イーロン・マスクの惑星間移動ロケット「スターシップ」の裏にあるワイルドな科学

飛行機並みの信頼性で年間1,000回の打ち上げと着陸が可能なロケットを想像してみてください。信じられない話ですよね？ イーロン・マスクはSpaceXの次なる大事業としてこれを謳っています。このプロジェクトをめぐる大きな期待の裏には、この狂気的な計画に何らかの策略があるのか​​もしれません。

9月28日（土）、マスク氏はテキサス州ボカチカで、熱狂的な観客を前にスターシップの試作機初号を公開した。3年前にマスク氏が初めて予告した高さ50メートルのこの宇宙船は、人間、衛星、貨物など、搭載可能なあらゆるものを宇宙へ運ぶことを目的としている。

10万キログラムというその打ち上げ能力は、現在運用されているどのロケットよりも大きく、システム全体は再利用性を重視して設計されているため、宇宙への往復飛行を頻繁に行うことができます。打ち上げには、高さ68メートルの「スーパーヘビー」と呼ばれる大型ブースターが搭載されます。

再利用可能設計で、スターシップの6基に対し、同社の新型ラプターエンジンを37基搭載するスーパーヘビーは、スターシップとその乗組員、あるいは貨物を別の惑星へ運ぶための主力となる。この2機は、その規模と野心において巨大な打ち上げロケットとなる。

「そのスケールは他に類を見ない」と、スタートアップ企業アルティウス・スペース・マシーンズの社長兼CEO、ジョナサン・ゴフ氏は語る。「彼らの上段ロケット（スターシップ）は、巨大なスペースシャトルの外部燃料タンクよりも大きい。プラットフォームから上は自由の女神像よりも大きい。そして、第一段ロケット（スーパーヘビー）はサターンVロケットとほぼ同じ大きさだ」

スターシップの最終目標は、1回の飛行で最大100人を同時に打ち上げることです。マスク氏は早ければ来年にも有人打ち上げが可能だと野心的に示唆していますが、実際にそのような飛行が実現するかどうかはさておき、そこに至るまでの道のりは、どれほど時間がかかるにせよ、見守るのが楽しみです。

スターシップは、用途が拡大するプロトタイプシリーズとして開発が進められています。テキサス州で開催されたイベントで、マスク氏は「マーク1プロトタイプ」と呼ばれる機体を発表しました。スターシップの最終的な姿を垣間見せるこの機体は、3基のラプターエンジンを搭載し、1～2ヶ月かけて無人機で高度20キロメートルまで飛行する予定です。

SpaceXはその後、テキサス州とフロリダ州で製造中の一連の試作機を順次開発していく予定です。Mark 3試作機は軌道到達を目標に設計され、後継機は最終的に有人宇宙船を運ぶ予定です。この段階的なプロセスは、その過程で起こる数々の成功と失敗を伴いながら、ロケット製造方法に大きな転換をもたらすものです。

「これは並外れた、そして並外れて野心的な計画です」と、英国の打ち上げ会社Skyroraのロケットエンジニア、ロビン・ヘイグ氏は語る。「もしかしたら、SpaceXの最大のイノベーションかもしれません。（通常であれば）ロケットをほぼ完成状態で製造し、すべてをテストしなければなりません。」

鍵となったのは、約1年前にロケットの素材をカーボンファイバーからステンレス鋼に変更するという設計上の決定でした。鋼鉄は1トンあたり2,500ドル（2,031ポンド）なのに対し、カーボンファイバーは13万ドル（105,000ポンド）と大幅なコスト削減を実現しただけでなく、鋼鉄の頑丈さにより、よりシンプルな製造工程が可能になります。

「スターシップは工場ではなく、屋外で溶接技術を用いて建造されています」と、マサチューセッツ工科大学（MIT）の宇宙コンサルタント、チャーリー・ガルシア氏は語る。「これは大きな出来事です。というのも、前回鋼鉄製のロケット船を建造した当時は、溶接技術がまだ十分に進歩していなかったからです。屋外で、しかも自然環境の中で建造できたという事実は、エンジニアたちの創意工夫の真髄を物語っています。」

スターシップの初期プロトタイプは単独で打ち上げられますが、後期のフルバージョンはスーパーヘビーに搭載されて打ち上げられます。2機は数分間一緒に飛行した後、スーパーヘビーが分離し、地上に戻って着陸します。スターシップが予定されたミッションを遂行している間、次のミッションに備えます。

