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title: "長征5号（CZ-5）"
subtitle: "Long March 5 - China's Largest Rocket"
date: "2025-10-22"
categories: [China, Heavy-Lift, Cryogenic Hydrogen, Deep Space, LOX/LH2]
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# 概要

長征5号（CZ-5, Long March 5）は、**中国最大のロケット**であり、**極低温水素（LOX/LH₂）技術**を採用した重量級打上げロケットである [@wiki_en_cz5_2025]。直径5.0mのコアステージと4基のブースターを持ち、**深宇宙探査・大型静止衛星・宇宙ステーションモジュール**の打上げを担う戦略的ロケットである。

## 基本諸元

| 項目 | 仕様 |
|-----|------|
| **全高** | 56.97m |
| **コア直径** | 5.0m（中国最大） |
| **ブースター直径** | 3.35m |
| **全幅（ブースター含む）** | 10.4m |
| **打上げ時質量** | 870ton（中国最重量） |
| **段数** | 2段 + 4ブースター |
| **初打上げ** | 2016年11月3日 |
| **打上げ回数** | 10回（2025年時点） |
| **成功率** | 90% |
| **運用状況** | 運用中 |

## ペイロード能力

| 軌道 | ペイロード質量 |
|-----|-------------|
| **LEO（200km）** | 25,000kg |
| **GTO** | 14,000kg |
| **TLI（月遷移軌道）** | 8,200kg |

## 推進システム

### コアステージ第1段

- **エンジン**: YF-77（LOX/LH₂）× 2基
- **推進剤**: 液体酸素/液体水素（極低温）
- **真空推力**: 1,400kN（合計）
- **単機推力**: 700kN
- **技術的意義**: **中国初の大型極低温水素エンジン**

**YF-77の特徴**:
- **液体水素温度**: -253°C
- **液体酸素温度**: -183°C
- **比推力**: 高効率（水素の高い比推力活用）
- **クリーン燃焼**: 燃焼生成物は水蒸気のみ

### コアステージ第2段

- **エンジン**: YF-75D（LOX/LH₂）× 2基
- **推進剤**: 液体酸素/液体水素（極低温）
- **真空推力**: 176kN（合計）
- **再点火能力**: あり（複数回軌道投入可能）

### ブースター（4基）

- **エンジン**: YF-100（LOX/Kerosene）× 2基/ブースター
- **推進剤**: 液体酸素/ケロシン（RP-1）
- **真空推力**: 2,400kN/ブースター
- **総推力**: 9,600kN（4基合計）

**YF-100の特徴**:
- **推進剤**: LOX/ケロシン（クリーン）
- **用途**: CZ-5ブースター、CZ-6/7/8コアエンジン
- **技術**: 中国の新世代ケロシンエンジン

# 技術的特徴

## 1. 中国最大直径（5.0m）

長征5号は **直径5.0mのコアステージ** を持ち、従来の長征シリーズ（直径3.35m）を大きく超える：

**直径拡大の意義**:
- **推進剤搭載量増加**: 直径が大きいほど体積（∝直径²）が増大
- **構造効率向上**: より大きなペイロードを効率的に収容
- **エンジン配置**: YF-77 × 2基を並列配置可能

**輸送上の制約**:
- **鉄道・道路輸送不可**: 中国の鉄道・道路は直径3.5m制限
- **海上輸送必須**: 天津港→海南島文昌港（1,500km航海）
- **文昌専用**: 海上輸送可能な唯一の射場

## 2. 極低温水素技術（LOX/LH₂）

長征5号は **全段で極低温推進剤** を使用：

### 液体水素（LH₂）の特性

**物理特性**:
- **温度**: -253°C（絶対温度20K）
- **密度**: 71kg/m³（極めて低密度）
- **比推力**: 最高クラス（理論比推力 ~450秒）

**技術的課題**:
- **ボイルオフ**: 断熱不完全により継続的に蒸発
- **貯蔵**: 真空断熱タンク、継続的補給必要
- **安全性**: 水素は爆発範囲が広い（4%〜75%）

### 液体酸素（LOX）の特性

**物理特性**:
- **温度**: -183°C
- **密度**: 1,141kg/m³
- **酸化剤**: 燃焼に必要

**技術的利点**:
- **高密度**: 液体水素より貯蔵効率良好
- **クリーン**: 燃焼生成物は水蒸気のみ

## 3. クリーン推進剤の採用

長征5号は **有毒推進剤（UDMH/N₂O₄）を一切使用しない**：

| ロケット | 推進剤 | 環境影響 |
|---------|--------|---------|
| **CZ-2/3/4系** | UDMH/N₂O₄（有毒） | 内陸落下ゾーン汚染 |
| **CZ-5** | LOX/LH₂ + LOX/Kerosene | 無毒・クリーン |
| **CZ-7** | LOX/Kerosene | 無毒・クリーン |

