米国の企業が再利用可能な極超音速ロケット機の試験に成功した

ストラトローンチはついに世界最大の飛行機の用途を見つけた。

同社は過去5ヶ月間に2回、太平洋上空に極超音速機を打ち上げ、音速の5倍以上に加速し、カリフォルニア州のヴァンデンバーグ宇宙軍基地に自律着陸した。ストラトローンチはどちらの飛行でも同じ機体を使用した。

60年前に高高度高速飛行の限界を押し広げた象徴的なロケット推進航空機であるX-15の最後の飛行以来、米国で再利用可能な極超音速ロケット機が飛行するのはこれが初めてだ。

ストラトローンチは月曜日に、直近2回の試験飛行の結果を発表した。12月と3月に、ストラトローンチのタロンA2ロケット機は太平洋上空で巨大な母機の胴体から打ち上げられ、ロサンゼルスの北西約220キロに位置する軍用宇宙港、ヴァンデンバーグまで数百マイル飛行した。そこで、機体はNASAと空軍がかつてスペースシャトルの着陸場所として検討していたコンクリート滑走路に着陸した。

マッハ5か破滅か

ストラトローンチの社長兼CEO、ザカリー・クレヴァー氏は月曜日の午後、Arsの取材に応じた。クレヴァー氏によると、タロン試験機は自律飛行によって、X-15の退役によって失われた能力を補うものだという。タロンAと同様に、X-15は母艦ジェット機から分離し、ロケットエンジンに点火して大気圏最上層へと上昇する。しかし、X-15はパイロットが操縦するのに対し、タロンAは自動操縦で飛行する。

「自律飛行が重要なのは、極超音速システムが操縦能力の限界に挑戦し、人体で可能な範囲を超えた操縦を可能にしているからです」とクレヴォル氏は述べた。「したがって、自律型で再利用可能な極超音速テストベッドで飛行を実施できることは、これらの飛行が今日の極超音速システム開発の現状を示す能力の限界を完全に探求していることを保証するものです。」

ストラトローンチのタロンAはスクールバスより少し小さく、X-15の半分くらいの大きさだ。

「完全回収可能な極超音速試験機の再利用を実証することは、MACH-TBにとって重要なマイルストーンです」と、試験資源管理センター所長のジョージ・ラムフォード氏は声明で述べた。「今回の試験キャンペーンから得られた教訓は、試験機のターンアラウンドタイムを数ヶ月から数週間へと短縮するのに役立つでしょう。」

クレヴォル氏は、タロンAは各ミッションで複数の実験を実施したと述べたが、特許上の理由と顧客との契約を理由に、積載物の性質についての詳細は明らかにしなかった。

「これらのペイロードの性質については、一般的な材質、機器、センサーなどについてのみお伝えしますが、詳細は公表できません」と彼は述べた。「お客様は、着陸後すぐにペイロードを回収できたことに大変感激されていました。」

ストラトローンチは昨年、タロンAロケットの初動力飛行に成功しました。このロケットは太平洋上空から打ち上げられ、液体燃料のハドレーエンジン（ウルサ・メジャー社製）を約200秒間噴射しました。タロンA1ロケットは極超音速にわずかに届かない速度まで加速した後、計画通り海に落下し、回収されていません。

これにより、12月にTalon-A2の初飛行の準備が整いました。

軍当局は以前、通信、航法、誘導、センサー、シーカーなど、極超音速兵器技術の飛行試験をより頻繁に実施するためにMACH-TBプログラムを立ち上げたと述べていた。ストラトローンチは、年末までにタロンAロケット機の月1回の飛行を目指しており、最終的には週1回の飛行にまで増やしたいと考えている。

「これらの飛行は、我が国における極超音速飛行試験の頻度を高めるための準備を整えるものです」とクレヴォル氏は述べた。「完全に再利用可能な極超音速飛行アーキテクチャの実現により、非常に高い飛行頻度と高い応答性が可能になります。国防総省は、優先プログラムがある場合にストラトローンチを要請することができ、他のすべての技術とペイロードの準備が整っていれば、来週には極超音速飛行を実施できます。」

国防総省当局は2022年、米国の極超音速実験能力を年間12回から50回に増強するという目標を設定した。クレヴォル氏は、ストラトローンチがその実現に重要な役割を果たすと考えている。

追いつく

では、極超音速飛行試験はなぜ重要なのでしょうか?