衛星打ち上げ用に、機体前部に大型のペイロードベイを備え、ハッチ付きのノーズコーンが開き、搭載物を宇宙空間に放出します。直径9メートル、高さ19メートルのこのペイロードベイは、SpaceX社によれば「現在および開発中のロケットの中で最大のペイロード容量」を誇り、大型望遠鏡などの野心的なミッションを可能にします。

月や火星など、地球周回軌道を越えるミッションでは、スターシップは出発前に軌道上の別のスターシップ機で燃料補給する必要があるでしょう。その後、スペースXは機体全体を他の惑星に着陸させ、打ち上げる予定です。

スターシップの乗り心地の詳細は現時点では秘密です。そして今のところ、スペースXの顧客はたった一人、日本の億万長者、前澤友作氏だけです。しかし、マスク氏は以前、火星への約8ヶ月間の旅のような長期旅行では、機内にエンターテイメントを搭載すると発言しています。

スターシップが地球に帰還すると、鋼鉄が再びその真価を発揮します。炭素繊維に比べて、再突入時の極度の温度にも耐えられるという利点があります。通常、宇宙船はこのような温度に耐えるために強力なヘッドシールドを必要としますが、スターシップは薄いセラミックタイルのコーティングだけで済みます。

ミッション完了後、大気圏に再突入する際、機体上部の大きなフィン状の構造が空気ブレーキとして機能し、降下速度を減速・制御します。機体は、SpaceXの既存のFalcon 9ロケットと同様に、腹ばいの姿勢で大気圏を落下し、その後回転して垂直に降下し、地上に着陸します。

「これは巧妙な再突入アプローチです」とヘイグ氏は言う。「翼のように見えるものは翼ではなく、空気ブレーキと考えるのが適切です。スターシップは帰還時に横向きに飛行するため、フラップを使って空中でパンケーキのように揺れながら操縦することになります。」

しかし、スペースXのスターシップへのアプローチは批判を受けていないわけではない。問題の一つは、機体の生命維持装置がどのように機能するかという点だが、スペースXはまだこの点について説明していない。しかし、ガルシア氏は、ロケット自体が完成した後の段階でこれを開発する方が理にかなっていると指摘する。「マスク氏は、今はそれについて心配する必要はないと言っています」と彼は言う。

もう一つの批判は、スターシップとスーパーヘビーに打ち上げ中止システムが搭載されていなかったことです。これは昨年、ソユーズロケットで2人の宇宙飛行士の命を救ったシステムです。スペースシャトルにも打ち上げ中止システムが搭載されていなかったことは注目に値し、1986年のチャレンジャー号の事故では7人の宇宙飛行士の命が失われました。

「確かにリスクはあります」とゴフ氏は言う。「しかし問題は、100人の乗組員を乗せるとなると、打ち上げ中止がかなり難しくなるということです。」

しかし、打ち上げ中止システムがないことは、スペースXがこの宇宙船に最終目標を掲げていることと関連している。それは、航空機のように運用し、飛行間の点検を最小限に、あるいは全く必要としないことである。マスク氏は、スターシップの宇宙船1機を年間1,000回再利用すると語っており、スペースシャトルが多用していた改修の必要性を減らすことが、そのためには極めて重要となる。

「イーロンの究極の目標は、航空会社並みの再利用性と運用性です」とガルシアは語る。「彼の目標は、経験を通してスターシップを信頼性の高いレベルにまで引き上げることです。あなたは、旅客機の初飛行と50回目の飛行、どちらに乗りたいですか？」

スターシップが実現すれば、世界の打ち上げ業界に大きな転換をもたらすでしょう。地球周回軌道やそれを超える軌道への迅速かつ再利用可能な飛行を提供することで、宇宙への打ち上げとアクセスの方法を永遠に変えるでしょう。たとえスターシップが衛星打ち上げのみに特化していたとしても、運用コストがSpaceXのファルコンロケットよりも大幅に安価であることから、成功と見なされるでしょう。

しかし、マスク氏の究極の目標は、人類を複数の惑星に住まわせることだ。それを実現するには、SFから飛び出してきたような未来的な乗り物が必要になるだろう。例えば、宇宙船などだ。

この記事はWIRED UKで最初に公開されました。