米空軍の無人スペースシャトル「X-37B」とは?

2014年10月17日、米国カリフォルニア州にあるヴァンデンバーグ空軍基地に、米空軍の無人宇宙往還機「X-37B」が着陸した。OTV-3と名付けられたこのミッションは、2012年12月11日にロケットで打ち上げられ、実に674日もの間、宇宙空間に滞在し続けた。

X-37Bのミッションは今回で3回目となったが、宇宙空間でどのようなことを行っているのか、その詳細は謎に包まれている。

本稿では、X-37Bの概要から、開発と運用の歴史、またその推測されるミッション内容について解説するとともに、その目的を巡り、巷にあふれる様々な憶測や噂について検証したい。

X-37Bの概要

X-37Bは米空軍が運用する無人の宇宙往還機で、米国の航空宇宙大手ボーイングが製造した。また開発は、同社の先端技術の研究開発チームであるファントム・ワークスが手がけている。

よく「米空軍のスペースシャトル」や「小型スペースシャトル」とも呼ばれ、確かに見た目はスペースシャトルのオービターを小さくしたように見え、またオービターと同じようにに、X-37Bもメンテナンスをしたうえで、繰り返し再使用ができるように造られている。

その一方で、X-37Bは完全に無人で飛行するように造られており、垂直尾翼は2枚のV字翼を採用している。また打ち上げも、普通の人工衛星と同じように既存のロケットの先端部分に搭載されて行われるという違いもある。

機体の寸法は全長が8.8m、全高が2.9m、翼幅は4.5mで、打ち上げ時の質量は4,990kgとなっている。ちなみにスペースシャトルのオービターは全長が37m、全高が17m、翼幅は24mもあり、打ち上げ時の質量は最大で100,000kgを超える。

外観に目を移すと、黒と白と灰色に分かれており、この辺もまたスペースシャトルとそっくりだ。黒い部分はシリカ製セラミックの耐熱タイルが張り巡らされており、大気圏再突入時の高熱から機体を保護する。また翼の前縁など、特に温度が高くなる部分にはTUFROC(タフロックと読む)と呼ばれる新開発のセラミック・タイルが使われている。また胴体や主翼の上面などはそれほど高温にはならないため、耐熱タイルではなく耐熱素材で造られたブランケットが使われている。白と灰色に分かれているのは用いられている素材が異なるためだ。

X-37Bの背中に当たる部分には、実験機器などを搭載できるペイロード・ベイがある。その広さは米国では良く「ピックアップ・トラックの荷台と同じサイズ」と例えられている。一方、スペースシャトル・オービターのペイロード・ベイは、X-37Bがまるごと2機入ってしまうほどの広さがある。

ペイロード・ベイには太陽電池パドルが折り畳まれた状態で搭載されており、軌道上で展開し、機体を動かすための電力を生成している。この太陽電池はガリウムとヒ素を原料としたもので、変換効率が高いという特長を持つ。またリチウムイオン電池も搭載している。ちなみにスペースシャトルは太陽電池を積まず、燃料電池のみで電力をまかなっていた。

そして機体の後部には、軌道変更や、軌道から離脱する際に使用するスラスターを1基装備している。推力は700N級で、飛行中の総デルタV(燃料を使い切るまでに、どれだけスピードを変化させられるかという数値)は3.1km/sほどと推定されている。

エンジンの形式や使用している推進剤には諸説あるが、ヒドラジンを触媒に反応させる1液式(Monopropellant)ロケットであるという説が有力だ。ちなみに計画当初は、過酸化水素とケロシン系燃料のJP-8を使うことが検討されていたが、信頼性の点から却下された模様だ。ただ、性能は良いため、いずれ搭載することになる可能性もある。

ただ奇妙なことに、このスラスターは機体の中心から右側にずらして搭載されている。理由は不明だが、例えば機体後部のレイアウトの都合で、ずらさなければスラスターが搭載できなかったとか、そもそも機体の重心に偏りがあり、あえてずらしているといったことが考えられよう。

またヒドラジンは毒性が高いため、X-37Bの着陸後にはまず、分厚い防護服を着込んだ作業員によって燃料やガスの抜き取り作業が行われる。その光景はさながら、異星人の乗り物に名もなき脇役が恐る恐る近づいてく、SF映画のワンシーンのようだ。

軌道上で活動できる期間は、カタログスペックでは270日間とされている。だが、後述するとおり、実際はその2倍以上もの間活動することが可能だ。また活動できる軌道の高度は200kmから925kmほどとされる。

X-37Bはこれまでに2機が製造され、1号機が2回、2号機が1回飛行している。両機に違いがあるかどうかは不明だ。少なくとも外見から目立つ変化は見受けられないが、細かな点で改良が加えられている可能性はあろう。

(次回は10月22日に掲載します)