JAXA H3ロケット 国産史上最大 全長 63m 直径 5.2m 能力 1.5倍 費用半額
JAXA H3ロケット ( 次期国産 新型基幹ロケット )は、2012年度 概念検討がスタートし、2020年度 試験機1号機、2021年度 試験機2号機の打ち上げに向けて開発が進められている、国産の新型基幹ロケット、次期国産大型ロケットです


新型基幹ロケット「H3」 (イメージ=JAXA提供)
「 JAXA デジタルアーカイブス 」 より
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現在運用されているH-IIAロケットやH-IIBロケットの後継機として、様々な大きさ、重量の人工衛星や探査機などの打ち上げを担うことになります
JAXA H3ロケット (次期国産基幹ロケット) 開発諸元
H3ロケットは、開発費 約 1900億円が予定され、全長は、国産ロケットで史上最大となる 63メートル、直径は、H2Bと同じ 5.2メートル、メインエンジンは、クラスター化(※)された
2基、または、3基の 2タイプ、補助ロケットも、無し、2本、4本の 3タイプを組み合わせることにより、小型から大型まで、多様な衛星の打ち上げ需要に応えられるようになります |

次世代ロケット「H3」の想像図 (JAXA、三菱重工業提供)
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概要図 |
項目 |
概要 |

H3ロケット 機体諸元 本図はH3-24L
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衛星搭載 |
フェアリング ※ |
ショート(S) or ロング(L) |
PAF ※ |
Φ937mm or 1194mm or 1666mm |
1段
(直径5.2m) |
エンジン ※ |
LE-9×2 or 3基 |
真空中推力 |
150tonf/基(100%)、94.5tonf/基(63%) |
海面上推力 |
124.5tonf/基(100%)、68.2tonf/基(63%) |
比推力 |
425s |
2段
(直径5.2m) |
エンジン |
LE-5B-3×1基 |
真空中推力 |
14tonf |
比推力 |
448s |
固体ロケット
ブースタ
(直径2.5m) |
モータ ※ |
SRB-3×0 or 2 or 4本 |
平均推力 |
約220tonf |
比推力 |
283.6s |
全段 |
全備質量 |
574ton (H3-24L) |
※.選択仕様 |
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H2A |
H2B |
H3 |
全長 |
53 m |
57 m |
63 m |
内衛星搭載部長 |
12 m |
15 m |
16.5 m |
直径 |
4 m |
5.2 m |
5.2 m |
静止軌道打上能力 |
4.6 t |
5.5 t |
6~7 t |
第一段エンジン基数 |
1 基 |
2 基 |
2~3 基 |
第一段エンジン推力 |
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150トン x 2 ~ x 3 |
第二段エンジン推力 |
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|
14トン x 1 |
補助エンジン |
0 , 2 , 4 本 |
0 , 2 , 4 本 |
0 , 2 , 4 本 |

新型基幹ロケット H3 のシステム概要
「JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日」 より
※. |
クラスター化とは、複数のエンジンを束ねて使用する事です
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※. |
シングルロンチとは、ロケット 1基に主衛星 1基を搭載する方式で、現在主力基幹ロケットである H2Aロケットでは、ペイロード(衛星)フェアリングを変更することにより、主衛星
2基を搭載する デュアルロンチにも対応しています
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JAXA H3ロケット 名称
これまで積み上げてきた大型液体ロケットの技術を受け継ぐロケットであることから、また、“H”を継承することによる国際競争力の要素である信用度を確保する観点から、H-IIA/H-IIBロケットの“H”を継承、H-IIA/H-IIBロケットから機体構成を根本から見直したロケットである為、“H3ロケット”と命名されました
日本語名称 |
H3ロケット (エイチ・スリー・ロケット、短縮形:H3) |
英語名称 |
H3 Launch Vehicle (短縮形:H3) |
また、ローマ数字(III)ではなくアラビア数字(3)としたのは、IIと混同しない明確さ、報道などでの実質的な認知度・知名度を考慮したとのことです
JAXA H3ロケット 打ち上げ 能力 1.5倍に向上 準備期間半分 費用半額
H3ロケットでは、静止軌道(高度3万6000km)に打ち上げ可能な衛星の重さを、現在の主力ロケット H2Aの 4.6トンから、H3では 6~7トン程度へと、H2Aの約
1.5倍に向上させるとともに、イプシロン同様、自動点検機能を取り込み、これまで最短 53日間掛かっていた射場整備期間が半分程度に短縮、受注から打ち上げまでの期間も、現行基幹ロケット
H2Aの半分、約 12ヶ月での打ち上げを可能とします
H3ロケット 静止トランスファ軌道(GTO)への打上げ能力
機体識別名称 |
LE-9の基数 |
SRB-3の本数 |
フェアリングサイズ(S,L) |
H3-30S |
3 |
0 |
S (Small) |
H3-22S |
2 |
2 |
S (Small) |
H3-32L |
3 |
2 |
L (Long) |
H3-24L |
2 |
4 |
L (Long) |
機体識別名称 H3-abc a: LE-9の基数(2,3) b: SRB-3の本数(0,2,4) c:フェアリングサイズ(S,L)
「JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日」 より

