垂直離着陸ロケット
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垂直離着陸ロケット (すいちょくりちゃくりくロケット）とは、垂直に離着陸するロケットのことである。2016年現在、再使用型宇宙往還機を実現する技術として重点的に開発されている。ブルーオリジンとスペースXの両社は発射場への帰還 (RTLS) 任務の後に機体を回収する実証を行なっている。ブルーオリジン社のブルーオリジン・ニューシェパードは宇宙空間へ到達した試験飛行の後、地球上に垂直に着陸することに世界で初めて成功した。 また、スペースX社のファルコン9 20号機は商用の軌道ロケットを地上に垂直着陸させるという初めての記録を樹立した。
よく混同されるが、垂直離着陸ロケットはヘリコプター のような垂直離着陸機 ではない。
歴史
[編集]垂直離着陸ロケットの構想はダグラス航空機に勤めていたフリップ・ボノによって、1960年代に調査された。 [2]
- アポロ月着陸船 は1960年代の2段式垂直離着陸ロケットで、月に離着陸した。
- ソビエト連邦は1980年代後半に垂直離着陸ロケットの開発に取り組んだが、飛行できなかった。垂直着陸のために人を乗せたカプセルは ザーリャと呼ばれた[3]。
- DC-Xは、無人の試作の垂直離着陸ロケットで、1990年代にローンチ・ヴィークルは数回の試験飛行に成功した。1996年6月、機体は地上3140メートルまで飛行する記録を達成し、垂直着陸の礎を作った[4]。
- 1998年から2003年にかけて、JAXAは再使用ロケット実験で数多くの垂直離着陸ロケットの実験を行った。
- 1999年に、ロータリー・ロケットは再使用型宇宙往還機であるロトンのための垂直離着陸システムの実験に成功し、ロケットの先端にヘリコプターのような回転翼を備えたが、十分な資金がなかったために本格的な運用を行うことはできなかった。
- 2006年から2009年にかけて、アルマジロ・エアロスペースのScorpius / Super ModのXombieとUnreasonable RocketのBlue Ballはノースロップ・グラマンとNASAの月着陸船チャレンジで競争した。次の開発段階にある垂直離着陸ロケットのデザインを含めて、マースン・スペース・システム社のXaeroとアルマジロ社のStigもより高高度を目指して弾道飛行の競争をした[5]。
- SpaceX社は2010年にドラゴンに展開可能な降着装置を備える計画を発表して機体の推進器にスーパードラコ(ロケットエンジン)を、使って垂直に着陸する計画を発表した[6]。
- 2010年、NASAの弾道飛行再使用型宇宙往還機(sRLV)の構想にニューシェパードロケット・Xaero・Super Modの3機種の垂直離着陸機が応札した[7]。
- モーフィアス計画は、2010年代のNASAの計画が発展したもので、垂直飛行試験の原型となり、新しい環境にやさしい推進システム・自律着陸・異常検出技術の実証飛行を行った[8]。
- Mighty Eagleは、NASAにより2010年代に開発された無人着陸機である[9]。
- SpaceX社は2011年9月に、スペースX社再使用型宇宙往還機開発プログラムで、ドラゴン V2と同様にカプセルを動力降下、回収する計画を発表した[10][11]。
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- グラスホッパーは垂直離着陸ロケットのブースターの1段目試験機スペースX社の開発されたことを確証するさまざまな大型機の再利用型ロケットの技術が低高度・低流速工学面から証明された[12]。 試験機は、8回飛行試験に成功した[13]。 2012年から2013年に飛行した、グラスホッパー v1.0 は、2013年10月7日に高度744メートルまで飛行したのちに、8回目の垂直離着陸ロケットの着陸に成功した[14]。
- スペースX社のF9R Devはグラスホッパーより約15.24メートル長く、通常の大きさで作られたファルコン9v1.1のブースタータンクとともに飛行設計着陸支持部と窒素ガス打ち上げ高度の制御用の小型ロケットエンジンF9R Dev1は2014年4月の初の試験飛行で高度250メートルまで飛行後、垂直着陸に成功した[15]。
- 2013年、ドラゴンフライは、低高度で動力のある飛行試験を推進着陸の経験のためのSpaceX社のドラゴン宇宙カプセルの1つで始めた。ドラゴンフライは弾道飛行再使用型宇宙往還機(RLV)であり、低高度試験飛行を2014年に始め、遅くとも2015年には就航させる予定となった[16]。
- 2015年11月23日、ブルーオリジン・ニューシェパードは、最初の垂直着陸に成功した。無人の試験弾道飛行に続く宇宙に到達した機体となった[17]。
- 2015年12月22日、ファルコン9 20号機は、11機の業務用の人工衛星を低軌道に投入後、1段目の着陸に成功した[18]。
