宇宙ステーションの建造と運用を担う新型ロケットと補給船も並行開発

11月18日14時59分(日本時間)、景海鵬宇宙飛行士と陳冬宇宙飛行士の2人が搭乗した有人宇宙船「神舟十一号」が、地球への帰還に成功した。神舟十一号は今年10月17日に打ち上げられ、その約1カ月前に打ち上げられていた宇宙ステーション試験機「天宮二号」にドッキング。2人の宇宙飛行士は天宮二号の中に入り、30日間にわたる宇宙滞在をこなした。

第1回では中国の有人宇宙開発の歩みと、神舟宇宙船について紹介した。第2回では天宮一号と二号、神舟十一号について解説した。

こうした神舟宇宙船の運用や、宇宙ステーションの試験機の開発、試験などと並行して中国は、将来の大型宇宙ステーションを打ち上げるための新しい超大型ロケットと、物資を補給する新しい補給船の開発も着々と進めている。

中・大型ロケット「長征七号」と超大型ロケット「長征五号」

中国が2020年代に実現を目指す大型宇宙ステーションの各モジュールの大きさは、これまで中国が運用していた「長征二号」ロケットでは到底打ち上げられない。

そこで中国は2001年、新たに超大型ロケット「長征五号」を、さらにその後には長征五号から派生した中・大型ロケット「長征七号」、同時に派生した小型ロケット「長征六号」を開発することを決定した。

もちろん、中国は宇宙ステーションの建造のためだけに新しいロケットの開発を始めたわけではない。現役の長征二号、三号、四号ロケットは設計が古く、扱いづらく、また打ち上げ能力も時代に追いつかなくなりつつある。宇宙ステーションや大型の月・惑星探査機を打ち上げるための超大型ロケットが欲しいという要求はあっただろうが、何よりもまずは中国が保有するロケットすべてを刷新する必要があったのである。

ただ、小型から超大型まで、さまざまな打ち上げ能力をもったロケットを3機種、それも同時期に並行して開発するというのは過去に例がない。しかし中国はそれをやり遂げ、長征六号が2015年9月に、長征七号は今年6月25日に、そして長征五号は11月3日に、それぞれ初打ち上げに成功している。

この3機種の特長は、ロケット・エンジンや機体などを出来る限り共通化していることにある。これにより大量生産による低コスト化、信頼性の向上を図っており、また3機種を同時に開発できた理由でもある。またエンジンは、開発は難しいものの、高い性能が出せる仕組みを採用している。この仕組みはこれまでソヴィエト連邦でしか開発できなかったもので、中国のロケット技術が高い水準に達していることを証明している。

さらに、長征五号と七号を打ち上げるために、中国は南シナ海の海南島に新しいロケット発射場まで建設した。

長征五号は地球低軌道に最大で25トンという強大な打ち上げ能力をもつ。これは現在世界で最も強力な打ち上げ能力をもつ米国の「デルタIV」ロケットに次ぐ打ち上げ能力で、ロシアの「プロトンM」ロケットや欧州の「アリアン5」ロケットよりも大きい[*1]。これだけあれば宇宙ステーションの打ち上げには十分である。

長征七号は装着するブースターの本数などを変えることで、地球低軌道に約3トンから、静止トランスファー軌道に約6トンまで、すなわち中型から大型ロケットまで、打ち上げ能力を柔軟に変えることができる。これは現行の長征二号、三号、四号がもつ能力のすべてをカバーしてあまりあるほどで、今後の中国の衛星打ち上げのうち、約80%を担う主力ロケットになるという。また、有人宇宙船の打ち上げも、いずれは神舟の後継となる新型宇宙船の登場と共に長征七号が担うことになるとされ、長征五号と並んで今後の中国の有人宇宙活動を支える鍵となる。

「長征七号や新しい発射場などの詳細については、連載「生まれ変わる中国の宇宙開発 - 新たなロケット・宇宙船・発射場が揃い踏み」をご参照ください。

次の一手は新型無人補給船の打ち上げ

中国はさらに、宇宙ステーションの運用に向け、新型の無人補給船「天舟一号」の開発も進めている。

天舟一号は、天宮一号、二号をもとに開発されている補給機で、その内部には、水や食料、実験機器、酸素などの補給物資を搭載し宇宙ステーションに補給することができる。目的はISSに物資を運んでいるロシアの「プログレス」や日本の「こうのとり」などと同じである。

特筆すべきは、ドッキング先の宇宙ステーションに対して燃料の補給を行える能力をもっていることだろう。同様の能力は、ロシアのプログレス補給船、欧州の補給機「ATV」くらいしかもっていない。ただ、日米の補給船がそうした能力をもっていないのは、もともとの設計、運用の考え方や、ドッキング・ポートの都合などで、端的に言えば"ISSにおいては行う必要がない"ためであり、将来に向けた研究・開発は行われている。

天舟一号は2017年4月ごろの初打ち上げが予定されており、神舟十一号の帰還後も軌道を回り続けている天宮二号へのドッキング試験を行う。打ち上げには前述した長征七号が使われる。天舟一号は天宮一号、そして二号とほとんど同じ形、寸法をしているため、両者がドッキングすれば、同型の宇宙機が2機つながっているように見えることになろう。

ちなみにロシアのプログレス補給船はソユーズ宇宙船を改造したものだが、中国が同じように神舟を無人補給船にしなかったのは、おそらくより多くの物資搭載能力を欲したためだろう。また、機体が共通しているということは、天宮一号、二号の運用実績はそのまま、天舟一号の試験も兼ねることになる。

すなわち、中国は天宮一号、二号の運用を通じて、将来の大型宇宙ステーションの開発、運用に必要な技術や経験だけでなく、新しい補給船も同時に手に入れたのである。これは大型で本格的な宇宙ステーションを造るということが、決してはったりではなく大真面目であり、また機体設計を流用するなど、無駄の少ない最適化された計画に沿って進められていることを表している。

(第4回へ続く)

【脚注】

*1: それぞれのロケットは打ち上げ場所などの条件が違うため、打ち上げ能力を簡単に比べることは難しい。

【参考】

・http://www.cmse.gov.cn/module/download/downfile.jsp?classid=0&filename=1609141817116362147.pdf
・http://www.cmse.gov.cn/art/2016/11/18/art_18_31353.html
・http://www.calt.com/n482/n742/c6818/content.html
・CHINA MANNED SPACE - Cargo Vehicle System
　http://en.cmse.gov.cn/col/col972/index.html
・Tianzhou - China Space Report
　https://chinaspacereport.com/spacecraft/tianzhou/