フェアリング包絡域 |
|
: |
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2種類のフェアリングで世界最大級の包絡域までをカバー |
搭載環境条件 |
|
: |
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基本設計の結果、世界最高水準の環境条件(衝撃、音響等)の実現の目途を確認 |
「JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日」 より
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製造から打ち上げまでのシステムを効率化、打ち上げ要員も、H-IIAの 100~150人に対し、その 3分の1から4分の1以下に削減すること等により、H2Aの半額の約
50億円で打ち上げられるようにし、打ち上げスケジュールを柔軟にするなど、市場競争力を強化する計画です
静止衛星は近年、運用期間を延ばすため大型化する傾向にあり、H2Aでは十分対応できなくなってきていました
H2A増強型のH2Bロケットは、能力的には、5.5トンの静止衛星まで搭載可能ですが、国際宇宙ステーション(ISS)への宇宙補給機「こうのとり」運搬用として開発された経緯より、衛星打ち上げの実績はありません
JAXA H3ロケット システム構成の簡素化 モジュール化 共通仕様化
機体構成 : 固体モータの削除 : 最少打ち上げ構成時、これまで、H-IIA、H-IIBで必要だった、固体ロケットブースタ (補助ロケット)が、H3では不要になります
JAXA H3ロケット 作業工程の平準化 : 部品取付、組立、点検/出荷の時間を均等化し、ライン生産

JAXA H3ロケット 第一段メインエンジン 「 LE-9 」 基本仕様
これまでの日本のロケット開発は、技術開発偏向のきらいがあり、ともすれば、技術レベル世界最高水準を目指すあまり、その価格も世界最高水準となり、商業打ち上げ市場のニーズからかけ離れたものとなっていました

H3ロケット 第1段用エンジン 「LE-9」 概要図

H3ロケット 第1段用エンジン 「LE-9」 原型燃焼器単体試験
「JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日」 より
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H2Aロケット、H2Bロケットの第 1段に使われている「LE-7A」エンジンは、二段燃焼サイクル(※)等、数々の世界唯一の最新テクノロジーを盛り込み、世界でも最高クラスの性能をたたき出しましたが、結果、開発費はおろか、製造費まで高価なものとなってしまいました
開発費が高額になっても製造費が安く上がれば、数をこなすことによりペイできますが、製造費まで高くなってしまっては、技術者社会では称賛を浴びるとしても、少なくとも、商業市場では価値がありません
その反省から、今回開発するH3ロケットの第 1段用に新たに開発する「LE-9」エンジンでは、「LE-7A」エンジンのひとつ前の世代に当たり、H2Aロケット、H2Bロケットの第二段に使われている、エキスパンダブリードサイクル(※)と呼ばれる型式の「LE-5B」エンジンの改良、増強型とし、開発費、製造費、ともに安価とすることを目指しています
H3ロケットの第 1段メインエンジンとして使用される「LE-9」エンジンは、原型燃焼器単体試験および原型液体水素ターボポンプ単体試験により得られたデータを実機型エンジンの設計に反映し、既に製造に着手されています
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エンジンサイクル : 二段燃焼からエクスパンダブリードへ(構成コンポーネントを20%削減)
駆動エネルギ : 油圧から電動(1段推力方向制御)、空圧から電動(1段エンジンバルブ)

