SpaceX、Starshipの新たなアプリケーションを公開

おそらく、SpaceX 社が、同社の巨大な新型宇宙船 Starship を使って人類を月や火星に着陸させたり、多数の Starlink 衛星や大型望遠鏡を宇宙に送ったり、さらには機器や人を高速で地上間輸送する計画があることをご存知でしょう。

SpaceXは、Starshipアーキテクチャの新たな用途を研究しており、NASAも専門知識を提供することになっています。技術開発はまだ初期段階ですが、この取り組みによってStarshipが商業宇宙ステーションに転用される可能性があり、NASAはこれに強い関心を示しています。国際宇宙ステーション（ISS）が2030年以降に廃止された後、低軌道に政府所有の研究施設を設置する計画がないためです。

NASAは先月、SpaceXを含む7つの民間企業との新たな契約を発表しました。商業宇宙能力のための協力（CCSC）プログラムは、約5～7年後にNASAを含む顧客に提供可能な、新興製品およびサービスの民間部門による開発を促進するために設立された取り組みです。

これは、NASAが2021年にナノラックス、ブルーオリジン、ノースロップ・グラマンを筆頭とする3つの業界チームと締結した資金提供契約とは別のものです。各チームはそれぞれ独自の商用宇宙ステーション構想に取り組んでいます。また、アクシオム・スペースという別の企業も、国際宇宙ステーションに追加される商用モジュールの開発についてNASAと契約を結んでおり、最終的には低軌道上の民間所有複合施設の中心となることを目指しています。

NASAは2021年、SpaceXによる宇宙ステーション開発の有償資金提供契約の入札を却下した。これは、SpaceXの長期ミッションを可能にするための生命維持システムの拡張計画や、ドッキングポートを1つにするという計画など、様々な問題に対する懸念を指摘したためである。NASAは、スターシップ宇宙ステーション構想を含む新たなCCSCの取り組みに資金を提供していないが、専門家による評価、教訓、技術、データといった技術的専門知識によって業界を支援する。

NASAは、SpaceXとの契約に加え、ブルーオリジンのニューグレンロケットで打ち上げられる軌道ミッション用の有人宇宙船開発計画に非財政的支援を提供すると発表した。また、NASAはノースロップ・グラマンの計画する宇宙ステーションと連携した低軌道上の有人研究プラットフォームの開発も支援する。

NASAが資金提供なしの契約に選んだ他の企業は、シエラ・スペースによるドリーム・チェイサー宇宙船の有人バージョンの提案、ヴァストによる民間所有の宇宙ステーションの構想、シンクオービタルによる宇宙での建設作業用の溶接、切断、検査、付加製造技術の開発計画、そして宇宙ステーションの外で作業する宇宙遊泳者を支援、または場合によっては代替する自律操縦ユニットに関する協力を行うスペシャル・エアロスペース・サービスである。

NASAの資金不足にもかかわらず、SpaceXとの新たな協力発表は、少なくとも大まかには、SpaceXがStarshipの今後の方向性の一つを示した。NASAは、Starshipの宇宙船に加え、DragonクルーカプセルやStarlinkブロードバンドネットワークなど、SpaceXの他のプログラムを含む「統合型低軌道アーキテクチャ」についてSpaceXと協力すると述べた。

NASAは「このアーキテクチャには、スーパーヘビー、ドラゴン、スターリンクによってサポートされる輸送および宇宙低軌道目的地要素としてのスターシップと、乗組員および貨物の輸送、通信、運用および地上サポートなどの構成機能が含まれています」と述べています。

まだ初期段階

SpaceXのスターシップ計画は、主に数十億ドル規模の民間資金によって推進されています。このロケットは、最終的には完全かつ迅速な再利用可能となるように設計されており、33基のエンジンを搭載したスーパーヘビーと呼ばれるブースターステージと、軌道への加速を行う上段（スターシップと呼ばれる）を備えています。宇宙に到達した後、スターシップは最大150トンのペイロードを展開するか、同じくスターシップの設計に基づいたタンカービークルによる燃料補給を受け、月や火星などのより遠い目的地への探査に利用することができます。

