宇宙航空研究開発機構(JAXA)は2015年4月10日、「新型基幹ロケット」の開発状況について発表し、ロケットや射場施設に関する概要の最新情報を公開した。

新型基幹ロケットは、現在運用されているH-IIAロケットやH-IIBロケットの後継機として、さまざまな人工衛星や探査機などの打ち上げを担う。初打ち上げは2020年に予定されている。

今回は新型基幹ロケットの概要や、これまでの経緯、今後の課題などについて、全3回に分けて紹介したい。

新型基幹ロケットの想像図 (C)JAXA

新型基幹ロケットとは

新型基幹ロケットは、JAXAと三菱重工が中心となって開発が行われている大型のロケットだ。一部のメディアでは「H-III」と呼ばれたりもしているが、公式にはまだ決まっていない。

初打ち上げは2020年度に予定されており、いずれは、現在運用されているH-IIAロケットやH-IIBロケットの後継機として、地球観測衛星や情報収集衛星、科学衛星や惑星探査機などの打ち上げを担うことになっている。

H-IIAはこれまでに28機が打ち上げられ、そのうち27機が成功し、さらに直近の22機は連続成功を続けている。また、H-IIAを基に開発されたH-IIBは4機中4機すべてが打ち上げに成功しているなど、高い実績を築いており、ロケットとしての信頼性も確立されつつある。であれば、このままH-IIA、H-IIBを使い続ければ良いのではと思われるかもしれないが、そうはいかない事情がある。

JAXAや三菱重工では、この新型基幹ロケットの開発目的について、「自律性の確保」と「国際競争力のあるロケットと打ち上げサーヴィスを持つこと」の2点が挙げられている。

「自律性の確保」とは、他国に頼ることなく、日本だけの力でロケットを打ち上げる能力を持ち続けるということだ。そのためにはH-IIAやH-IIBを使い続けるだけではなく、ロケットを造る技術を、新しい世代の技術者に継承していかなければならない。

H-IIAはゼロから新規に開発されたわけではなく、先代のH-IIを改良したロケットだ。H-IIBもH-IIAの改良型であり、新開発された要素はさらに少ない。H-IIの開発は1980年代から始まっており、当時現役だった技術者たちは、そろそろ現場を離れる時期にきている。

技術とは、設計図や部品だけあれば良いというものではなく、人の知識や経験といった要素も欠かせない。それらが継承されないと、いずれ日本から大型の液体燃料ロケットを造る技術が失われてしまうことになる。そこで、H-II開発の経験を持つ人たちが現役である間に新しいロケットを開発し、それを通じて彼らが持つ知識や経験を次の世代に伝えていこうというわけだ。

もうひとつの「国際競争力のあるロケットと打ち上げサーヴィスを持つこと」とは、言い換えると「安くて信頼性のあるロケットを造る」ということだ。H-IIAやH-IIBには、打ち上げ価格が高いという欠点がある。三菱重工は打ち上げ価格を公表していないが、H-IIAの標準型で100億円、商業用の静止衛星を打ち上げる際に使われる、固体ロケット・ブースターを4本持つH-IIA 204という構成であれば110億円ほどとされる。しかし他国では、H-IIAとほぼ同じ能力で価格は半額という安価なロケットが登場してきており、国内外の企業から人工衛星の打ち上げを受注する際に不利な状態が続いている。そこで新型基幹ロケットの打ち上げ価格はH-IIAの約半額を目指すとされている。

また、H-IIAの打ち上げ能力には、目標の軌道によってやや過剰であったり、また逆に不足していたりという問題がある。

H-IIA標準型では太陽同期軌道に4t、最大構成では静止トランスファー軌道に6tの打ち上げ能力を持つ。

太陽同期軌道は、地球を南北に回り、なおかつ太陽光の差し込む角度が一定となる軌道で、地球の観測に適しているため、地球観測衛星や偵察衛星がよく打ち上げられている。ただ、日本の地球観測衛星である「だいち2号」や情報収集衛星は約2tほどしかなく、H-IIAの4tという打ち上げ能力はやや過剰である。

もうひとつの静止トランスファー軌道というのは、通信衛星などの静止衛星が打ち上げられる静止軌道の、ひとつ手前の軌道のことだ。多くのロケットは静止軌道に衛星を直接投入することができないため、この静止トランスファー軌道に衛星を投入している。静止衛星の質量は、小さいものでは2tほどだが、大きいものであれば7tもある、H-IIAの最強型でも打ち上げられない衛星が出てきている。

つまり、H-IIAよりも価格を下げつつ、打ち上げ能力を各軌道に合わせて最適にしたロケットが必要となっているのだ。

これまでの経緯

H-IIAの後継機を造るという話は、JAXAが設立された2003年の時点ですでに持ち上がっていた。しかし、その直後の同年11月29日にH-IIA 6号機の打ち上げが失敗し、新型ロケットよりもまずはH-IIAの信頼性を高めることが優先されたこと、またそれと関連し、ロケット・エンジンやブースターの改良に力を注ぐことになったことにより、開発決定は先延ばしにされた。

その後もJAXA内で研究が続けられ、2012年度からは概念検討が行われた。2013年6月4日に新型基幹ロケットの開発を行うことが決定された。翌2014年3月25日には、開発を担う企業に三菱重工が選ばれ、2014年4月からロケットの概念設計が開始された。

そして2015年2月25日から3月11日にかけて、ロケットや地上設備などの各システムの技術仕様や基本設計以降の開発計画の妥当性について審査する「システム定義審査」が行われ、その結果「基本設計フェイズ」への移行は可能との判断が下された。続いて3月17日から19日にかけて開催された「プロジェクト移行審査」において、「システムの全体仕様が定義ができる段階にあること」が報告され、審議の結果、正式に「プロジェクト」に移行することが決定された。

2015年度に入った今現在、新型基幹ロケットのシステム全体としては「基本設計」を行う段階に入っている。また並行して、ロケット・エンジンやブースター、機体構造、電気系統などの、部品や要素単位の試験や、実際にロケットに搭載されるものの設計も2014年度から続けて行われている。さらに、新たに開発されるロケット・エンジンの試験を行うため、試験設備の改修も行われている。

(次回は4月23日掲載です)

参考

・http://www.jaxa.jp/press/2015/04/20150410_rocket_j.pdf
・https://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/514/514038.pdf
・http://www.jaxa.jp/press/2013/09/20130904_rocket_j.pdf
・http://www.jaxa.jp/press/2014/03/20140325_rocket_j.html
・http://www.jaxa.jp/projects/rockets/h2a/index_j.html