米国防総省は、中国との技術格差を埋めることを目指している。米国当局は、中国が極超音速ミサイル開発において世界をリードしていると認めている。極超音速兵器は、防空システムにとって従来のミサイルよりも探知、追跡、破壊が困難である。弾道ミサイルとは異なり、極超音速兵器は大気圏上層を飛行するため、機動性と迎撃ミサイルの回避能力が向上する。

極超音速飛行は過酷な環境です。タロンA機が空気分子を突き破る際、機外の気温は華氏2,000度（摂氏1,100度）に達する可能性があるとクレヴァー氏は述べています。クレヴァー氏は12月と3月の試験飛行の飛行時間、最高速度、最高高度については明らかにしませんでしたが、投下地点からヴァンデンバーグ基地までの飛行中に、タロンA機は一連の「高G」操縦を実施したと述べました。

エンジニアは、極超音速飛行領域（マッハ5を超える）の条件については、低速の超音速飛行や宇宙飛行に関する知識よりも乏しい。極超音速で定期的に飛行する乗り物は、ミサイル、ロケット、そして大気圏再突入する宇宙船だけだ。これらの機体は、宇宙空間への往復移動の際、極超音速環境を飛行する時間はごくわずかだ。

極超音速ミサイルについて知っておくべきことが2つあります。まず、ロケットは1949年から極超音速で飛行しています。そのため、当局が極超音速ミサイルについて語る場合、単にその環境を通過するのではなく、極超音速飛行環境で動作する乗り物を指しています。

第二に、極超音速機にはいくつかの種類があります。一つは滑空機で、従来のロケットで極超音速まで加速し、その後、空気力を利用して目的地または目標に向かって自走します。もう一つは、スクラムジェットエンジンなどの特殊な推進力を用いて極超音速飛行を維持できる巡航機です。

陸軍は最近、滑空体構造を用いた中距離極超音速兵器（陸軍ではダークイーグル、海軍では従来型即発打撃兵器）の試験を行った。陸軍版は今年後半に実戦配備される可能性がある。一方、空軍はスクラムジェット推進式の極超音速巡航ミサイルの開発に取り組んでいるが、実戦配備には数年かかる見込みだ。

昨年、国防総省の当局者２人が下院軍事委員会に提出した準備された証言の中で、機体は超極超音速飛行モードで動作する必要があるだけでなく、運用可能な極超音速兵器は「手頃な価格」かつ「高率で製造」されなければならないと記している。

「我々の目標は、国の産業基盤が、従来の兵器システムに匹敵するコストで、戦場で戦闘員に決定的な優位性をもたらすのに必要な能力で極超音速システムを製造できるようにすることだ」と当局者は記した。

国防総省は2018年以降、極超音速兵器の開発と試験に約120億ドルを費やしてきた。どの兵器もまだ運用可能ではない。

これらの取り組みはすべて、中国の極超音速能力に対抗することを目的としている。米国当局は、中国初の極超音速兵器である滑空体構造の兵器が2019年に運用開始されたと考えている。ロシア政府は同年、「アバンガルド」と呼ばれる極超音速兵器を配備したと主張している。中国は2018年にスクラムジェット推進式の極超音速巡航ミサイルの試験を開始した。