**環境的優位性**:
- **海上落下**: ブースター・第1段は南シナ海に落下
- **無毒性**: 燃焼生成物は水蒸気とCO₂のみ
- **土壌汚染なし**: 有毒推進剤による汚染リスクゼロ

## 4. 文昌LC-101音響抑制システム

長征5号の打上げには **中国初の音響抑制システム** が使用される [@csr_wenchang_2025]：

**水噴射方式**:
- **水量**: 大量の水を発射台に噴射
- **目的**: ロケットエンジンの音響エネルギーを吸収
- **効果**: 機体・ペイロードへの音響振動ダメージ低減

**必要性**:
- **大型ロケット**: エンジン総推力11,000kN（YF-77 + YF-100 × 4）
- **音響レベル**: 極めて高い音圧レベル
- **衛星保護**: 精密電子機器への振動ダメージ防止

# 主要ミッション

## 深宇宙探査

### 1. 天問1号（Tianwen-1）火星探査機

**打上げ**: 2020年7月23日
**ペイロード**: 5,000kg（軌道船 + 着陸機 + ローバー）

**ミッション成果**:
- **火星周回軌道投入**: 2021年2月10日
- **火星着陸成功**: 2021年5月15日（祝融号ローバー）
- **中国初火星着陸**: 世界で2番目の火星ローバー運用国

### 2. 嫦娥5号（Chang'e-5）月サンプルリターン

**打上げ**: 2020年11月24日
**ペイロード**: 8,200kg（月着陸船 + 上昇段 + 帰還船）

**ミッション成果**:
- **月面着陸**: 2020年12月1日
- **サンプル採取**: 1,731g
- **地球帰還**: 2020年12月17日（内蒙古着陸）
- **中国初月サンプル**: 44年ぶりの月サンプルリターン（Luna 24以来）

## 宇宙ステーション建設

### 天和コアモジュール（Tianhe）

**打上げ**: 2021年4月29日
**質量**: 22.5ton

**技術仕様**:
- **全長**: 16.6m
- **最大直径**: 4.2m
- **居住容積**: 50m³

### 問天実験モジュール（Wentian）

**打上げ**: 2022年7月24日（長征5B）
**質量**: 23ton

### 夢天実験モジュール（Mengtian）

**打上げ**: 2022年10月31日（長征5B）
**質量**: 23ton

**中国宇宙ステーション完成**: 2022年11月（3モジュール構成）

## 大型静止衛星

**打上げ実績**（一部）:
- **実践20号**: 技術試験衛星（8ton）
- **中星9B**: 放送衛星
- **北斗3号IGSO**: 測位衛星

# 発射施設

## 文昌航天発射場 LC-101

長征5号は **文昌LC-101専用** である [@csr_wenchang_2025]：

**専用設備**:
- **垂直組立棟（VAB-501）**: 高さ99.4m、15階建
- **移動発射台（MLP）**: 質量750ton、6本のスイングアーム
- **音響抑制システム**: 中国初の水噴射方式
- **極低温推進剤供給**: LOX/LH₂貯蔵・供給設備

**輸送経路**:
1. **天津港**: ロケット組立・船積み
2. **海上輸送**: 黄海→東シナ海→南シナ海（約1,500km）
3. **文昌港**: 海南島北東海岸で陸揚げ
4. **LC-101**: VABまで陸上輸送（約10km）

# 技術的課題と改良

## 初期の失敗

### 2017年7月2日 - 実践18号打上げ失敗

**原因**: 第1段YF-77エンジンのターボポンプ不具合
**影響**: 打上げ中止、約2年間の運用停止
**対策**: YF-77エンジンの設計改良・試験強化

**改良内容**:
- **ターボポンプ**: 軸受・シール改良
- **推進剤供給**: 配管系統の見直し
- **品質管理**: 製造プロセス強化

### 復帰後の成功

**2019年12月27日**: 実践20号打上げ成功（改良型初打上げ）
**以降**: 連続成功（天問1号、嫦娥5号、宇宙ステーション等）

## 現在の信頼性

**成功率**: 90%（10回中9回成功）
**最近の実績**: 2019年以降連続成功

# 派生型 - 長征5B（CZ-5B）

**設計差異**:
- **段構成**: 1.5段式（コア + ブースター、第2段なし）
- **用途**: LEO専用（宇宙ステーションモジュール）
- **ペイロード**: LEO 25ton（直接軌道投入）

**技術的特徴**:
- **第2段省略**: 最大LEOペイロード実現
- **大型フェアリング**: 直径5.2m、長さ20.5m

**問題点**:
- **制御不能再突入**: コアステージ（21ton）が軌道に到達し、制御不能で再突入
- **国際的批判**: 落下位置予測困難、人口密集地リスク

# 将来展望

## 長征5 DY（CZ-5 DY）再使用型

**開発状況**: 研究段階
**目標**: 第1段・ブースターの再使用
**方式**: Falcon 9型の垂直着陸回収

## 長征9号（CZ-9）超大型ロケット

**開発状況**: 開発中（2030年代初打上げ予定）
**ペイロード**: LEO 150ton
**用途**: 有人月面着陸
**関係**: CZ-5の技術を基盤とする次世代機

# 比較: 世界の重量級ロケット

| ロケット | LEOペイロード | GTOペイロード | 初打上げ | 状況 |
|---------|-------------|-------------|---------|------|
| **CZ-5** | 25ton | 14ton | 2016 | 運用中 |
| **Falcon Heavy** | 63.8ton | 26.7ton | 2018 | 運用中 |
| **Ariane 5** | 21ton | 10.9ton | 1996 | 退役（2023） |
| **Delta IV Heavy** | 28.8ton | 14.2ton | 2004 | 運用中 |
| **Angara A5** | 24.5ton | 7.5ton | 2014 | 運用中 |

# 参照文献

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**ファイルパス**: `C:\Users\xprin\github\tech-research-portfolio\projects\rockets_facilities\docs\rockets\china\CZ-5.qmd`

**完成日**: 2025-10-22

**対応YAMLデータ**: `C:\Users\xprin\github\tech-research-portfolio\projects\rockets_facilities\data\rockets\china\CZ-5.yaml`

**関連発射施設**: [文昌航天発射場](../../rockets-facilities/china/wenchang.qmd)
