打ち上げ失敗から1年、「アンタリーズ」ロケットは再び輝く星になれるか

改良型アンタリーズ

アンタリーズの失敗原因をめぐって、ロケットを製造、運用するオービタルATK社と、エンジンを供給したエアロジェット・ロケットダイン社は、1年間ゆれ続けた。その最中の2014年12月にオービタルATK社は、まだ失敗の原因が確定していないにもかかわらず、AJ26の使用を止め、新しいエンジンに替えた「改良型アンタリーズ」の開発を進めると発表した。

ただ、オービタルATK社はもともと、AJ26の使用はいずれ止めるつもりだった。前頁で触れたように、AJ26は今から40年前に製造されたNK-33の在庫を使っている。つまり在庫限りということになるため、いつまでもAJ26を使い続けるわけにはいかない。そこでかねてより、別の新しいエンジンが模索されていた。

その新しいエンジンの候補はいくつかあり、たとえば米国の基幹ロケットである「アトラスV」に使われているRD-180や、ロシアの新型ロケット「アンガラー」に使われているRD-191などが挙がっていた。また、NK-33が再生産されるという話もあったため、もし昨年10月の失敗がなければ、引き続きAJ26/NK-33を使い続けるという選択肢もあったのかもしれない。

最終的に改良型アンタリーズで使用されることになったのは「RD-181」というエンジンである。このことが報じられたのは2014年12月ごろだったが、RD-181という型番と、それがアンタリーズで使われる可能性があるという話は、2013年ごろから出ていた。

RD-181

このRD-181エンジンの起源は、かつてソ連で開発された大型ロケット「エネールギヤ」の第1段(西側ではブースターと見なされている)に使われている「RD-170」というエンジンにまでさかのぼる。RD-170は燃焼室を4つもつエンジンで、世界で最も強力な推力を出せるエンジンのひとつである。

エネールギヤ・ロケットそのものは2回の打ち上げで運用を終えたが、RD-170の技術は受け継がれ、現在もウクライナ製の「ジニート」ロケットに使われている。また、燃焼室の数を半分の2つにした「RD-180」という派生型も開発され、米国へと輸出され、基幹ロケット「アトラスV」の第1段エンジンとして活躍している。さらに燃焼室が1つのRD-191は、ロシアの新型ロケット「アンガラー」に採用されている。

ロシアでは現在、そのRD-191から派生したRD-193というエンジンを開発しており、アンタリーズに採用されることになったRD-181は、このRD-191とRD-193からさらに派生したエンジンである。ただ、その正体については諸説あり、たとえばRD-191とRD-193では、エンジンの寸法や質量が変わっていることがわかっているが、RD-181の詳細についてはまだ不明な点が多い。

なお、アンタリーズが失敗した直後には、AJ26/NK-33がロシア製であることが批判材料にもなった。RD-181もロシア製ではあるものの、ただしAJ26/NK-33とは違い、ごく最近になって開発、生産された新しいエンジンであり、製造会社も違う。また、ほぼ同型のエンジンはこれまでにアンガラーの打ち上げで使われており、地上での燃焼試験も何度も行われていることから、信頼性もAJ26より高い。さらにRD-181はAJ26よりも推力(パワー)が大きいため、換装することでより多くの物資などを打ち上げられるようになるという利点もある。

ただ、形も推力も違うエンジンをそのまま載せ替えることはできないため、ロケット機体にも、エンジンの取り付け部分の設計を変えたり、より大きな推力に耐えられるよう補強するなどの改修が必要となる。

2015年11月現在、RD-181はすでに米国に輸入され、またエンジン取り付け部分の改修も行われ、装着する作業が完了している。なお、AJ26はエアロジェット・ロケットダイン社による改修を経由して供給されていたが、RD-181はオービタルATK社が、製造しているNPOエネルガマーシュから直接輸入する形となる。

今後、2016年の初頭ごろにRD-181を装着したアンタリーズの地上燃焼試験が行われる予定で、同年3月ごろにも実際に打ち上げられることになっている。また失敗によって損傷した発射施設の修復も進められ、すでに完了している。

また、第1段を拡張し、RD-181のもつ性能をフルに発揮できるようにした「アンタリーズ300」シリーズの開発も進められているが、登場は当面先のこととになる予定である。

改良型アンタリーズ登場まではアトラスVがつなぎに

ところで、アンタリーズが飛行停止している間も、国際宇宙ステーション(ISS)への物資の補給は行わなければならない。そこでオービタルATK社は、米国の基幹ロケットとして活躍中の「アトラスV」に、シグナス補給船の打ち上げを委託することにした。現在のところ、この打ち上げは今年12月3日に予定されている。

さらに搭載されるシグナスもこれまでと違い、「改良型シグナス」(enhanced Cygnus)となる。補給物資を搭載する部分の全長が延び、物資の搭載量が従来の2トンから、最大3.5トンにまで増え、それに伴い大型の太陽電池が搭載されるなどの改良も施され、より多くの物資をISSに届けることができるようになっている。

アトラスVは従来型アンタリーズよりも打ち上げ能力が大きいため、この改良型シグナスの最大能力である、3.5トンいっぱいの補給物資を運ぶことができる。またアンタリーズも改良型によって同等の打ち上げ能力になるため、今後はこの改良型シグナスが主流となる。

オービタルATK社はまた、今年8月にアトラスVによるシグナスの補給船をもう1回分発注し、2016年中に打ち上げることを計画している。これにより、仮に改良型アンタリーズの開発が遅れたり、あるいは打ち上げに失敗したとしても、シグナス自体は飛び続けることができるようになる。

宇宙開発の商業化の先駆、立て直せるか

米国の宇宙産業を振興させるために始まった、民間企業にISSへの物資補給を任せるCOTS計画は、2014年10月のアンタリーズの失敗、そして今年6月のファルコン9の失敗により、大きなつまずきを経験することになった。

もちろん、こうした失敗が起こることを前提に計画は立てられており、実際にISSから食料や酸素がなくなるといった事態にはならなかったものの、一方で「本当に民間に任せて大丈夫なのか」という声が少なからず上がり、事実アンタリーズは1年以上の飛行停止となり、ファルコン9も失敗からすでに半年が経過しようとしているなど、COTS計画は大きな打撃を受けている。

しかし、アンタリーズはエンジンを改良して再起を図りつつあり、またファルコン9も大幅な改良が加えられた新型機が登場しようとしている(詳細はいずれまた解説したい)など、両社の歩みは止まることを知らない。この機敏さは民間企業ならではであり、また1度や2度の失敗では倒れない強靭さは、米国において民間主導の宇宙開発が着実に根付きつつあることを示している。無事にこの失敗から立ち直ることができれば、その経験はさらに両社を強くするだろう。

もちろんこの先、彼ら以外の宇宙を目指す会社が、あるいは両社が再び、今回のような悲劇を経験することは起こりうる。けれども、そうした苦難を乗り越えた先にこそ、人類の本格的な宇宙進出が待っているのである。

参考

・https://www.orbitalatk.com/flight-systems/space-launch-vehicles/
antares/docs/FS007_06_OA_3695%20Antares.pdf
・http://www.orbitalatk.com/news-room/insideOA/AntaresUpdate/default.aspx
・http://spacenews.com/orbital-sciences-orders-rd-181-engines-for-antares-rocket/
・http://edge.media-server.com/m/p/xysbr6si/lan/en
・http://www.thespacereview.com/article/2744/1