一石三鳥!中科宇航の力箭2号の初打ち成功、コストはSpaceXに追いつく

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中国の商業宇宙開発がまた1つのマイルストーンを追加しました。イーラン2号(力箭二号)ロケットの初飛行は成功し、「1発で3機」の方式で初披露を達成すると同時に、非常に競争力のあるコストデータによって、国産の中型液体ロケットの商業的な潜在力を外部に示しました。

新華社によると、3月30日19時00分、中科宇航のイーラン2号(力箭二号)遥1(国際織都号)宇宙輸送ロケット・国際織都号は東風の商業宇宙開発イノベーション実験区で成功裏に打ち上げられ、新たなる航程01号衛星、新たなる航程02号衛星、天視衛星01号の計3基の衛星を所定の軌道へ無事投入しました。これはイーランシリーズの打ち上げとして第12回であり、イーラン2号にとって初飛行です。

コスト面では、イーラン2号の総指揮官であるヤン・ハオリャンが注目を集める一連のデータを明らかにしました**:現時点でのイーラン2号の、回収を行わない状態での単位コストは、SpaceXファルコン9の回収状態でのコストとほぼ同水準に達しています。さらに同氏は、今後、束ね回収(集束式回収)を実現すれば、コストはSpaceXの半分まで下がる可能性があると述べました。**

初飛行ミッション:CBC構成で重要技術を検証

イーラン2号は中科宇航が自主開発した中型液体ロケットであり、わが国で初めて「汎用ブースタコア(Common Booster Core,CBC)」構成を採用したロケットでもあります。

仕様として、イーラン2号の汎用コア段の直径は3.35メートル、初飛行状態のフェアリング直径は4.2メートル、全長は53メートル、打ち上げ重量は625トン、打ち上げ推力は753トン、500キロメートル太陽同期軌道へのペイロード能力は8トン、200キロメートル近地軌道へのペイロード能力は12トンです。

中科宇航は、今回の初飛行で主に3つの重要技術を検証すると説明しています。CBC構成適用技術、大直径の光滑円筒形タンクの構造設計・製造工芸技術、そして大型フェアリングの投射分離(平抛分離)技術です。イーラン2号は0/2/4基のバンドル構成に対応し、主ロッド(光杆)またはバンドル2/4基の液体ブースターの柔軟な組み合わせが可能で、近地軌道の打ち上げ能力2トンから20トンの範囲を全面的にカバーします。

今回搭載される3基の衛星にはそれぞれ重点があります。すなわち、

新たなる航程01号衛星は、中科衛星科技集団有限公司が統括して開発し、「ミニ・スペース・ラボ(迷你太空实验室)」を目的とし、商用の既製品(COTS)をベースにした各種試験装置による軌道上試験および応用デモ検証を行います。

新たなる航程02号衛星(白象号スペース実験飛行船)は、中国科学院の微小衛星イノベーション研究院が自ら開発したもので、完成機の重量は4.2トン、3年の軌道上飛行能力を備え、単一船室式の一体化構成設計を採用しています。

コスト低減のロジック:設計の起点からバッチ生産までの二つのルート

イーラン2号のコスト競争力は、その設計段階ですでに確立されている体系的なコスト低減ルートに由来します。

イーラン2号の副総師であるリエン・ジエは、CBC構成の中核ロジックは「設計上の複雑さで生産の単純化を得る」であり、商業宇宙開発のロケットが迅速に大量生産を実現するのに適していると述べました。共通設計と個別設計の組み合わせ、エンベロープ設計と確率設計の組み合わせ、デジタル化と試験による検証の組み合わせを通じて、イーラン2号は設計の共通化、モジュール共通化、試験の共用化、サプライチェーンと生産ラインの共用化、最終組立工場の共用化、技術エリアの工場の共用化、発射ステーションの共用化を実現し、「1機を開発し、3タイプへ展開する(研制一型、拓展三型)」というモデルにより、多種型ロケットの研究開発期間を大幅に短縮し、研究開発費を低減しました。

製造工芸の面では、イーラン2号の副総師であるチャン・イェンルイが、ロケットのコアとなる貯蔵タンクは高コストのグリッド補強構造をやめ、平板フライス加工のライナープレートによる光筒(円筒)構造を採用したと明らかにしました。この工芸の転換により、生産の総合効率が40%向上し、製造コストも大幅に低下しました。

ヤン・ハオリャンはさらに、イーラン2号のコア段とブースター段で構造の統一設計を行い、1段目の9基のエンジンと2段目の1基のエンジンは同一の動力モジュールを採用していると紹介しました。計測・制御統合のアビオニクス(測控融合航電)システムはイーラン1号と完全に共通で、かつ相互に交換可能です。これにより、ロケットのコア製品ラインを統一しました。イーラン1号の500キロメートル太陽同期軌道での1.5トンの打ち上げ能力に対し、イーラン2号はこの指標を8トンへ引き上げ、わが国の低軌道インターネット衛星コンステレーションの迅速な展開を支えることを狙っています。

回収ロードマップ:力ホンシリーズ経由で段階的に移行

初飛行が成功した後、中科宇航は回収可能技術の研究開発と検証を推進します。

ヤン・ハオリャンによると、同社は力ホンシリーズの飛行体で先行して回収技術を検証し、回収データを蓄積して研究開発リスクを下げ、その後、回収技術を中大型の打ち上げロケットへ移管します。最終的には、汎用コア段のバンドルと束ね回収(集束式回収)の方案を採用することで、軌道投入クラスの大ペイロードロケットの回収という目標を達成します。

現時点で同社は、力ホン1号の初飛行により、大気圏再突入における減速回収や、機体の着地点を精密に制御するなどの中核技術をすでに完通検証しており、今年は力ホン2号の百キロメートル級の回収試験を実施する計画です。

ヤン・ハオリャンは、束ね回収の方案が実装されれば、イーラン2号の単位打ち上げコストはさらにSpaceXファルコン9の半分まで下がる見込みだと述べました。現在、ロケットの回収可能技術はなお、大きな空域・広い速度域における気動熱防護、非線形拘束条件のリアルタイムオンライン誘導、液体エンジンの深い推力変動による制御や複数回の始動など、主要な難題を継続して克服する必要があります。

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