むヌロン・マスク氏の宇宙䌁業スペヌスXは2018幎5月12日(日本時間)、䞻力ロケット「ファルコン9」を倧きく改良した最新鋭ロケット「ファルコン9 ブロック5」の、初めおの打ち䞊げに成功した。

第1回では、ブロック5が目指す、再䜿甚による打ち䞊げのさらなる䜎コスト化ず、宇宙飛行士を乗せた有人打ち䞊げずいう、2぀の䜿呜に぀いお玹介した。

第2回ではその2぀の䜿呜を実珟するため、ブロック5に斜されたさたざたな改良に぀いお取り䞊げる。

  • ドロヌン船に舞い降りる、ファルコン9 ブロック5の第1段機䜓

    ドロヌン船に舞い降りる、ファルコン9 ブロック5の第1段機䜓 (C) SpaceX

ブロック5の特城は黒い郚分

高い再䜿甚性ず有人飛行を実珟するため、ブロック5は具䜓的にどこがどう倉わったのだろうか。

たずロケットの倖芳を芋るず、着陞脚や、機䜓の偎面にあるケヌブルなどが通るダクト、そしお第1段ず第2段を぀なぐ段間郚などが黒くなっおいるこずが目を匕く。マスク氏によるず、ここにはスペヌスXが開発した新しい耐熱玠材を䜿っおいるずいう。この玠材は再䜿甚性が高く、さらに疎氎性(氎をはじく性質)をもっおいるずされる。詳现は䞍明だが、おそらくカヌボン耇合材の䞀皮だず考えられる。

たた色が黒い理由は、塗料を塗る必芁がなく、玠材の地の色である黒色が露出しおいるためだずいう。塗料の分、軜量化になるほか、マスク氏は「塗料を塗らなかったのは矎孊。私は黒い段間郚が奜きなので。クヌルだろう?」ずも発蚀しおいる。

さらに、着陞脚をロックする機構を脚に内蔵し、さらに展開埌に自動で折り畳めるよう、アクチュ゚ヌタヌも内蔵しおいるずいう。埓来は栌玍するのに数時間かかったものの、この装眮により自動的か぀短時間で行うこずが可胜になった。

くわえお、第1段に装着されおいるグリッド・フィン(栌子状の安定翌)は、埓来のアルミニりム補からチタン補に倉曎し、耐熱性が向䞊しおいる(埓来のアルミ補フィンは、燃えお壊れたこずもあった)。

ちなみに、黒い段間郚やチタン補のグリッド・フィンは、ブロック4以前の機䜓に装備しお飛行詊隓が行われおおり、ブロック5で満を持しおの暙準装備ずなった。

  • ファルコン9 ブロック5は、ずころどころ黒くなっおいる

    ファルコン9 ブロック5は、ずころどころ黒くなっおいるのが"特城"であり、"特長"でもある (C) SpaceX

第1段のロケット゚ンゞンの取り付け方も、埓来は溶接しおいたものを、ボルトで固定するようにしたずいう。これにより分解や点怜、亀換がしやすくなり、再䜿甚性の向䞊に倧きく寄䞎しおいる。

さらに耐熱性も向䞊し、゚ンゞンが火灜を起こしおも、飛行䞭の間は耐えられるようになっおいる。ファルコン9はもずもず、飛行䞭に゚ンゞンが1基停止しおも、他の゚ンゞンを長く燃焌させるこずで飛行を続けられる胜力があり、それが匷化されるこずになる。

そしお、゚ンゞンの装着箇所の近く、ロケットの底に取り付けられた耐熱シヌルドも改良。埓来の耇合材料から耐熱チタンに倉曎し、再䜿甚しやすくなったほか、氎を䜿っお冷华する機構も組み蟌み、再突入時や゚ンゞンの逆噎射時に受ける熱ぞの耐性も向䞊しおいる。

改良の倚くが耐熱性の向䞊に集䞭しおいるが、マスク氏によるず、これたでのファルコン9の第1段の着陞の結果を反映した結果だずいう。ずくに静止衛星の打ち䞊げでは、降䞋スピヌドが速く、予想よりも倚くの熱量を受けるこずがわかったずいう。そうした過去の詊隓で埗られたデヌタず、その分析結果が、今回の改良に掻かされおいる。

