ispaceは7月30日、同社が主導する民間月面探査プログラム「HAKUTO-R」について情報を更新、最初のミッションで使用するランダー(月着陸機)の最終デザインを公開した。同時に、実施時期の延期も明らかにされており、2022年に打ち上げられる予定だという。使用ロケットは米SpaceXのファルコン9で変更は無い。
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「HAKUTO-R」ミッション1のランダー (C)ispace
前デザインから大幅に変更
同社は、月面への低コストで定期的な輸送プラットフォームの構築を目指しており、初フライトとなる「ミッション1」で月面への軟着陸を行い、次の「ミッション2」では搭載したローバーによる探査も実施する計画。今回公開されたのは、最初のミッション1で使用するランダーの最終デザインである。
ランダーのサイズ(着陸脚の展開時)は、幅2.6m、高さ2.3m、重さは340kg(推進剤を含まないドライ重量)。2018年9月に発表した前デザインでは、幅4.4m、高さ3.5m、重さ350kg(同)だったので、よりコンパクト・低重心になったことが分かる。これは、月へ向かう軌道を工夫して推進剤の消費を最小化、タンクを小型化することで実現した。
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これは前回の会見で公開されたモックアップと、ispaceファウンダー&代表取締役の袴田武史氏
月へは、直行すれば3日で行くことも可能だが、減速のために多くの推進剤が必要となる。これに対し、HAKUTO-Rのランダーは、ロケット上段によって月遷移軌道へ投入された後、最初の接近時には周回軌道に入れずに通過。スイングバイで重力の影響が弱くなるところまで離れ、太陽の引力を利用しながら軌道を変える。
月までの旅程は3カ月ほどと長くなってしまうものの、推進剤は1050kgから700kgへと3分の2まで削減、機体の小型化や低コスト化を実現した。このWSB(Weak Stability Boundary)と呼ばれる領域を利用する低エネルギーの遷移軌道は、過去、工学実験衛星「ひてん」で技術実証が行われたほか、こうのとり後継機「HTV-X」でも採用が検討されている。
HAKUTO-Rのランダーには、約30kgのペイロードが搭載可能。格納スペースがランダー上部2カ所にあるほか、ランダーの上面を活用して、科学観測機器を設置することもできる。ミッション1では、日本特殊陶業の全固体電池など、科学探査や技術実証の機器を運ぶ計画で、現在は残り数kg程度の最終積載枠を調整しているところだという。
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月面に着陸したHAKUTO-Rランダーのイメージ (C)ispace
同社は昨年、ミッション1の実施時期を2020年半ばから2021年後半に遅らせたばかりだが、推進剤タンクでミッション運用に支障をきたす可能性があるリスクが見つかったため、今回、さらなる延期を決めた。
現在、ランダーはSDM(構造モデル)を開発したところだ。今後、9月までにCDR(詳細設計レビュー)を終え、STM(熱構造モデル)の製作・試験に着手。2021年に入ってから、実際に月に行くFM(フライトモデル)の部品を組み立て始め、各種環境試験を実施した後、米国へ輸送する計画だ。
HAKUTO-R代表の袴田武史氏は、以下のようなコメントを寄せている。
「ようやく、実際に月に着陸するランダーのデザインが完成しました。チーム一丸となって開発を進めてきたランダーが形になることは本当に嬉しいですし、HAKUTO-Rのパートナー企業の皆様をはじめこれまでご支援いただいたすべての皆様に感謝申し上げます。一方で、課題も見つかり、ミッションを成功させるために、スケジュール変更を決断しました」
「これまでも多くの困難がありましたが、多くの人の力で、諦めずに現実解を見出して実行し、それらを乗り越えてきました。これからもさらなる困難が待ち受けているかもしれませんが、応援してくれている人、荷物を預けていただいたお客様のため。打ち上げを楽しみにしてくれたみなさんにはお待たせしてしまいますが、我々はHAKUTO-Rプログラムを成功させ、絶対に月に行きます」
ランダーに搭載される様々な技術
同日、ispaceが公開した動画と画像から、このランダーがどういうものになるのか、少しずつ分かってきた。以下、紹介していこう。
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巨大な1枚絵に文字がびっしり。ガチだ。元サイズの画像はこちらからダウンロードできます (C)ispace
ispaceが公開したHAKUTO-Rランダーのミッション1の新しいイメージ動画
ミッション1の新しいイメージ動画
まず構体は、角が取れた直方体のような形状をしている。驚くのは、ここにCFRP製のモノコック構造を採用していることだ。通常であれば、主構造はアルミとなるところなのだが、CFRPなら大幅な軽量化が可能で、その分、ペイロードの搭載量を増やせるなど、様々なメリットがある。
同社は、前プロジェクト「HAKUTO」のローバーでもCFRPボディを採用していた経験があるとはいえ、ランダーとしてはかなりチャレンジング。そのため設計は難航し、強度不足が前回の延期の原因にもなったりしたが、実現すればかなり画期的と言えるだろう。
ランダーの底面には、中心に軌道制御用のメインエンジンがあり、その周囲に6基の補助エンジンが見える。補助エンジンはメインエンジンの推力を補うほか、姿勢制御にも活用する。推進剤は、ヒドラジンと四酸化二窒素という、宇宙では定番の組み合わせ。なお推進系は、実績のあるアリアングループのスラスタを採用しているとのこと。
そのほかボディには、1液式の姿勢制御スラスタも搭載。これは上下に4基ずつ、計8基が設置されているようだ。
前デザインと比べ、大きく変わったのは着陸脚だ。推進剤タンクが小型化したことで、本体サイズは上下方向に短くなっており、着陸脚もよりコンパクトでシンプルなデザインとなった。4本ある着陸脚の内部には、アルミ製のハニカムメッシュが入っており、これが潰れることで、着地時の衝撃を吸収、ランダー本体とペイロードを守る仕組みだ。
なお着陸は、センサーで月面までの距離などを計測しつつ、自律制御で行う。このときのGNC(航法誘導制御)システムには、アポロ計画での実績があるDraper研究所が協力している。またランダーには、バスシステムとして、自社開発の4Kカラーカメラも搭載。無事月面に到着したときには、鮮やかな映像を送ってきてくれるはずだ。
余談ですが……
ところでこの日、同社は成田空港にてランダーのSDMモデルをプレスに公開する予定だったのだが、会見の開始直前、関係者内に新型コロナウイルス感染者の濃厚接触者がいる可能性が高いことが分かり、記者会見を中止していた。いつものように実物の写真をたくさんお伝えしたかっただけに、残念ではあるが仕方ない。
このランダー開発には、米国のDraper研究所などが関与。社内には外国人スタッフも多い国際的なチームになっており、新型コロナウイルスによる往来の制限は痛手だ。今回の延期にはあまり関係ないそうだが、打ち上げ地でもある米国での感染拡大は収まる気配が無く、今後の動向が気になるところだ。
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成田空港まで行ったものの、位置情報ゲーム『ドラクエウォーク』のお土産だけゲットして帰ってきました……
