ファルコン・ヘヴィすら踏み台に、火星へ向けてひた走るスペースX

米宇宙企業スペースXは2018年2月7日、世界最強の超大型ロケット「ファルコン・ヘヴィ」の初打ち上げに成功した。この超大型ロケットで、スペースXは、そして同社を率いるイーロン・マスク氏は、いったいなにをしようとしているのだろうか。

>連載の第1回では、ファルコン・ヘヴィの特徴や性能、開発の顛末について、第2回では、ロケットの"ユニゾン着陸"と、宇宙を走るテスラ・ロードスターについて、そして第3回では、ファルコン・ヘヴィの打ち上げ能力と打ち上げコストの関係、そして衛星の商業打ち上げ市場におけるファルコン・ヘヴィの実力と可能性について解説した。

今回は、ファルコン・ヘヴィを使い捨てる際の「世界最強ロケット」としての使い道や、その未来などについて解説する。

• 打ち上げを待つファルコン・ヘヴィ (C) SpaceX

世界最強の打ち上げ能力の使い道

ファルコン・ヘヴィは、再使用による便利な商業ロケットとして活躍できる可能性は大いにある。しかしそのいっぽうで、使い捨てによる世界最強ロケットとしての使い道は、いまのところあまりない。

たとえば地球低軌道に63.8トンという打ち上げ能力は、国際宇宙ステーションを7回で打ち上げられるほどの数字である。あるいは日本の宇宙ステーション補給機「こうのとり」が6回飛行して補給できる物資を、たった1回で打ち上げられる数字でもある。

しかし、そんな大質量の打ち上げ需要はないし、そもそもフェアリングに入らない。そのため、世界最強ロケットとしてのファルコン・ヘヴィの使い道は限られる。

一番可能性があるのは、月・惑星探査への活用である。ファルコン・ヘヴィをフルパワーで打ち上げた場合、火星へ16.8トン、冥王星へは3.5トンの打ち上げ能力をもつ。過去にこれほど巨大な探査機が打ち上げられたことはないが、決して不可能な大きさではなく、またフェアリングにも収まる。

なにより重要なのは、打ち上げられる探査機の質量もさることながら、"直接"送り込めるというところである。

従来、大型の探査機を遠くの天体に送り込もうとした場合、目的地にたどり着くまでに、他の惑星をスイング・バイして速度をアシストしてもらったり、電気推進などの燃費が良いエンジンを使ったりして行くのが一般的だった。だが、どちらの場合も到着までに時間がかかり、その間に故障したり、科学観測をして成果が出るまで時間がかかったりといった欠点がある。

たとえば現在、NASAは木星の衛星「エウロパ」を探査する「エウロパ・クリッパー」(Europa Clipper)という探査機の開発を進めているが、通常のロケットで打ち上げた場合、スイング・バイを複数回行う必要がある上に、到着まで5年から7年以上かかる。

しかし、もしファルコン・ヘヴィを使えば、木星圏までほぼひとっ飛び、わずか3年足らずで行けると見積もられている。

• エウロパ・クリッパーの想像図 (C) NASA/JPL-Caltech

また、火星の地表に着陸し、石や砂などを持ち帰るサンプル・リターンを行おうとした場合、現在の技術では探査機の質量は6トン以上になる一方で、地球に持ち帰られるサンプルの質量はたった200gほどにしかならないという。

だが、これもファルコン・ヘヴィを使えば、たとえ6トン以上になっても打ち上げられるし、さらに大きな探査機に仕立てて、より多くのサンプルを地球に持ち帰ることも可能になる。

つまりファルコン・ヘヴィなら、大型の探査機を最も効率的かつ早く、目的地の天体に送り込むことができる。さらに、これまでの常識を超える、より大型の探査機や宇宙望遠鏡を打ち上げることもできる。もちろん開発費も増えるが、ファルコン・ヘヴィによる打ち上げ費が安価であることを考えれば、トータルで見るとそれほど大きな負担にはならない。

すでに、探査機「ニュー・ホライゾンズ」のチームを率いるアラン・スターン博士など、科学界からは「ファルコン・ヘヴィを使えばより宇宙探査が進むのではないか」という熱い視線が向けられている。