- 2016年4月8日、2015年に試験飛行に成功したものとは別のファルコン9の機体は、スペースX社のCRS-8の一環として、自律衛星ドローン・シップを軌道に載せて、最初の着陸に成功した[19]。
技術
[編集]垂直離着陸ロケットの試験飛行を成功させるために必要ないくつかの要素がある。第一に、推力は重量よりも大きくなければいけない。第二に、推力は通常、偏向させられていること、またある程度絞られていることが必要である。機体の誘導には、機体の位置と高度を正確に計算する能力が必要であり、実際の位置と計算された位置の小さなずれが機体の水平位置の大きな誤差を引き起こしうる。姿勢制御装置は通常、機体を正しい姿勢に保つのに必要不可欠である。使い捨て型のロケットとは異なり、垂直離着陸ロケットは着陸脚や他の配備機構が機体の重さを増やすため、飛行性能は落ちる。空気力学と質量分布もまた決定的に重要である。機体は通常、離陸の際にはノーズを重くしなければならないが、風の影響を大きく受ける着陸時（通常はテール上）および着陸後には安定させなければならない。
エンジンの点火が様々な状況下でも可能であることもまた重要である。状態の種類は潜在的に、真空・極超音速・超音速・遷音速・亜音速を含んでいる[20]。
イーロン・マスクは、垂直離着陸ロケットを成功裏に離陸させることができた為、再利用可能型宇宙往還機を可能にすることで、宇宙飛行の費用を大幅に削減できる可能性について議論している[21]。
大衆文化
[編集]宇宙飛行が始まる前には、垂直着陸の宇宙船は、優れたロケットの着陸方法として考えられていた。多くのSF作家は垂直離着陸ロケットが小翼に着陸する様子を描いて大衆文化で見せていて、1993年には大衆文化で十分に定着した。その後、垂直離着陸ロケットの低空での試験飛行が成功すると、ある作家は、「DC-Xロケットは垂直に打ち上げられ、中高度でホバリングした......。そのロケットは再び中高度で停止し、エンジンの絞り弁は地表に戻った。垂直離着陸の歴史が始まった。バック・ロジャースと同様だ。」と意見を述べた[22]。2010年代には、SpaceX社の再利用可能ロケットも同じように、有名になった。バック・ロジャースは、ある大衆文化で「バック・ロジャースは、再使用可能ロケットの創造を探求する。」と意見を述べた[23][24]。
脚注
[編集]- ^ アメリカのロケットマン ロケットの歴史
- ^ [1] アンサイロノート百科事典、2011年10月4日閲覧
- ^ "Russia mulls rocket power 'first'"（BBCニュース、2009年4月29日） 2011年10月11日閲覧
- ^ 「ロスト・イン・スペース:秋のNASAと新しい宇宙の時代への夢」クレラックス・グレッグ著、104ページ、セッカーとワードブルク、2004年
- ^ X Prize Foundation. “2009 Northrop Grumman Lunar Lander X CHALLENGE”. X Prize Foundation. October 1, 2012閲覧。
- ^ “Dragon Drop Test – August 20, 2010”. Spacex.com (2010年8月20日). 2010年12月14日閲覧。
- ^ Template:Update after “sRLV platforms compared”. NASA (2011年3月7日). 2011年3月10日閲覧。 “New Shepard which was made by the "Blue Origin"(founded by Jeff Bezos): Type: VTVL/Unpiloted ... Super Mod: Type: VTVL/Unpiloted ... Xaero: Type: VTVL/Unpiloted"”
- ^ Bibby, Joe. “Project Morpheus”. NASA. October 1, 2012閲覧。
- ^ “NASAの'Mighty Eagle' Robotic Prototype Lander Flies Again at Marshall”. NASA. August 14, 2012閲覧。
- ^ “Elon Musk says SpaceX will attempt to develop fully reusable space launch vehicle”. Washington Post. (2011年9月29日) 2011年10月11日閲覧. "Both of the rocket’s stages would return to the launch site and touch down vertically, under rocket power, on landing gear after delivering a spacecraft to orbit."
