2016年は新時代の幕開けに!

数々の惜しい失敗などを経つつ、ついに昨年末には打上げロケットの地上への再着陸を成功させたSpaceX。打上げの使命を果たした「Falcon 9」ロケットが、再び地上へ戻ってきては、目標地点となっていた米国フロリダ州のケープ・カナベラル空軍基地に見事な着陸を果たしたとき、地上の管制室をはじめ、関係者はお祭り騒ぎの大喜び~。

ケープ・カナベラルの格納庫へ無事に戻ってきたFalcon 9だが、まったく損傷は見られない。このまま再び打上げることができそうだ。

えっ、あれって、ただ打上げ後に再着陸ができることを証明するまでの挑戦じゃなかったの? こんなふうに年明け早々にTwitter上でつぶやいた、SpaceXのイーロン・マスク氏に対して、さらなる驚きの反響が沸き起こっていますよ。

これまでSpaceXは、宇宙空間へ衛星などを打上げるのに使われたロケットを、無事に地上で回収することに重きを置いた実験を繰り返してきたとされていました。先に挑戦したのはSpaceXでしたけど、後発のジェフ・ベゾス氏が立ち上げたBlue Originは、宇宙船を打上げた「BE-3」ロケットの再着陸ミッションを、SpaceXを追い抜く形で成功させています。もちろん、小型のBE-3ロケットと、地球静止軌道を目指して打上げられる巨大なFalcon 9では、まったくスケールが異なる話ではありましたけど……。

しかしながら、無事に地上へ戻ってきたFalcon 9を、そのまま再使用し、本当に再び打上げに挑ませるとなると、また別次元の挑戦になることでしょう。ただ試験的な打上げなのか、本番さながらに衛星などを積んで打上げミッションに用いられるのかは定かではありませんけど、なんだか今年は宇宙開発の新時代が訪れそうな予感ですよ。

もう1度、打上げに用いられたFalcon 9が、次回も見事に地上への再着陸を果たすことができれば、スペースシャトル以来の快挙となるやもしれません。宇宙船も打上げロケットも、どちらも繰り返し使える効率的な宇宙探査ミッションの実現が、予想されていたよりも早く可能になりそうですね。

イメージ 24


Mika McKinnon - Gizmodo US[原文
(湯木進悟)
イメージ 25


イメージ 3







素晴らしい快挙である。米国はNASAに代わって起業家天才イーロンマスク率いるスペースX社とアマゾンを起業したジェフ・ベゾスブルーオリジン社の2社が再使用可能ロケットを開発して商用宇宙開発をリードしている。
2020年にはULA社のバルカンロケット、欧州のアリアンスペース社のアリアンロケット ロシアのアンガラロケットなど次世代ロケットなど次世代ロケットは激烈な競争となる。
イメージ 1

2015年日本はJAXSAのこうのとりがISS(国際宇宙ステーション)に物資補給を成功させ手堅い技術力を世界に示し、年末には初の商業受注した29号機の打ち上げが成功した。
日本は現在H-3ロケットを開発中である。
イメージ 4
H-3ロケット
イメージ 5

イメージ 6
H-3は、H-2Aの後継として、三菱重工業が中心となって開発に着手しています。
H-2ロケットまでで培ったロケット技術を集大成し、日本が得意とする技術を融合することで、低コストながら高い信頼性と柔軟性のあるロケットで2020年初号機発射予定だ。
全長はH-2B(56メートル)を上回る約63メートルで、静止トランスファー軌道への打ち上げ能力は6.5トン程度とH-2Aより向上させ、人工衛星の大型化に対応する。太陽同期軌道への打ち上げ費用はH-2Aの100億円の半分・50億円程度に抑えることを目指している。
H-3は、はたしてファルコン9やアリアンロケットと対抗できるのであろうか?アメリカのスペースXの「ファルコン9」の成功は、現在は使い捨てになっている宇宙ロケットが、再使用可能になれば、現在は数十億円もかかっている衛星打ち上げコストがは劇的に下がり、再使用しないH-3ロケットではコスト競争できない可能性もある。

今までスペースシャトル以外のロケットは、1回飛ばすごとに使い捨てであったが、とても費用が掛かってしままい繰り返し使用できるスペースシャトルが考えられた。
しかし、スペースシャトルはご存じのようにチャレンジャー号とコロンビア号の悲劇が起きたうえ、打ち上げ費用が高騰し使い捨てロケットより高価になってしまった。

イメージ 26
そこで、その昔のTV映画サンダーバードのTB-3号のように、ロケットエンジンをうまく絞り逆噴射して戻れるロケットのアイデアが見直され、天才イーロンマスクが起業し作り上げたのがファルコン9である。
安定用の小さな翼と着陸用の足を4組ずつ、機体に張り付くように折り畳んで取り付けたてあるのが従来のロケットとの外見上の違いである。
昔からあるシンプルなアイデアであったが、何十年もの間、実際に試されることはなかった。過去NASAが同じアイデアでVTOL戦闘機を1950年代に開発したのだが、あまりに危険であった為開発が潰えた過去があったためかもしれません。