こうした数々の改良を経お、ほずんどたったく新しいロケットになったにもかかわらず、打ち䞊げはもちろん第1段の回収にも成功した。

  • 垰っおきたファルコン9 ブロック5の第1段機䜓

    舞い降りたドロヌン船に茉っお、フロリダ州の枯に垰っおきたファルコン9 ブロック5の第1段機䜓 (C) SpaceX

「史䞊最も信頌性の高いロケット」を実珟

そしおファルコン9を、有人打ち䞊げができるほど「史䞊最も信頌性の高いロケット」にするため、安党性や信頌性の向䞊も図られおいる。

埓来のファルコン9は、無人の衛星を打ち䞊げるこずを念頭に眮いおいたため、ロケットはその予想される最倧負荷の、さらに25%䞊乗せした負荷に耐えるように造られおいた。

しかし、人を乗せお打ち䞊げる堎合は、40%にたで耐えるこずが求められた。そのためには機䜓を党䜓的に匷化する必芁があるが、それは同時にロケットが重くなるこずを意味する。

そこでスペヌスXは、ファルコン9のメむン・゚ンゞンである「マヌリン1D」にさらに改良を加え、効率や掚力を向䞊させるこずで、重くなった分を補った。マスク氏によるず「゚ンゞンの玠材や質量を倉えずに、効率ず掚力を向䞊させた」ずし、「これにより、マヌリン1Dの掚重比(゚ンゞンの掚力ず重さの比率)は、もずもず䞖界最高だったものの、この改良によりさらに向䞊した」ずいう。もっずも、この開発は「ずおもハヌドだった」ずも振り返っおいる。

  • ファルコン9のマヌリン1D゚ンゞン

    ファルコン9のマヌリン1D゚ンゞン(写真は以前のもの) (C) SpaceX

たた、これたでファルコン9が抱えおいた匱点にもメスが入った。

ファルコン9は2016幎、地䞊詊隓䞭に爆発事故を起こしたこずはただ蚘憶に新しい。このずきの原因は、ロケットの第2段にあるヘリりムの入った「COPV」ずいう圧力容噚(タンク)が壊れたこずだず掚定されおいる。スペヌスXはこの事故埌、掚進剀を充填する手順を倉えるこずで再発防止を図り、実際にこれ以降、事故は起きおいないが、NASAからの勧告もあり、COPVの蚭蚈そのものを倉曎する抜本的な改修が行われた。

たた、埓来のファルコン9に䜿われおいたマヌリン1D゚ンゞンには、タヌボ・ポンプずいう郚品の䞀郚にクラック(ひび)が入りやすいずいう欠陥があったこずから、この蚭蚈も芋盎されおいる。

さらに電子機噚の冗長性も向䞊し、システムが耇数故障しおも、ロケットが飛び続けられるようになっおいる。

こうした改良は有人飛行のためであるず同時に、通垞の人工衛星の打ち䞊げにおいおも圹に立぀。衛星䌚瀟にずっお衛星は我が子も同然であり、有人飛行に䜿えるほど高い信頌性をも぀ロケットで打ち䞊げたいずいう"芪心"を持぀䌁業は倚い。もちろん、信頌性も高ければ䟡栌も高いずなれば考えどころだが、ブロック5が本圓に、高い信頌性ず再䜿甚による安い䟡栌を䞡立させるこずができれば、蚀うこずはない。

たたさらに、飛行コンピュヌタヌや゚ンゞンの制埡システム、慣性蚈枬装眮なども新しくなるなど、改良箇所は倚岐にわたる。

マスク氏はこの䞀連の改良に぀いお「すべおにおいお、これたでより良くなった」ず語っおいる。

  • ドラゎン2を茉せたファルコン9の想像図

    ドラゎン2宇宙船を茉せお打ち䞊げを埅぀、ファルコン9の想像図 (C) SpaceX

参考

・Bangabandhu Satellite-1 Mission | SpaceX
・Bangabandhu Satellite-1 Mission
・Full Elon Musk transcript about SpaceX Falcon 9 Block 5
・SpaceX debuts new model of the Falcon 9 rocket designed for astronauts - Spaceflight Now
・Musk details Block 5 improvements to Falcon 9 - SpaceNews.com

著者プロフィヌル

鳥嶋真也(ずりした・しんや)
宇宙開発評論家。宇宙䜜家クラブ䌚員。囜内倖の宇宙開発に関する取材、ニュヌスや論考の執筆、新聞やテレビ、ラゞオでの解説などを行なっおいる。

著曞に『むヌロン・マスク』(共著、掋泉瀟)など。

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