- ^ Wall, Mike (2011年9月30日). “SpaceX Unveils Plan for World's First Fully Reusable Rocket”. SPACE.com 2011年10月11日閲覧。
- ^ “Reusable rocket prototype almost ready for first liftoff”. Spaceflight Now. (2012年7月9日) 2012年7月13日閲覧. "SpaceX has constructed a half-acre concrete launch facility in McGregor, and the Grasshopper rocket is already standing on the pad, outfitted with four insect-like silver landing legs."
- ^ “Grasshopper Completes Highest Leap to Date”. SpaceX.com (10 March 2013). 11 March 2013閲覧。
- ^ グラスホッパーの既製品の試験機はすでに引退している。 “"Grasshopper Completes Highest Leap to Date"”. Social media information release. SpaceX (12 October 2013). 14 October 2013閲覧。 “ "WATCH: Grasshopper flies to its highest height to date - 744 m (2441 ft) into the Texas sky. http://youtu.be/9ZDkItO-0a4 This was the last scheduled test for the Grasshopper rig; next up will be low altitude tests of the Falcon 9 Reusable (F9R) development vehicle in Texas followed by high altitude testing in New Mexico."”
- ^ Norris, Guy (2014年4月28日). “SpaceX Plans For Multiple Reusable Booster Tests: Controlled water landing marks a major stride toward SpaceX’s Falcon rapid-reusability goal”. Aviation Week 2014年4月26日閲覧. "4月17日F9R Dev 1 flight, which lasted under 1 min., was the first vertical landing test of a production-representative recoverable Falcon 9 v1.1 first stage, while the April 18 cargo flight to the ISS was the first opportunity for SpaceX to evaluate the design of foldable landing legs and upgraded thrusters that control the stage during its initial descent."
- ^ “Draft Environmental Assessment for Issuing an Experimental Permit to SpaceX for Operation of the Dragon Fly Vehicle at the McGregor Test Site, Texas, May 2014 – Appendices”. Blue Ridge Research and Consulting, LCC. pp. 12 (November 12, 2013). 2016年10月22日閲覧。
- ^ "Blue Origin make historic rocket landing." ブルーオリジン、2015年11月24日 Retrieved: 2015年11月24日閲覧。
- ^ [2]
- ^ [3]
- ^ Belfiore, Michael (September 30, 2013). “Musk: SpaceX Now Has "All the Pieces" For Truly Reusable Rockets”. Popular Mechanics October 17, 2013閲覧。
- ^ "Reusable rockets cheaper." ZME Science、2015年8月20日、2015年11月24日閲覧。
- ^ “Restoration Center Open House Highlights”. New Mexico Museum of Space History (2013年2月12日). 2014年3月24日閲覧。 “The DC-X launched vertically, hovered in mid-air at 150 feet, and began to move sideways at a dogtrot. After traveling 350 feet, the onboard global-positioning satellite unit indicated that the DC-X was directly over its landing point. The spacecraft stopped mid-air again and, as the engines throttled back, began its successful vertical landing. Just like Buck Rogers.”
- ^ “SpaceX Continues its Quest to Create a "Buck Rogers" Reusable Rocket”. 21st Century Tech. (2013年3月15日) 2014年3月24日閲覧。
- ^ Elon Musk, Scott Pelley (30 March 2014). Tesla and SpaceX: Elon Musk's industrial empire (video and transcript). CBS. 該当時間: 03:50–04:10. 2014年3月31日閲覧。
Only four entities have launched a space capsule into orbit and successfully brought it back: the United States, Russia, China, and Elon Musk. This Buck Rogers dream started years ago...
関連項目
[編集]- 再使用ロケット実験
- 観光丸 (宇宙船) – 垂直離着陸ロケットの一つ[1]。
- ファルコン9ブロック5
- スターシップ
- ブルーオリジン・ニューシェパード
- ニューグレン
- DC-X
- ザーリャ
- グラスホッパー
- 垂直離着陸機
外部リンク
[編集]
- 垂直離着陸実験機 - ウェイバックマシン（2013年1月31日アーカイブ分）(文部科学省）
- List of VTVL rocket concepts from the past（Encyclopedia Astronautica）（英語）
- ^ Anderson, Erik (July 1997). “Kankoh-maru Flight Manual”. Space Future. 2012年8月4日閲覧。