仮にファルコン9が10回の再使用に耐えられれば単純に発射コストは1/10に下がることになる。イーロンマスクがツイッターで呟いたのはおそらく宣伝だろうが、本当にそのまま再打ち上げできるわけがない。スペースシャトルよりシンプルとはいえ、一度発射して、いくらなんでも整備をしないわけにはいかない。

今回は回収していない第2段が使い捨てのままでは、その分の費用はかかる。それでも、数回程度再使用することができれば、現在70億円の打ち上げコストがかかるファルコン9の打ち上げ費用が30億~35億といったレベルに下がると予想されています。

日本では2020年までに、1機50億円のH3ロケットを開発して対抗する計画なのですが、もしファルコン9が30億~35億円に下がれば、価格競争力で太刀打ちできません。

日本のH-3ロケットやその後継はファルコン9のような再使用化も考えなければならないかもしれません。もしかしたら日本はファルコン9に対抗するには再生可能ロケットか宇宙エレベーターマスドライバーなど別な宇宙往還手段を考えるべきかとも思っています。




将来的に宇宙エレベーターが開発されると信じておりますが、もう一つ有望なのがマスドライバー(Mass driverではないかと思っています。


私は、文系の人間で高校時代物理は苦手科目の筆頭でした。でもSFは好きでやがてマスドライバーがなんとなく開発されるのではないかと漠然と思っておりました。

マスドライバーとは銀河鉄道999の地上軌道が空中で途切れそのまま宇宙に飛び出るカタパルトのことです。

イメージ 7

イメージ 8

一見よさそうなアイディアだが人工衛星軌道に載るためには「第一宇宙速度」(7.9 km/s = 時速28,400km、「マッハ」で言うと約23 )に達しなければなりません。

当然打ち出された宇宙空間でM23だから打ち出された瞬間はマッハ30ほどなくてはなりません。これでは確かに不可能だ。無人の物資だけだとしても難しい。

そこで
イメージ 9

まさか線路から宇宙へ飛び立つようになるとは...

とうとう数々の歴史を刻んだスペースシャトルも惜しまれつつ引退お別れモードに突入してきましたけど、この先の宇宙開発計画は、どのような歩みをたどっていくのでしょうか? やっぱり科学の進歩が止まってしまうことはないわけで、いろいろな進化した未来の宇宙船への期待は膨らむばかりですが、このほどNASAにおきまして、地上の線路からレールガン方式で打ち上げられる新専用機の研究開発プロジェクトが順調に進められていることが明らかにされちゃいましたよ!
イメージ 10


米国フロリダ州にあるケネディー宇宙センター(Kennedy Space Center)で研究開発が進められている新打ち上げ構想は、上の写真のMagnetic Levitation(MagLev)システムなどを用いる、高圧電流と磁石を利用した電磁誘導の力で打ち出されるレールガン方式が採用される予定で、そこから発射される水素燃料を搭載したスクラムジェット機が超音速飛行をしつつ、一気に上空で人工衛星などを宇宙へと打ち上げる仕組みになっていますよ。

なんとも現実離れした夢のような打ち上げ構想だと思われるかもしれませんが、実は技術面での個々のテストは、これまで何年間も研究とテストが繰り返されてきた分野でもあるのです。その個別に実施されてきたコンポーネントを、これから実用可能な完成した1つのパッケージにまとめていくことが現在の段階であり、決して技術レベル的には不可能なことだとは考えておりません。

そう自信を持って語ってくれた、ケネディー宇宙センター内の応用物理学研究所(Applied Physics Laboratory)で同プロジェクトを率いるスタン・スターさんは、そもそも地上からロケットエンジンで打ち上げる従来の方式が、なぜ次世代では採用されないのかの最大の理由として、費用対効果の問題を引き合いに出してくれていますよ。やっぱりドカ~ンと莫大な金額を投入して地上から打ち上げるロケットは、もうその1回きりで役目を終えて上空で散っていってしまうってことですもんね。一方、もし現在開発中のレールガンを活用した新打ち上げシステムが完成するならば、その専用スクラムジェット機は、理論的には何度でも再利用して、次々とペイロードを超音速飛行中の上空から宇宙へと送り込んでいけるってことですからね!