NASAの超大型ロケットに引導を渡すか

そしてファルコン・ヘヴィの世界最強ロケットとしての活躍の可能性は、有人の分野にも及ぶ。

現在NASAは、月や火星への有人飛行を目指して、超大型ロケット「スペース・ローンチ・システム」(SLS)の開発を進めている。打ち上げ能力は、初期型でファルコン・ヘヴィより少し大きい程度、エンジンなどを本格的にした構成だと、最大で2倍近い打ち上げ能力をもつ。

NASAではこの莫大な打ち上げ能力を使い、月や火星へ宇宙船を打ち上げたり、そのための前哨基地となる宇宙ステーションや、物資などを打ち上げたりといったことに使うことを計画している。

• SLSの想像図 (C) NASA

だが、これまで100億ドルを超える開発費を費やしているものの、開発は遅れており、打ち上げの見通しすらまだ不透明な状況にある。さらに、1回あたりの打ち上げコストが10億ドルにもなると予想されており、完成したとしても、そのコストが有人飛行計画や、NASA全体の足を引っ張ることになることは目に見えている。

そのため、NASAの前副長官であるロリ・ガーヴァー氏をはじめ、「SLSの開発を止めてファルコン・ヘヴィを活用すべきでは」という声が出始めている。

もっとも、SLSや、それに付随する宇宙船などの開発は、ボーイングやロッキード・マーティンなど大手企業が参画する巨大プロジェクトであり、多分に政治的な要素もあることから、そう簡単に打ち切られることはないだろう。またファルコン・ヘヴィはSLSよりも打ち上げ能力やフェアリングのサイズが小さいので、たとえばSLSでは1回で打ち上げられるものを、2回に分けて打ち上げることになるなど、計画の見直しも必要となる。

しかし、米国の宇宙計画ではなんどか(多くの場合政権交代と共に)、抜本的な改革や方針転換が行われたことを考えれば、今後そうした改革が行われる可能性もある。

ファルコン・ヘヴィという3本の矢が切り拓く未来

だが、当のスペースXやイーロン・マスク氏は、ファルコン・ヘヴィにそこまで執着していない。

というのも、スペースXはすでに、新型ロケット「BFR」の開発を始めているからである。BFRはファルコン・ヘヴィよりも大きく、それでいてファルコン9よりも安価で、人工衛星の打ち上げから人類の火星移住までなんでもできる、究極のロケットを目指している(BFRについての詳細は、過去記事「2024年、人類火星に立つ? - 進化したイーロン・マスクの「火星移民構想」を参照)。

• BFRの想像図 (C) SpaceX

BFRは早ければ2022年にも初打ち上げが可能になるという。つまりあと4年で、ファルコン9はもちろん、ファルコン・ヘヴィもお役御免になるかもしれない。

実際に今回の打ち上げ後の記者会見などでも、マスク氏はファルコン・ヘヴィを、あくまでBFRが完成するまでの"つなぎ"としか考えていないという態度で一貫している。たとえばファルコン・ヘヴィによる有人飛行は考えておらず、また第2段機体やフェアリングの抜本的な改良による打ち上げ能力の向上も、いまのところは考えていないとし、いずれも「BFRの開発が遅れた場合に検討する」としている。

実際のところ、BFRの開発が遅れる可能性は十分にあるし、むしろ予定どおり2022年に完成する可能性のほうが低い。バックアップとなるファルコン・ヘヴィも、これから信頼性が確立できるかはまだ未知数である。

しかしスペースXは、すでにファルコン9によって、ロケットの再使用とそれによる低コスト化をすでに実現した。そしてその技術で、ファルコン・ヘヴィという世界最強にして低コストなロケットを開発するという、これまで誰もなし得なかったことも実現した。その技術と経験が、BFRへつながることは間違いない。たとえ遅れても、完成にこぎつける可能性は高い。

マスク氏の放ったファルコン・ヘヴィという3本の矢は、誰もが宇宙に、そして月や惑星に行ける未来へ向けて突き進もうとしている。そしてその未来は、毛利元就の生きた時代から天下泰平の江戸時代に至る30余年よりも、はるかに早く訪れるかもしれない。

• BFRによる火星開拓の想像図 (C) SpaceX

参考

・Falcon Heavy | SpaceX
・The Europa Clipper Mission
・ROSCOSMOS LAVOCHKIN ASSOCIATION SPACE MISSIONS
・SpaceX could save NASA and the future of space exploration | TheHill
・With successful test fire, massive Falcon Heavy rocket is poised to boost space science | Science | AAAS