「安い、上手い、速い」ロケットを目指して

2014年度から開発が始まった、新型基幹ロケット「H3」。2020年度に試験機1号機が打ち上げられる予定で、現在活躍中のH-IIAロケットやH-IIBロケットの後継機となることが計画されている。

H3ロケットは宇宙航空研究開発機構(JAXA)と三菱重工業とが共同で開発を行っており、2015年度からはロケットの基本設計が始まっている。また7月2日には、それまでの「新型基幹ロケット」という呼び名に代わり、ついに「H3」という正式名称が与えられるなど、徐々にその姿が明らかになりつつある。

本連載では、H3の開発状況について、新しい情報などが発表され次第、その紹介や解説などを随時、お届けしていきたい。

第1回では、7月8日にJAXAが開催したH3ロケットに関する記者会見から、H-IIAロケットと現在の日本のロケット産業が抱えている問題について紹介した。今回はそうした背景を踏まえ、ではH3はどのようなロケットを目指すのか、その狙いについて見ていきたい。

H3ロケットが狙う場所

連載第1回で触れたように、現在のH-IIAロケットと、日本のロケット産業はいくつもの問題を抱えており、それらを抜本的に改革するために新しいロケット「H3」の開発が行われることになった。それでは、具体的にどのように変えれば良いのだろうか。

以下のグラフは、左が現状のロケットにかかっている予算、右がそれをどう変えねばならないかを示している。

現状のロケット予算は、情報収集衛星など政府関係の衛星打ち上げや、JAXAの地球観測衛星や技術試験衛星などの打ち上げにかかる費用と、発射場などのインフラの維持にかかる費用とによって、2分されている状況にある。

そこで今後は、これらにかかる費用を半減しつつ、それによって生まれた余剰予算を、宇宙開発利用の促進や将来への開発投資に充て、さらに国内外から人工衛星の商業打ち上げを受注することで利益も生み出すという、今までとは大きく異なる構造に転換していかなければならない。

この点は日本政府も認識しており、H3ロケットを造る根拠として、次の4項目が政府の政策として定められている。

• 自立性の確保。
• 国際競争力のあるロケット及び打ち上げサーヴィス。
• 官需をベース・ロードとし、その上で民需を獲得することで打ち上げ機数を確保することで、効果的に産業基盤を維持、向上させる。
• 商業市場で競争力のあるシステムとするため、プロジェクトに民間事業者が主体的に参画する。

H3ロケットのプロジェクト・マネージャーであるJAXAの岡田匡史さんは「この中でとても大事なのは、『民間事業者が主体的に参画』するという点です。我々としては、企業の人といっしょになってやっていかないと、事業としては成し遂げられないと思っています」と語った。

H3は顧客重視のロケット

JAXAではこれらを受けて、ではH3はどんなロケットにすべきなのか、ということについて、2年ほどかけて、需要分析や競合分析、そして直接お客さんの声を聞く顧客要望分析を行った。同様の分析は三菱重工も行ったという。

その結果、まず需要に関しては、今後の静止衛星の質量は3トン級から6トン級まで、どこか一点に集約されることなく幅広くなることが予測され、不確定であることがわかったという。つまり軽い衛星から重い衛星まで、まんべんなく対応できるようなロケットが必要ということだ。

競合分析では、第1回でも触れたように、H3が登場する2020年代には、世界各国でもさまざまな新型ロケットが登場する予定で、これらと対等に戦えるだけの性能や能力がなくてはならない。

顧客要望分析では、まず衛星会社がどのロケットを選ぶ指標として、最も重要視されるのは「打ち上げ価格」と「信頼性」であること、またそれに続いて重要とされるのが「打ち上げスケジュールの柔軟性や確実性」であることがわかったという。

また、現行のH-IIAに対しては、「信頼性は高いが値段が高い」、「H-IIAならではの強みがわかりにくい」、「顧客のほとんどが国(政府やJAXA)であり、商業打ち上げ市場では経験が乏しく、他のロケットと競合できない」といった、ネガティヴな評価があることもわかったという。

