半世紀ぶりの有人月着陸はスペースXの「スターシップ」で実現へ、NASA

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●有人月探査計画「アルテミス」の月着陸船にスターシップが採用

米国航空宇宙局(NASA)は2021年4月17日、有人月探査計画「アルテミス」で使用する月着陸船に、スペースXが開発中の巨大宇宙船「スターシップ」を選定したと発表した。

開発が順調に進めば、2024年以降に予定されている半世紀ぶりの有人月着陸で使用。さらに、その後の月探査でも継続的に使用される可能性がある。

アルテミス計画

アルテミス(Artemis)計画は、NASAが進めている有人月探査計画で、実現すればアポロ計画以来、約半世紀ぶりに人類が月に降り立つことになる。

また、月へ行って帰ってくるだけだったアポロ計画とは異なり、アルテミス計画では水(氷)があるとされる月の南極を拠点に、何回も繰り返し、継続的に探査し続けることを目指している。さらに性別や人種の区別なしに、多くの人が初めて月に降り立つことにもなっている。

そして、アルテミス計画のもうひとつの特徴が民間企業の存在である。すべて国が主導したアポロとは異なり、アルテミスは民間企業と密接に協力して進めることになっている。

たとえば、宇宙飛行士が乗る宇宙船「オライオン」やロケット「スペース・ローンチ・システム(SLS)」の開発や運用、月周回軌道に建造する宇宙ステーション「ゲートウェイ」の開発はNASAが主導するが、月着陸船の開発や、ゲートウェイのモジュール(部品)の打ち上げ、物資の補給などは民間が担う。

これにより、コスト削減や民間の宇宙ビジネスの振興を狙うほか、NASAは浮いたリソースを、より将来の有人火星探査などに投じることができるという狙いもある。

NASAは2020年5月に、このうち月着陸船(HLS)の開発について、大富豪ジェフ・ベゾス氏が率いるブルー・オリジン、防衛・航空宇宙企業のダイネティクス、スペースXの3社と契約。それぞれに資金が与えられ、検討が進められることになった。

そして今回、その検討を審査した結果、スペースXが選ばれた。契約額は28億9000万ドルで、HLSの開発のほか、月面への無人、有人両方での飛行実証ミッションの実施費用も含まれる。

月面着陸仕様のスターシップ

スペースXがHLSに提案したのは、現在開発中の巨大宇宙船「スターシップ(Starship)」の月面着陸仕様の機体である。

スターシップは、直径9m、全長50mの巨体が特徴の宇宙船で、さらに巨大なロケット「スーパー・ヘヴィ」で打ち上げることで、地球低軌道に100tのペイロード、もしくは100人の乗客を運ぶことができる。

また、軌道上で推進剤の補給を受けることで、月や火星にも100tの物資を運ぶことが可能。さらに、スターシップもスーパー・ヘヴィも完全再使用が可能で、1回あたりの打ち上げコストは約200万ドルと、破格の安さを目指している。

実現すれば、スペースXが構想している月や火星への人類移住計画の要となるばかりか、あらゆるロケットを性能面、コスト面で時代遅れにする、まさにゲーム・チェンジャーな宇宙船になる。

もっとも、アルテミス計画におけるスターシップは、あくまで月着陸船という目的でしか使われない。そのため地球からは無人で打ち上げ、また地球に帰還することもない。そのため、HLSへの提案にあたっては、月周回軌道と月面との往復、そして月面への着陸や滞在に特化した設計に変更されている。

たとえば、もともとのスターシップは、火星や地球への着陸時に必要となる巨大な翼を装備しているが、月では不要であることから取り外されている。また機体上部の側面には、月面への着陸、そして離陸のための小型ロケットエンジンを追加。さらに、宇宙飛行士が月面に降り立つための2つのエアロックももつ。

現時点では、まずNASAのSLSを使い、4人の宇宙飛行士が乗ったオライオン宇宙船を打ち上げ、数日間かけて月周回軌道に到達。その後、2人の宇宙飛行士がスターシップに乗り換え、月面に着陸。そして月面を約1週間探査したあと、スターシップに乗って月軌道に戻り、オライオンと待機していた他の2人の宇宙飛行士と合流し、4人はオライオンで地球に帰還するという計画になっている。

NASAの有人探査・運用ミッション部門の副部門長を務めるキャシー・ルーダーズ(Kathy Lueders)氏は「この契約により、NASAとスペースXは、21世紀初の有人月面ミッションを実証し、そして女性の平等と長期的な新宇宙探査に向けて一歩前進することになります。この“大きな一歩”により、人類は継続的な月探査への道を歩み、そして火星など太陽系の他の天体でのミッションも視野に入ってきます」と語った。

またスペースXは、「NASAと私たちは、米国の有人宇宙飛行の自律性を取り戻すことに成功するなど、大胆で革新的なパートナーシップを築いてきました。こうした実績と、長年にわたる緊密な技術協力を活用して、月への帰還を目指します。そして、火星やさらに先への有人探査の基礎を築いていきます」とコメントしている。

スペースXはスターシップの開発を急速に進めている。すでに2020年1月以降、試作機を10機製造し、そのたびに生産性や完成度が向上。また、スターシップに使われるロケットエンジン「ラプター」もすでに60基以上製造し、試験しており、567回の燃焼試験により、合計約3万秒の試験時間を達成している。また、高度150mへの飛行試験を2回、高度約10kmへの飛行試験も4回実施している。

さらに、スターシップを打ち上げるためのスーパー・ヘヴィの試作機も、現時点で5機の製造が進んでいるとしている。

●なぜスペースXのみが選ばれたのか? そして月面着陸の実現時期は?