そう言えば、すでに地球周回軌道の宇宙空間を一瞬ですが弾丸宇宙旅行するくらいならば、Virgin Galacticがプロデュースして、上空を飛ぶ「White Knight Two」から宇宙船の「Space Ship Two」を打ち上げるスタイルの確立を目指しつつ、宇宙旅行専用の「Spaceport America」の建設まで着々と始まっちゃってますもんね。実際に宇宙空間へと人工衛星などを打ち上げるためには、これとは比較にならない技術レベルが求められたりもするようですけど、NASAやDARPA(米国防総省国防高等研究事業局)は、こうした民間企業とも技術協力を行ないつつ、新打ち上げ構想の完成が目指されていくみたいですよ。

ちなみにレールガン方式の地上からの発射システムに関しましては、まだまだ開発の途上にあるといった感じですが、すでに水素燃料を用いるスクラムジェット機の開発は実績も上がっているようです。水素燃料を搭載すれば、液体・固体燃料エンジンのロケットなんかよりも、さらに高速の飛行が実現するはずですからね。

たとえば、NASAが早くは2004年に飛ばした「Hyper-X」の愛称でも知られる「X-43A」スクラムジェット機は、12秒間という短時間ではありましたけど、かつてないスピードでの超音速飛行記録をたたき出していますよ。さらに、今年の5月には、米空軍が実施した最新型の「X-51」スクラムジェット機のテスト飛行にて、なんとマッハ5を優に超えるスピードで3分以上も飛行したことが明らかにされています! その驚くべき飛行速度を支える、大気を燃焼しながらもロケットに近いスピードでぶっ飛ばすスクラムジェットエンジンの威力には、かなり凄まじいものがあるそうですよ~

10年計画で実用化を目指して順調にプロジェクトは進行しています。2020年代には確実に、さらに現在よりも進化を遂げたスクラムジェット機から上空を超音速で飛行中にペイロードを打ち上げる仕組みが一般的になっていることでしょう。まずは無人の人工衛星などの打ち上げが対象ですけど、その精度の高さが実証されるならば、次世代のスペースシャトルのような有人宇宙船の打ち上げも夢ではないと考えています。ロケットで地上からスペースシャトルを打ち上げていたスタイルが、いつの間にか全く過去のものとなっていく時代も、そう遠くはないのではないでしょうか。

そんなふうにスターさんや現場のエンジニアリングチームは考えて、今日も研究開発に励んでいるそうです。ちなみに理想の打ち上げ機となるスクラムジェット機は、マッハ10での飛行を達成し、ちょうど現在の地上からの打ち上げロケットの第2ステージと似たような環境を上空で超音速飛行中に作り出し、ドンドンと宇宙へのペイロードの打ち上げを担えるようにすることが目標とのことですよ。

そうなってくると、やはり最新鋭の格段に進化したスクラムジェット機の研究開発のみならず、その超音速飛行のスタート地点となる、NASAにおいて「Advanced Space Launch System」という名称も付されて開発が続く地上のレールガン発射システムの精度の高さが最大の課題となるようです。現時点では、地上に2マイル(約3.2km)のテスト用の発射レールを用意して、時速60マイル(約100km)で疾走するジェットコースターの10倍以上のスピードでレール上を加速発射されるスクラムジェット機の運用にも耐えられるようなレールガンの開発が目標に掲げられていますよ。

まさか電車のように線路にセットされたジェット飛行機から、遠く宇宙へと飛び立っていくような時代がやって来るとは...。なんだかまだSFの世界の話のようですけど、意外と早期の段階で、こういうスタイルの打ち上げが主流になってきたりもするのかもしれませんよね。宇宙飛行士の家族は線路脇の駅から華麗なる発射をお見送り~だなんて時代が、もうすぐそこまで迫ってきてたりして!

NASA via Space.com

Clay Dillow(原文/湯木進悟)
イメージ 23

日本には世界に誇るリニアモーターカーの技術があるのだから、マスドライバーと極超音速機と組み合わせ宇宙往還するシステムを国家戦略として開発すべきではないかと思う。

リニアモーターで宇宙往還機を積んだ極超音速機を加速させ、ラムジェットエンジンに点火して離陸させる。離陸後極超音速で成層圏まで運び、システムが向いていそうだ。マスドライバーの利点活かしつつと第一宇宙速度到達は空中で加速させ欠点を補える宇宙往還システムになりそうだ。

イメージ 11

イメージ 12

イメージ 13
イメージ 14

「スクラムジェットエンジン jaxa」の画像検索結果

JAXSAでも角田宇宙センターにおいて将来宇宙輸送システムを研究している。

イメージ 15
JAXSAでもHPには主要プロジェクトとして掲載されていていませんが、SpeceX社のファルコン9のような再使用ロケットを研究しているようですが、依然研究段階のようです。

イメージ 19


イメージ 16


イメージ 21
これはスペースシャトルというより、リチャードブランサン氏のvirgingalactic社の宇宙観光機に近い成層圏旅客機のようだ。イメージ 17


イメージ 20

100回の再使用が可能な観測ロケット・・・・次の下町ロケットのテーマに向いてそうだなぁ。佃製作所がスペースXと勝負するには荒唐無稽だろうか?
イメージ 18


イメージ 22

SpaceXのファルコン9が劇的なコストダウンに成功した場合、はたしてH-3ロケットはSpaceX社のファルコン9Rに勝てるだろうか?1回の打ち上げコストが30億円台に下がればH-3ロケットによる商業衛星打ち上げビジネスは頓挫する恐れすらある。

もしSpaceX社のファルコン9にコスト的にまったくかなわなくなった場合、リニア+極超音速機+宇宙往還機が日本の本命の宇宙輸送システムになるかもしれません。