록을 담고 있다. 총 50회의 발사 중 49회가 성공하여 약 98%의 높은 성공률을 기록했다. 유일한 실패는 2003년 11월 29일에 발사된 6호기에서 발생했으며, 이는 고체연료 부스터의 분리 문제로 인해 발생했다. 이 실패 이후 미쓰비시 중공업과 JAXA는 신뢰성 향상에 주력하여 이후 46회의 연속 성공 비행을 이어갔다.

주요 발사 통계는 버전별로 세분화된다. 가장 많이 사용된 기본형인 202 버전은 35회 발사되어 모두 성공했다. 4개의 SRB-A 부스터를 사용하는 204 버전은 5회 발사되었으며, 이 또한 전부 성공했다. 소형 고체 보조 부스터를 장착한 2022와 2024 버전은 각각 3회와 7회 발사되었는데, 2024 버전의 6호기에서 유일한 실패가 발생했다. 모든 발사는 다네가시마 우주센터의 요시노부 발사장에서 이루어졌다.

이 로켓은 2025년 6월 29일, 지구 관측 위성 GOSAT-GW를 성공적으로 궤도에 올리며 50번째이자 마지막 비행을 마쳤다. 장기간에 걸친 안정적인 운용 기록은 H-IIA를 일본의 주력 중형 발사체로서 입지를 굳히는 데 기여했으며, 후속 모델인 H-III 로켓으로의 교체 기반을 마련했다.

H-IIA 로켓은 일본의 우주 탐사, 지구 관측, 통신, 정찰 등 다양한 임무를 수행하는 핵심 우주 기기들을 성공적으로 우주로 운반했다. 특히 달과 화성 탐사 임무에서 두각을 나타냈는데, 2007년 발사된 셀레네 (카구야)는 일본 최초의 본격적인 달 궤도 탐사선이었으며, 2014년 발사된 하야부사 2호는 소행성 류구에서 샘플을 채취해 귀환하는 성과를 거두었다. 또한 2020년 발사된 아말 (Hope)은 아랍에미리트의 첫 화성 탐사선으로, H-IIA를 통해 성공적으로 화성 전이 궤도에 진입했다.

지구 관측 및 기상 분야에서는 JAXA와 기상청의 주요 위성들을 탑재했다. 알로스 (Daichi) 시리즈와 GCOM-W1 (Sh즈쿠)는 지표면과 수자원 관측을, GPM-Core는 글로벌 강수량 관측 임무를 수행했다. 정지궤도 기상위성 히마와리 8호와 히마와리 9호는 동아시아 지역의 기상 예보에 필수적인 역할을 해왔다. 또한 미치비키로 알려진 준천정궤도 위성 시스템 (QZSS)의 위성들을 발사하여 일본의 독자적 위성항법보강시스템 구축을 지원했다.

상업 및 국제 협력 임무에서도 H-IIA는 일본 로켓으로는 이례적으로 외국 위성의 단독 발사에 성공했다. 2015년에는 캐나다의 통신위성 텔스타 12V를, 2021년에는 영국 인마샛의 Inmarsat-6 F1 통신위성을 발사했다. 그 외에도 한국의 아리랑 3호, UAE의 지구관측위성 칼리파샛 등이 일본 위성과 합승하는 형태로 발사되어 국제적인 신뢰도를 입증했다.