項目 |
LE-9エンジン |
LE-7Aエンジン (参考) |
エンジンサイクル |
エキスパンダブリード |
2段燃焼 |
真空中推力 |
1471kN (150tonf) 63%スロットリング |
1100kN(112tonf) |
比推力(Isp) |
425s |
440s |
重量 |
2.4ton |
1.8ton |
全長 |
3.75m |
3.7m |
エンジン混合比 |
5.9 |
5.9 |
燃焼圧力 |
10.0MPa |
12.3MPa |
FTP吐出圧力 |
19.0MPa |
28.1MPa |
OTP吐出圧力 |
17.9MPa |
26.6MPa |
バルブ駆動方式 |
電動バルブ 作動点を連続制御 |
空圧バルブ オリフィスで作動点調整 |
※. |
二段燃焼サイクルエンジンとは、推進剤の一部をプレバーナー(予燃焼室)であらかじめ燃焼させ、その燃焼ガスでターボポンプを駆動、その時の燃焼ガスをターボポンプで加圧された推進剤とともに主燃焼室に送り、再度燃焼する方式で、燃料を無駄なく効率よく使え、高推力を得られることが特徴です
2015年7月7日現在、二段燃焼サイクルを採用したエンジンの実用化に成功したのは、日本、アメリカ、ロシア(旧ソ連)のみで、日本のH2Aロケット、H2BロケットのLE-7Aエンジン他、アメリカ
スペースシャトルのSSMEエンジン、旧ソ連版スペースシャトル エネルギアのRD-170エンジン等に採用されました
|
※. |
エキスパンダブリードサイクルエンジンでは、ポンプで昇圧された燃料の大部分は直接燃焼室に送り込まれますが、一部の燃料は、燃焼器を冷却し、同時にタービンを駆動するためのエネルギーとして使われ、この水素ガスで、LH2ターボポンプ、及び、LOXターボポンプのタービンを直列に駆動後、ノズルの壁面を冷却するためにノズル内に噴射されるため、推進力として使用されません |
JAXA H3ロケット 固体ロケットブースタ (SRB-3) 基本仕様
H2A、H2Bロケットでも使用されている固体ロケットブースタは、H3ロケット開発に当たり、新たに、H3ロケット用の固体ロケットブースタ (SRB-3)が開発されます

固体ロケットブースタ SRB-3(H3) 外観イメージ SRB-A(H2A) との比較
「JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日」 より
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固体ロケットブースタ (SRB-3)は、簡素化、低コスト化を追求した仕様設定となっており、基本設計、および、同フェーズで実施した要素試験結果を反映
詳細設計に着手しています
主要開発項目
結合・分離方式の簡素化(結合点及び火工品の削減)
モータケース他、各構成品の低コスト化/軽量化
H3とイプシロン共通で有効な推進特性の確立
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項目 |
SRB-A (H-IIA) |
SRB-3 (H3) |
固体推進薬 |
コンポジット推進薬 |
コンポジット推進薬 |
真空中推力 |
約180tonf |
約220tonf |
性能(Isp) |
283.6s |
283.6s以上 |
固体推進薬量 |
65.9ton |
約66.8ton |
全長 |
15.2m |
14.6m |
直径 |
φ2.5m |
φ2.5m |
燃焼時間 |
116s |
約105s |
ノズル駆動方式 |
電動アクチュエータ |
なし(ノズル固定式) |
分離方式 |
スラストストラット ・ 分離モータ方式 |
分離スラスタ方式 |
JAXA H3ロケット 固体ロケットブースタ (SRB-3) と イプシロンロケット とのシナジー
H3の固体ロケットブースタ(SRB-3)の推進薬量を 66トン級(現行のH-IIA/Bロケット用SRB-A、及び、イプシロン1段モータとほぼ同じ薬量)と設定、
H3ロケットで開発した低コストのアビオニクスをイプシロンロケットにも適用することが考えられていますが、具体的な品目については今後検討する予定となっています

JAXA H3ロケット 固体ロケットブースタ (SRB-3) と イプシロンロケット とのシナジー
「JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日」 より
JAXA H3ロケット 射場設備
H3ロケットの開発、基本設計では、20年間の運用を見据えて、年間 6機の打上げに対応可能な製造 ・ 射場設備と運用構想が想定されています
吉信射点エリアには、H3ロケット用のロケットを射場まで運ぶ移動発射台の新設を予定、移動発射台の開口部は H2Bの移動発射台より広く、打ち上げの際のロケットの噴煙が下に抜けやすい構造とすることにより、噴煙による施設の損傷を減らせ、打ち上げ後の施設の再整備期間を短縮でき、ロケットの打ち上げ間隔を短くできるようになるとの事です
発射管制塔(LCC)は 2018年3月完成予定で、現在あるセンター内の吉信地区から、南に 3キロメートル強の距離にある竹崎地区に移設(H3ロケット用として新設)されます
建屋は 3階建て、敷地面積は 420平方メートル、延べ床面積は 820平方メートル、建設費は非公表、ロケットの打ち上げ作業全般の指令管制を行う「総合指令棟」の隣に設置することで連携が密になり、2019年中頃にも
H3ロケットと射場設備との組み合わせの検証試験が行われる予定です