岡田さんはこれらを踏まえ、H3の狙いについて「私は『顧客の声』を実現することを第一としたロケットにしたいと考えています」と語る。前述の顧客要望分析にもあったように、衛星会社はロケットに対して「打ち上げ価格」と「信頼性」、そして「サーヴィス」を求めている。これに十分に応えられるロケット、そしてシステムにしたいという。

もう少しわかりやすい例えとして、岡田さんは「もし私の家内に説明するとしたら」と前置きした上で、以下の3点を挙げた。

• ずっと手軽に、ずっと安心して使えるロケット
• これからの宇宙利用を支えるロケット
• 世界中の人たちが使いたくなるロケット

ただ、これを実現するには、H-IIAを造ってきたような、これまでの開発体制では難しい。そこで、これまでのロケット技術を集大成しつつ、日本が得意とする分野の技術を融合させる開発を採るという。岡田さんは「今までのような『技術開発』ではなく、『事業開発』にしたい」と述べる。民間事業者である三菱重工が主体的に参加するのはそのためだ。

岡田さんは『技術開発』と『事業開発』の違いについて「(事業開発は)常にマーケティング(活動)をしながら開発をするという印象があります。衛星の需要動向がどう変わる、競合ロケットがどう動いている、そうしたことを常に見ながら開発している、という違いがあります」と語る。

またサブマネージャーの有田誠(ありた・まこと)さんは「今まではどちらかというと、コストは意識しつつも、性能をどれだけ良くするのか、ということに意識が偏っていたきらいがあったと思います。ただ、これまでH-IIAを30機近く運用する中で、運用というものには結構お金がかかるんだ、ということが、肌身に沁みてわかるようになりました。そこでH3では、ライフ・サイクル・コストや維持、運用といった点でも、完成した後にも世界と戦っていけるようなものでなくてはいけません。そうしたことを開発の段階から意識して取り込んでいく。それをJAXAやメーカーさんにも意識してもらって、チームとして一緒に取り組んでいくということをやります」と語った。

安い、上手い、速いロケット

では、その狙いをどう実現するのか。記者会見では次の3つが挙げられた。

1つ目は「抜本的なコスト低減」である。たとえばH-IIAの生産は、受注生産に近い造られ方をしている。つまり受注があって初めて生産が行われ、それが完成すれば次の受注が来るまで生産は止める、というやり方だ。これでは量産を重ねることでコストダウンさせる効果(量産効果)が見込めないし、現場の技術者の育成も途切れがちになってしまう。

そこでH3では、ロケット全体のシステムをモジュール化し、自動車や航空機のようなライン生産、つまり受注がなくても淡々と生産が行われるようなやり方を採るという。これは生産方法を見直すことだけに留まらず、在庫が溜まらないように、商業打ち上げなどの多く受注して打ち上げ回数を増やす努力をし、また迅速に次々と打ち上げができるようなロケットにする、ということでもある。

また、電子部品などに民生品を多く活用することでもコスト低減を図りたいとしている。

2つ目は「高い信頼性」である。H3の第1段に使われるロケット・エンジンには、H-IIAで使われていたものとはまったく違う仕組みを採用したものが使われる。詳しくは次回以降で触れるが、新しい開発手法も採り入れ、壊れにくい上に造りやすいことを目指したエンジンとなる。

また、ロケットの電子機器も、より壊れにくく、またもし飛行中にどこかが壊れても、他の機器によって補い合うことで、打ち上げそのものには影響が出ないようなシステム構成を目指すという。

そして3つ目が「柔軟なサーヴィス」だ。打ち上げを受注してから実際に打ち上げられるまでの期間を短縮することで、サーヴィスの迅速化を図り、またロケットの打ち上げ間隔を短くすることで打ち上げができる機会の拡大も目指すという。

つまり、安価で信頼性の高いロケットを、さまざまな新しい技術や開発手法によって造り、そして迅速に打ち上げる。H3はそんな「安い、上手い、速い」の三拍子が揃ったロケットになることを目指している。

では、これらのコンセプトを、どうやって実現に導くのか。次回はロケットの機体やエンジンなど、技術的な部分について見ていきたい。

(続く)

参考

・http://fanfun.jaxa.jp/jaxatv/files/jaxatv_20150708_h3.pdf
・http://fanfun.jaxa.jp/jaxatv/detail/5003.html
・http://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/514/514038.pdf