道を切り開く

国防総省が極超音速兵器に重点を置くようになったのは比較的最近のことである。1968年のX-15の最終飛行後、政府は数十年にわたり主要な極超音速飛行試験プログラムを実施していなかった。NASAは2004年に自律型X-43試験機を2度極超音速飛行させ、空軍は2013年にX-51ウェーブライダー機で空気吸入式スクラムジェットエンジンをマッハ5.1で実証した。X-43とX-51の試験飛行の一部は失敗したものの、高速航空機やミサイルの動力源となり得る極超音速推進システムに関する初期段階のデータを提供した。

しかし、これらは政府主導の高額なプログラムであり、2025年のドル換算で合計10億ドル近くもの費用がかかり、その成果として飛行試験はわずか数回しか実施されていない。軍は現在、民間企業への依存度を高めようとしている。

ストラトローンチは14年前の設立以来、衛星の空中打ち上げから極超音速実験へとミッションを転換してきました。ストラトローンチは、米軍の極超音速技術への関心の高まりをいち早く捉えた米国の打ち上げ企業の一つです。ロケット・ラボは現在、エレクトロン衛星打ち上げ機の弾道バージョンを運用し、極超音速実験を行っています。ABLスペース・システムズ（現ロングウォール）は昨年、宇宙打ち上げ事業から完全に撤退し、極超音速実験に注力すると発表しました。

軍のMACH-TBプログラムは、これらのロケット企業にとって大きな収入源となっている。防衛請負業者のレイドスは、子会社のダイネティクスを通じて、商用極超音速試験機の開発と実証を目指すMACH-TBプログラムの第一フェーズを管理している。

1月、国防総省はKratos Defense & Security Solutions社と約15億ドルの契約を締結し、MACH-TB 2.0のプログラムを飛行実証から極超音速試験サービスへと移行させます。ストラトローンチとロケット・ラボはMACH-TB 2.0の下で極超音速実験を実施し、政府機関、民間企業、学術機関が試験対象となる材料と技術の開発を行います。

宇宙産業調査会社キルティ・スペースは、極超音速試験の市場規模は60億～70億ドルと見積もっている。

ストラトローンチが軌道に乗るまでには長い時間がかかりました。かつてストラトローンチはSpaceXと提携し、ファルコン9ロケットの空中発射型を使用して衛星を軌道に乗せる計画でした。しかし、この提携が破綻した後、ストラトローンチはオービタル・サイエンシズ（現在はノースロップ・グラマン傘下）と提携し、空中発射ロケットの設計に着手しました。

ストラトローンチの創業者で、マイクロソフトの億万長者であるポール・アレン氏が2018年に死去したことで、同社の将来は不透明になった。ストラトローンチは2019年4月に巨大空母「ロック」を初飛行させたが、翌月に運航を停止した。プライベートエクイティ会社のサーベラス・キャピタル・マネジメントは同年後半にアレン氏の相続人からストラトローンチを買収し、同社のミッションを宇宙打ち上げから極超音速飛行試験へと転換した。

ストラトローンチは、その間ずっと、 翼幅385フィート（117メートル）の双胴機、 ロックの飛行を続けました。一時期、ロックは、 世界最大の翼幅を持つ飛行機の記録を保持していたハワード・ヒューズの「スプルース・グース」飛行艇と同じ運命を辿るのではないかと思われましたが、ロック（正式名称はスケールド・コンポジッツ・モデル351）は2019年に初飛行しました。スプルース・グースは、第二次世界大戦後の混乱で事業の見通しが薄れたため、わずか1回しか飛行しませんでした。

今のところ、ペンタゴンの極超音速兵器に対する渇望は、今後しばらくストラトローンチの金庫を満たし続けることになりそうだ。

同社は2機目のロケット機「Talon-A3」を製造しており、今年の第4四半期に就航予定です。Talon-A3は、2023年に倒産したヴァージン・オービットから買収したボーイング747輸送機から打ち上げられます。747の航続距離が長いため、ストラトローンチは西海岸以外の場所でも極超音速実験を行うことができます。

このストーリーはもともと Ars Technica に掲載されました。