新型基幹ロケット H3 射場設備イメージ
「宇宙航空研究開発機構 平成27年7月2日 新型基幹ロケットの開発状況について」 より

新型基幹ロケット H3 射点系施設設備 基本構想
「JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日」 より

新型基幹ロケット H3 新移動発射台(ML)
「 H3ロケット用移動発射台(ML)が種子島宇宙センターに到着しました! トピックス 2018年12月5日 」 より
基幹ロケット開発の歴史
日本では、純国産の H2A ロケット 開発以降、世界最高水準の打ち上げ成功率を誇っています

「 JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日 」 より
世界の基幹ロケットの情勢
JAXA H3ロケット 市場競争力
2015年現在、世界の商業打ち上げ市場は、実績や価格面で勝る欧州の大型機アリアン5とロシアのプロトンの2強により、ほぼ二分されており、H3ロケット初打ち上げを目指す2020年頃には、製造コスト半減、打ち上げ能力10.5トンの欧州の新型機「アリアン6」や、米国の「バルカン」なども稼働を予定していて、競争はますます激化していると予想されます

「 JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日 」 より
他にも、第一段ロケットの再利用により低価格化を目指す米国スペースX社の大型機ファルコン9や、ロシアのプロトン後継機を含む新シリーズ「アンガラ」の開発が進められています
JAXAでは、「常にマーケティングしながら開発している」とのことで、国際競争に勝てる機体を開発すべく、衛星の需要動向や競合の動きを常にウォッチし、顧客の声を実現することを第一に考えて開発しているとしています
JAXAが行ったマーケティング調査では、顧客がロケットを選ぶ最も重要な指標は、打ち上げ価格と信頼性、次に、スケジュールの柔軟性や確実性ということで、現行のH-IIAに対しては、「信頼性は高いが値段が高い」「強みが分かりにくい」「顧客のほとんどが国だという印象がある」といった意見が挙がったとのことで、H3では、「世界中の人たちが使いたくなるロケットを目指す」ということです
海外で 現在運用中の基幹ロケット 2016年7月20日現在

「 JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日 」 より
海外で 将来運用予定の基幹ロケット 2016年7月20日現在

