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木曜日, 12月 24, 2015

宇宙は誰のもの?

米議会「星を所有できる」法律を可決

プラネタリー・リソースの小惑星探査機構想「Arkyd 200」。小惑星にランデブーし、長期間の表面観測を行う。


このところ、米国の宇宙ベンチャーの動きがものすごく活発だ。11月23日、ネット流通大手のアマゾンのジェフ・ べゾスCEOが設立した宇宙ベンチャーのブルー・オリジンは、テキサス州の私有地で、同社の開発した有人弾道ロケット「ニュー・シェパード」の2度目の無人打ち上げを実施し、ロケット部分の垂直着陸を成功させた。イーロン・マスク率いるスペースXも負けじと12月22日、「ファルコン9R」ロケットの打ち上げで、使い終えた第1段を打ち上げ地のケープカナヴェラルに戻して垂直着陸させることに成功した。

ニュー・シェパードの有人カプセルは、慣例的に「ここから宇宙」とされる高度100kmを越えて100.5kmに到達し、その後パラシュートを開いて無事に着地。さらに、ブルー・シェパードのロケット部分は切り離し後に、姿勢を制御しつつ降下し、最後に着陸脚を展開してロケットエンジンを再起動して逆噴射を行い、着陸に成功した。ファルコン9Rについては本日公開の、「スペースXの「ファルコン9」、ついに垂直着陸に成功」をお読みいただきたい。


昭和の特撮ばりの「ロケット回収」シーン

動画を見ると、まるで、昭和の特撮映画のワンシーンのようだ。今年4月の初打ち上げではロケット部分は着陸に失敗して失われたが、2回目の挑戦で見事成功した。



ニュー・シェパードのロケット部分の着地(ブルーオリジン)

米国の宇宙ベンチャーは、ブルー・オリジンやスペースXのような宇宙輸送系のほかにも、有人宇宙飛行、地球観測、通信・放送、宇宙探査などのさまざまな分野を開拓している。彼らの目標はシンプルだ。「宇宙をマネタイズすること」、つまり宇宙空間を地上の経済活動と結びつけ、ビジネスの場とすることである。ブルー・オリジンやスペースXが取り組んでいる宇宙輸送系開発は、そのための手段であって「宇宙へ行くこと」が目的ではない。 

ここからが今回の本題だ。宇宙のマネタイズ化を図る企業に連動して、米政府も動き始めた。
11月21日、米上院は「2015年宇宙法(Space Act of 2015)」を可決、25日にはオバマ大統領が同法案に署名し、同日施行された。これにより、米国において米国籍の個人及び米国内に本社を置く法人は、宇宙空間における資源を所有することができるようになった。

ちょっと待て、宇宙は領土化しないという取り決めがなかったか?

順を追って見ていこう。これまで、宇宙空間における所有については、1967年に発効した国際的な条約の「月その他の天体を含む宇宙空間の探査及び利用における国家活動を律する原則に関する条約(宇宙条約)」が、第1条で「月その他の天体を含む宇宙空間の探査及び利用は、すべての国の利益のために、その経済的又は科学的発展の程度にかかわりなく行われるものであり、全人類に認められる活動分野である。」そして、第2条で「月その他の天体を含む宇宙空間は、主権の主張、使用若しくは占拠又その他のいかなる手段によっても国家による取得の対象とはならない」としており、「宇宙は誰のものでもない」というコンセンサスが形成されていた。宇宙条約は米国や日本を含む世界101カ国が批准している。


では、米議会が言う「所有できる」とはどういうことなのだろう。

今回米国は、宇宙条約が禁止しているのが「宇宙における国家の領有」であることから、「個人や法人の所有は可能」という論理で、2015年宇宙法を成立させたのである。

ベンチャーのロビー活動が法律として結実した

米国では、2015年宇宙法の成立には、ひとつの宇宙ベンチャーのロビー運動が大きく影響していたと報じられている。

その名も「プラネタリー・リソース」。民間資本による小惑星の組織的探査と採掘を目的として2012年4月に設立された会社だ。グーグル創業者のひとりであるラリー・ペイジや、グーグル会長のエリック・シュミット、「ターミネーター」「タイタニック」などの作品を手がけた映画監督のジェームス・キャメロンなどが出資している。かつて大統領選にも出馬した共和党支持の経営者ロス・ペローの息子、ロス・ペロー・ジュニアも出資者のひとりだ。


2015年宇宙法の法案は、テキサス、カリフォルニア、フロリダなど航空宇宙産業集積地から選出された共和党議員12名の連名で議会に提出されており、同社が航空宇宙産業に地盤を持つ共和党議員にロビーイングをかけていたことがうかがえる。

