宇宙航空研究開発機構(JAXA)とIHIエアロスペース(IA)は2020年6月12日、新型ロケット「イプシロンS」を開発すると発表した。商業ロケットとして衛星打ち上げビジネスへの参入も目指す。
イプシロンSは、小型ロケット「イプシロン」をもとに、H3ロケットとのシナジー効果により国際競争力を強化することを目的に新開発するロケットで、2023年の実証機打ち上げを予定している。
その名前についている"S"は、ひとつにはH3ロケットとのシナジー(Synergy)という意味があるが、そこにはさらに多くの意味と可能性が秘められている。
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イプシロンSの想像図 (C) JAXA
2023年にベトナムの衛星を載せ打ち上げへ
イプシロンSロケットは、日本の小型主力ロケット「イプシロン」をもとに開発される新型ロケットである。イプシロンは2013年に初めて打ち上げられ、これまでに4機の打ち上げにすべてに成功している。
イプシロンは当初から、段階を踏んで徐々に改良や改修が加えられることになっており、試験機(1号機)が打ち上げられたのち、第2段機体などを改良した「強化型イプシロン」が開発され、2号機の打ち上げから投入された。
そして、さらなる改良型として新たに開発されるのがイプシロンSである。イプシロンSは、強化型イプシロンをもとに、現在開発中の大型液体ロケット「H3」とのシナジー効果を発揮させ、国際競争力を強化することを目的としたロケットと位置づけられている。
JAXAは2016年度から開発の検討を始め、2019年5月にはIAが、ロケットのシステム開発を行うとともに、打ち上げ輸送サービス事業を主体的に展開する事業者として選定。そして今年3月に、JAXAのプロジェクト移行審査を経てプロジェクトへと移行された。
これを受け、6月11日にはJAXAとIAとの間で、「イプシロンSロケットの開発及び打上げ輸送サービス事業の実施に関する基本協定」が結ばれ、イプシロンSの開発および運用段階で担う役割などの基本的事項が定められた。
この協定は、両者が国内外の小型衛星マーケットに向けて、打ち上げ輸送サービス事業を展開する体制を構築し、宇宙輸送システムを自立的かつ持続可能な事業構造に転換することを目指すとし、ゆくゆくはイプシロンSの運用がIAに移管されることになる。これはかつて、JAXA(当時は宇宙開発事業団(NASDA))と三菱重工が開発したH-IIAロケットが、当初はJAXAが運用を担っていたものの、13号機から三菱重工に移管され、同社が打ち上げ輸送サービスを展開するようになったことと同じ流れである。
また同じ11日には、NECからベトナムの地球観測衛星「LOTUSat-1(ロータスサット・ワン)」の打ち上げを受託し、2023年にイプシロンSの実証機(1号機)によって打ち上げることも発表された。
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2013年9月14日に打ち上げられた、イプシロン試験機 (C) JAXA
イプシロンSのSは、シナジー(Synergy)のS
イプシロンSのSには、さまざまな意味が込められている。そのひとつが、H3ロケットと部品などを共通化するシナジー(Synergy、相乗効果)である。
現在開発中のH3は、固体ロケット・ブースター「SRB-3」を2基、ないしは4基装着して打ち上げられるが、イプシロンSはこのSRB-3を第1段に使い、両者を共通化する。
なお、現在の強化型イプシロンでは、H-IIAロケットの固体ロケット・ブースター「SRB-A」を使っているが、H3とイプシロンSのSRB-3はより共通化を進めるとし、ほとんど同じモーターを両方のロケットにフレキシブルに、たとえば製造途中にH3のブースターからイプシロンの第1段へ用途が変わったとしても転用可能なほどの共通化を図るという。
また、イプシロンSの第2段と第3段にもSRB-3の開発成果を活用し、推進薬も共通化。電子機器(アビオニクス)もH3と一部共通化する。さらに分離などに使う火工品や、射場施設設備も共通化。最上段に搭載する小型液体推進系「ポスト・ブースト・ステージ(PBS)」も一部部品を共通化し、衛星フェアリングもH3の断熱材や低コスト化技術を使うなど、多岐にわたる共通化を実施する
こうした共通化による相乗効果で、H3とイプシロンS両方の打ち上げコストの低減や、信頼性の向上を図る。
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2018年8月26日、種子島宇宙センターにおいて燃焼試験を行ったSRB-3 (筆者撮影)
さらに、イプシロンSはH3とは直接関連のない部分でも、従来の強化型から大きく変わる。最も大きな違いは第3段機体で、強化型では衛星フェアリングの中に収められていたが、イプシロンSでは第3段機体が大型化し、フェアリングの外に出るようになった。推進薬の搭載量も約2倍に増え、姿勢制御方法もスピン安定式から三軸姿勢制御方式になるなど、まったくの別物になっている。
これにより打ち上げ能力は、地球低軌道(高度500km、軌道傾斜角31.1度)に1400kg以上と、強化型から約200kg向上している。また、地球観測衛星などがよく打ち上げられる太陽同期軌道(高度350～700km)には600kg以上と、こちらも強化型から向上。さらにエクストラ目標として、太陽同期軌道(高度350km)へ800kg以上の衛星の打ち上げも目指すとしている。
また、強化型では固体3段式のみの基本形態と、その上にPBSを積んだオプション形態が存在していたが、イプシロンSではPBSを積んだ構成のみに一本化され、固体3段式のみの構成は廃止されることになった。
固体ロケットは一度点火すると推進薬がなくなるまで燃焼を止めることはできず、またスロットリング(推力の調整)もできず、さらに性能に個体差もあるといった理由で、軌道投入精度がどうしても落ちてしまう。
そこで、目標軌道にきわめて正確に投入しなければならないような衛星の打ち上げでは、臨機応変な制御が可能な液体ロケットのPBSを使い、第3段の飛行までに生じた軌道の誤差を修正していた。これがイプシロンSでは標準となり、あらゆる打ち上げにおいて正確な軌道投入が可能となる。
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強化型イプシロンとイプシロンSのシステム仕様の比較 (C) JAXA