スターシップはステンレス鋼製で、高さ約50メートル、直径9メートルと、ボーイング747ジャンボジェット機の胴体よりも幅が広い。スペースXが軌道上燃料補給、スターシップ月着陸船、そして将来的にはスターシップを拠点とする宇宙ステーションの実証に進む前に、同社はスターシップを軌道に乗せる必要がある。4月に行われた最初のフルスケール試験飛行では宇宙空間に到達できなかったが、スペースXの幹部は得られた教訓に満足しており、今年後半に軌道近傍速度への到達を目指す次の試験飛行の準備を進めている。

NASAは、6月15日の協力協定の最初の発表から数週間後に公開された情報源選定文書の中で、SpaceXの宇宙ステーション構想に関する詳細を明らかにした。まだ不明なのは、SpaceXがStarshipの内部全体を加圧居住施設に変える構想を検討しているかどうかだ。この構想には、空の燃料タンクを宇宙飛行士、研究者、あるいは宇宙旅行者の住居に改造するために、軌道上での製造と組み立てに大きな進歩が必要となる。

一方、スターシップの乗組員室は既に大規模ですが、適切な生命維持システムを搭載することで、最終的には低軌道での長期滞在をサポートできるようになるかもしれません。また、非加圧実験用の外部取り付けプレートも搭載可能です。

NASAの商業宇宙飛行部門を率いるフィル・マカリスター氏は、情報源選定に関する声明の中で、スペースXの提案はISS退役後のNASAの商業宇宙ステーションのニーズに応える能力を提供するだろうと記した。

「提案されているスターシップの能力は、サイズとコスト削減の点で、LEO（低地球軌道）経済の持続可能な発展に広範囲にわたる影響を及ぼす可能性がある」とマカリスター氏は書いている。

SpaceXは、深宇宙輸送のソリューションとしてStarshipを頻繁に提案してきました。NASAは2021年、人類を月面に再着陸させるアルテミス計画のための有人着陸機として、Starshipロケットの派生型を開発するため、SpaceXに29億ドルの契約を授与しました。その後も、NASAはSpaceXに、アルテミス計画の2回目の有人着陸ミッション用の着陸機の製造と飛行の契約を授与しています。Starshipは、火星に人類を居住させるというイーロン・マスク氏のビジョンにも合致しています。

より身近なところでは、スペースXはスターシップを、最終的には地球の反対側の目的地間で人や貨物を運ぶ世界的な2地点間飛行を提供できる乗り物として売り出している。

スペースXは現在、NASAに対し、スターシップを商業宇宙ステーションに転換する計画を提案している。「スターシップは乗組員と貨物の輸送に大きな影響を与え、それ自体が大規模な商業LEO目的地となる可能性もある」とマカリスター氏は調達先選定に関する声明で述べている。

「同社が打ち上げ事業と衛星事業からスターシップ開発の資金を自己調達する計画は、同社の自信をさらに強めている」と、マカリスター氏はスペースXのスターシップ宇宙ステーション計画における事業アプローチを論じたセクションで述べている。「提案の唯一の弱点は、新たな能力を運用するためのスケジュールが未定であることと、NASAをマイルストーンに関与させていないことだ。総じて、強みが弱点を上回っている」

NASAは技術的な観点から、SpaceXの計画は既存システムの活用、実証済みの技術力、そして他社や組織への依存度の低さといった強みがあると述べた。しかし、マカリスター氏は、SpaceXの提案にはコンセプトの詳細が不足しており、技術的リスクに関する情報や、今後5～7年以内にStarshipを低軌道への有人輸送や軌道上宇宙ステーションとして利用するスケジュールに関する情報が不足していると指摘した。これは、NASAが商業宇宙共同協定の目標の一つとして掲げているものだ。

しかしながら、NASA はこの計画に一切関与しておらず、同局は技術的な強みが提案の弱点を上回ると判断した。

これは初めて提案されたものではない

ロケットを宇宙ステーションに転用するというアイデアは、目新しいものではありません。楽観的に考えれば、本来は廃棄されるはずだった大型構造物を再利用し、有用なものにすることで、実質的に「無料」の宇宙ステーションを手に入れることができるのです。しかし、このアイデアには大きなハードルが伴います。

1960年代、NASAのエンジニアたちは、サターンIBロケットのS-IVB上段を加圧された作業場に改造することで、世界初の宇宙ステーションとなる可能性のある構想を描いていました。この構想では、サターンIBロケットを1日おきに2回打ち上げ、1回はアポロ宇宙船を乗せ、もう1回は宇宙飛行士を乗せないというものでした。