もうすぐ打ち上げの強化型イプシロン、デザインに込められた想いとは?

宇宙航空研究開発機構(JAXA)は11月24日、イプシロンロケット2号機に関する記者説明会を開催し、初号機(試験機)からの変更点や、現在の状況などについて説明した。イプシロンの打ち上げは、2013年9月以来、約3年ぶり。ジオスペース探査衛星「ERG」を搭載し、12月20日に内之浦宇宙空間観測所より打ち上げられる予定だ。

強化型イプシロンとは?

イプシロンロケットは、全段固体の3段式ロケットである。第1段としてH-IIAロケットの固体ロケットブースタ(SRB-A)を採用することで低コスト化を実現。大きな特徴は、「モバイル管制」「自律点検」といった新技術を搭載したことで、これにより、ロケットの打ち上げシステム全体をシンプル・コンパクトにすることを目指す。

2号機は「強化型イプシロン」の初フライトとなるもので、試験機とは外観がやや異なる。直径は2.6mで変わらないものの、全長は24.4mから26.0mへと、1.6m延長。打ち上げ能力(太陽同期軌道)は、450kgから590kgへと、3割ほど向上する。

JAXAの森田泰弘・イプシロンロケットプロジェクトマネージャは、強化型の開発について「ロケットのコンセプトで重要なのは、機体と設備と運用。試験機では設備と運用を効率的に変えた一方で、機体は既存技術を最大限活用して大きく変えていなかった。今回の2号機では機体そのものを改革し、高性能・低コストな技術に挑戦した」と説明する。

大きく改良されたのは第2段だ。試験機では、M-Vロケットの第3段モーター「M-34」をベースに改良した「M-34c」が使われていたが、2号機は新開発の「M-35」に変更。直径を2.2mから2.6mに大型化、推進剤の量が10.7トンから15.0トンに増えたことで、より重い衛星を搭載できるようになった。

※昨年12月に実施したM-35の燃焼試験については、現地で取材を行ったので以下のレポート記事を参照していただきたい。

• 【レポート】新しく生まれ変わったイプシロン…「強化型」では何が変わったのか

試験機では、第2段はフェアリング内に格納されていたのだが、この大型化により、第2段は外部に露出し、その上にフェアリングを乗せる形に変更された。第2段が抜けたぶん、フェアリング内の衛星搭載スペースが広くなり(高さ4.7m→5.4m)、より大きな衛星にも対応することが可能となっている。

今後の開発ロードマップ

以上の2点が大きな変更点だが、そのほか、細かな改良もいくつか実施されている。たとえば機体構造では、「第1段機器搭載構造」(B1PL)がアルミ製のスキンストリンガー構造から、CFRPスキン/アルミハニカム構造に変更。形状がシンプルな円筒形になり、軽量化とともに、製造性が大幅に向上した。

またコンポーネントでは、第2段と第3段に搭載される「電力シーケンス分配器」(PSDB)の小型・軽量化を行った。試験機では実績のある機械式リレーを採用していたが、強化型では半導体リレーに変更。これにより、重量は20kgから10.6kgに半減した。

PSDBは点火に使われる装置で、極めて高い信頼性が求められる。こうした場所は特に新しいものに変えにくいのだが、試験機からの3年で信頼性の問題をクリアし、搭載に漕ぎ着けた。「低コスト化のためには、アビオニクスの部品をどんどん最新のものに置き換える必要がある」(森田プロマネ)とし、今後も改良に取り組んでいくとのこと。

イプシロンには、固体3段の「基本形態」に加え、小型の液体推進系「PBS」を追加した「オプション形態」がある。固体ロケットは特性上、軌道投入精度は液体ロケットよりも不利であるが、最終段にPBSを乗せることで、液体並みの精度を実現する。2号機は基本形態、3号機はオプション形態で、この2機を打ち上げて強化型の開発は完了となる。

なお試験機の形態での打ち上げは1回だけで終了となり、以降は当面、強化型が使用される見込み。強化型は打ち上げ能力を向上しつつ、コストについては試験機と同等であるため、あえて試験機を使う理由はないからだ。2号機の打ち上げコストは50億円(安全管理5億円を含む)。今後、コストは段階的に削減していく計画だ。

ただ、2020年にはH-IIAロケットの後継機となるH3ロケットが完成する予定で、それに伴い、第1段にしていたSRB-Aが利用できなくなる。その段階で第1段をH3の固体ロケットブースタ(SRB-3)に切り替える必要があるため、今回の強化型も使われるのは数年間だけということになるだろう。