決め手は予算

NASAは当初、HLSの開発について、「計画の冗長性や柔軟性、将来性などを考慮し、最低でも2社は選びたい」としていたが、実際にはスペースXのみが選ばれることになった。

その理由について、ルーダーズ氏は「実証ミッションから得られること、持続可能な着陸機のための調達に必要なことなど、さまざまなことを検討した結果、予算の都合もあり、1社のみに発注することが最善の策であると判断しました」とし、予算の都合であったことを明らかにした。

もともとトランプ政権と議会は、HLSの開発に十分な予算をつけておらず、2021年度のHLSプログラムの予算は8億5000万ドルで、NASAの要求の約4分の1にすぎなかった。

NASAが公表した資料によると、スペースXが提示した28億9000万ドルという価格は、ブルー・オリジン、ダイネティクスの提案に比べ、大幅に低かったとしている。

くわえて、技術的な評価も「満足できる(Acceptable)」、マネジメントも「きわめて優れている(Outstanding)」との評価を下している。これは提案だけでなく、これまでのファルコン9やクルー・ドラゴンなどの開発や運用の実績を含めた評価だとしている。

一方、ブルー・オリジンは、技術評価は「満足」であったものの、マネジメントは「とても良い(Very Good)」であった。ダイネティクスは技術評価は「最低限(Marginal)」、マネジメントは「とても良い」とされるなど、価格以外でも両社はスペースXよりやや劣る評価となっている。

ブルー・オリジンはHLS開発にあたり、ロッキード・マーティンやノースロップ・グラマン、ドレイパーといった、航空宇宙業界で有名な米企業と連携し、「ナショナル・チーム」として参画。ブルー・オリジンは数年前から、自己資金で独自に月着陸船「ブルー・ムーン」の開発を進めていたこと、また他社も他の宇宙船や衛星などの開発で高い実績があることから、有力候補と見られていた。

しかし、寄せ集めであるがゆえに高コストになったものと推察される。正確なコストは明らかにされていないが、「スペースXより著しく高価(significantly higher)」とされ、ルーダーズ氏は「ブルー・オリジンと契約するには資金が足りません」と説明している。

ダイネティクスもまた、タレース・アレーニア・スペース・イタリア、シエラ・ネヴァダなど、米国内外の25社と連携していたが、技術や実績ではやや劣り、またコストも高く、「ブルー・オリジンの提案よりもさらに著しく高価」だったという。NASAでは「ダイネティクスの提案は全体的にメリットが少なく、HLS開発で定められた目的に多少合致しているに過ぎない」という厳しい評価を下している。

なお、この結果について、落選した両社からコメントなどは出されていない。

月面着陸の時期は「できる限り早く」

アルテミス計画における最初の有人月着陸ミッション「アルテミスIII」の実施時期は、HLSの提案募集が行われた時点では「2024年」とされていた。

しかし、NASA長官代理を務めるスティーヴ・ジャージック(Steve Jurczyk)氏は記者会見で「NASAは現在、アルテミス計画全体について、スケジュールや予算を含めた包括的な見直しを行っています。現時点での目標は、できる限り早く、安全に月面に着陸することです」とし、2024年よりも遅れる可能性を示唆している。

2024年に月着陸という目標は、もともとトランプ前大統領が定めたものであり、また当初からスケジュールや予算などの面で難しいと言われていた。政権が変わったことで、現実的なスケジュールへの修正が可能になったものとみられる。

なお、アルテミスIIIにおける有人月面着陸はスペースXが実施することになるが、その後のゲートウェイを利用した継続的な月面輸送ミッションについては、今回の契約とはまた別に、競争入札による調達が行われる。この入札へは、スペースX以外も参加できることから、今回選定から漏れたブルー・オリジンやダイネティクスなども参加は可能だが、NASAからの開発費の提供はないため、スペースXよりもハードルは高い。

一方、スペースXにとっても本当の正念場はこれからとなる。スターシップはまだ宇宙へ飛んでおらず、想定内とはいえ飛行試験では爆発を繰り返している。それを打ち上げるスーパー・ヘヴィは、まだ1mmも飛び上がってすらいない。

今回、NASAが月着陸船にスターシップを選んだということは、巨大な機体でありながら完全再使用で超低コストというその荒唐無稽なコンセプトに、一定の期待と信任を与えたことになる。はたして、スペースXはそれに十分に応えることができるのだろうか。

鳥嶋真也

とりしましんや

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