「 JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日 」 より
JAXA H3ロケット (次期国産ロケット) 開発 進捗状況 今後の予定
JAXA H3ロケット 試験機 打ち上げ予定
年度 |
試験機 |
2020年度 |
試験機1号機 |
2021年度 |
試験機2号機 |
JAXA H3ロケット 開発 進捗状況 今後の予定
年 |
月 |
日 |
JAXA H3ロケット 開発 進捗状況 今後の予定 |
2018 |
12 |
6 |
三菱重工業は 2018年12月6日、JAXA(宇宙航空研究開発機構)と開発を進めている次世代ロケット「H3」で初めてとなる民間衛星の打ち上げ契約を獲得したと発表しました
英国の衛星通信サービス大手「インマルサット」の商業衛星で、衛星の種類や受注価格は非公表で、三菱重工では「開発中のロケットが受注するのは異例だ」としています
H3ロケットは 2020年度の初号機打ち上げを目指しており、インマルサットの衛星の打ち上げは 2022年以降となる見通しです |
8 |
26 |
JAXA(国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構)は、H3ロケット用固体ロケットブースタ(SRB-3)開発の一環として、設計の妥当性等の確認を目的として実施したSRB-3実機型モータ地上燃焼試験を実施、予定したデータを取得し、良好に終了しました
試験日時 |
: |
平成30年8月26日(日)16:00点火 |
試験場所 |
: |
種子島宇宙センター 竹崎固体ロケット試験場 |
天候 |
: |
晴れ |
|
風 |
: |
4.5 m/sec |
|
気温 |
: |
29.1 ℃ |
燃焼時間 |
: |
110.1 秒 |
|
最大推力 |
: |
2137 kN |
|
最大燃焼圧力 |
: |
10.7 MPa |
|
1 |
24 |
H3ロケット 詳細設計結果について |
2017 |
|
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|
詳細設計
引き続き詳細フェーズにて以下を実施し、詳細設計審査(CDR)を経て、製作・試験フェーズに移行予定
(1) |
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ロケット機体の製造図面作成 |
(2) |
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地上設備の設計および製造 |
(3) |
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技術試験用供試体の製造と試験の実施 |
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LE-5B-3 認定型エンジン燃焼試験(継続)
LE-9 実機型エンジン燃焼試験(継続)
SRB-3 実機大燃焼試験(下半期、種子島宇宙センター)
1段厚肉タンクステージ燃焼試験の準備 等 |
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2016 |
|
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詳細設計
エンジン燃焼試験や固体ロケットブースター試験などがスタートし、個別の試験が終了するとシステムを統合し、H3ロケットの詳細な仕様が固まっていきます
(1) |
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技術試験用供試体の製造に向けたサブシステム、コンポーネント等を含む設計 ・ 図面作成 |
(2) |
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地上設備の製造に向けた設計 |
(3) |
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要素試験の実施 |
(4) |
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燃焼試験設備の工事 |
(5) |
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技術試験用供試体の製造ならびに一部の技術試験の実施 |
|
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LE-5B-3 認定型エンジン燃焼試験 (下半期、三菱重工田代試験場・角田宇宙センター)
LE-9 実機型ターボポンプ単体試験 (下半期、角田宇宙センター)
LE-9 実機型エンジン燃焼試験 ( 下半期 、種子島宇宙センター) |
|
7 |
20 |
基本設計結果について 記者説明会 |
2015 |
7 |
2 |
部科学省科学技術 ・ 学術審議会の 研究計画・評価分科会宇宙開発利用部会で「H3ロケット」という正式名称と第2段エンジン1基の形態が了承されました |
4 |
23 |
内閣府宇宙政策委員会の宇宙産業・科学技術基盤部会で概念設計フェーズから基本設計フェーズ(開発フェーズ)への移行が了承されました |
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基本設計
H3ロケットの基本的な性能、諸元、要求仕様等を決めていきます
(1) |
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ロケットシステム仕様、地上施設設備システム仕様および打上安全監理システム仕様に基づくサブシステム、コンポーネントの設計 |
(2) |
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要素試験等の実施 |
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4 |
9 |
文部科学省科学技術・学術審議会の 研究計画・評価分科会宇宙開発利用部会でシステム定義審査(SDR)の結果を報告し了承されました |
2014 |
3 |
25 |
三菱重工業が開発主体に選定
新型ロケットの開発で、機体の設計 ・ 開発段階から民間企業が中心的役割を担うのは初めてのこととなります |
1 |
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JAXAでミッション定義審査(MDR)を実施 |
2013 |
6 |
4 |
平成26年度宇宙開発利用に関する戦略的予算配分方針(経費の見積り方針)(平成25年6月4日 内閣府特命担当大臣(宇宙政策)から関係閣僚に対して通知)において、新型基幹ロケットの開発着手を決定 |
5 |
30 |
宇宙政策委員会第15回会合で、この宇宙輸送システム部会の決定が了承され、新型基幹ロケットの開発の方針が決定 |
28 |
内閣府宇宙政策委員会の宇宙輸送システム部会の第6回会合で、2014年度に新型基幹ロケットの開発を始めることを決定 |
2012 |
12 |
13 |
文部科学省科学技術 ・ 学術審議会の研究計画・評価分科会宇宙開発利用部会が本機を開発する方針を決定
開発に当たっては、管制施設の簡略化などにより新型基幹ロケットの打ち上げコストをH-IIAロケットと比べて半減させることを目指すとしました
この方策の取りまとめで、ロケット開発の技術基盤 ・ 産業基盤の継承が困難となりつつある状況と、その結果として将来的にロケットの新規開発や既存ロケットの円滑な運用が困難になる恐れについても触れられています |
5 |
10 |
JAXAの理事長立川敬二は、新型基幹ロケットを2018年から2022年までに打ち上げたいと語り、実用化に向け開発への強い意欲を示しました |

JAXA H3ロケット 開発スケジュール表
「 JAXA H3ロケット 記者説明会を実施しました 2016年7月20日 」 より
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