同社は小惑星の探鉱という未来的な目標を掲げつつも、それなりに手堅い事業計画を持つ。まず地球周回軌道に小惑星観測専用の宇宙望遠鏡を打ち上げて地球に近づく小惑星の発見と観測を実施し、次いで有望そうな小惑星にフライバイ観測(目標の星の側を通過して、そのまま飛び去る)とランデブー観測をかけてさらに調査する。この間は、科学者向けに望遠鏡の観測時間や、探査データを販売するなどして収益を得る。さらに小惑星観測のために開発した宇宙望遠鏡技術で、地球を観測する衛星システムも構築し、地球観測データを販売する。

その上で実際の小惑星探鉱を実施、それも最初はレアメタルなど地球に持ち帰る必要のある資源を狙わず、水のある小惑星から水を採取、水素と酸素を作って、運用中の宇宙機に推進剤として販売する――というビジネスプランだ。現在は第一段階の宇宙望遠鏡の開発を行っており、2015年6月には宇宙望遠鏡の技術試験機となる同社初の小型衛星「Arkyd 3R」を国際宇宙ステーションからの放出という方法で、軌道上に展開した。


宇宙条約の“抜け穴”、民間進出で露呈

宇宙条約が領有のみを禁止し、所有について言及していないことは以前から認識されていた。

1979年に国連で採択された「月その他の天体における国家活動を律する協定(月協定)」は第11条で「月の表面又は地下若しくはこれらの一部又は本来の場所にある天然資源は、いかなる国家、政府間国際機関、非政府間国際機関、国家機関又は非政府団体若しくは自然人の所有にも帰属しない。」と個人や法人による月資源の所有を明確に否定したが、こちらは批准国が13カ国にとどまっており、しかも米国や日本を含む宇宙開発先進国がひとつも批准していないという問題点を持っている。

米国では、1980年にスペースコロニーの開発を目指す民間団体のL5協会(現・米国宇宙協会)が月協定批准に反対してロビー活動を展開し、結果として議会が月協定批准を否決している。

実際問題として、世界は長年この問題について認識しつつ「知らない振り」をしてきた。宇宙のマネタイズにあたっては、宇宙空間の有形無形の資源を専有し、利用し、経済的利益を生み出すことが必須となる。しかしこれまでは、宇宙への輸送手段は国家が独占してきた。宇宙空間における所有は即国家の領有と同義であり、領有さえ禁じておけば問題はなかったわけである。

しかし21世紀に入ってから、米国では次々の宇宙ベンチャーが立ち上がった。米政府が、地球周回軌道を民間に開放する姿勢を打ち出してベンチャー支援策を積極的に進めたこともあり、スペースXに代表されるような、かつてなら国の事業でしかできなかったであろうロケットの開発と運用を実施するベンチャーも現れた。その先に、実際に小惑星資源を利用しようとするプラネタリー・リソースのような会社が出現し、宇宙における所有の問題が現実化した。その結果、今回の小惑星資源の所有を認める2015年宇宙法の制定へとつながっていったのだ。


「やったもの勝ち」の共和党的思考による横紙破り

しかし、「宇宙の資源の所有」という問題が、このまますんなりと解決するわけではないだろう。2015年宇宙法は、米国建国以来のフロンティア・スピリット――換言するなら「先にやったもの勝ち」――の、いかにも米共和党的な思考の産物である。

宇宙条約という、領有という限定的なものではあるが、まがりなりにも存在していた「宇宙は“所有”の対象としない」という国際的な合意に対して、「それでは物事が進まない」として行った横紙破りだ。

実際に宇宙での所有を必要とするビジネスが、プラネット・リソース1社だけならばともかく、今後世界各国で類似のベンチャーが出てくるようになると、「宇宙における所有」に関する国際的な合意を構築する必要がある。その時、米国がメートル法に対するヤード・ポンド法のように、あるいは特許における先願主義に対する先発明主義のように、「自分のやり方」に固執して混乱を巻き起こす可能性は否定できない。

より長期的な問題としては、宇宙におけるガバナンスへの影響も考えられるだろう。「宇宙の領有」を否定する宇宙条約と、「個人や企業の所有は否定されていない」として個人や法人の所有を認めた2015年宇宙法。いずれ、ある程度以上の数の人々が宇宙で恒久的に暮らし始めるようなことになったら、宇宙におけるガバナンスの主体はいったい何になるのか。

宇宙の領有ができないにもかかわらず、国になるのか、それとも所有が米国法上は可能な法人組織になるのか。あるいは領有について再考することになるのか。未来は混沌としている。

宇宙で人間が恒久的に暮らすようになるには、宇宙における所有の問題は避けることはできない。2015年宇宙法は、「当たり前に人間が宇宙で暮らす時代」に向けた出発点となるのかもしれない。

とりあえず、今日のところはまだ、星は見上げて願いをかけるための存在にとどまる。
宇宙が強欲に塗れすぎないことを祈って。メリークリスマス。



スペースXの「ファルコン9」、ついに垂直着陸に成功

今度はロケット、イーロン・マスクがまた革新!

スペースXの「ファルコン9」、ついに垂直着陸に成功

 

「とうとうやりやがった」というほかない。イーロン・マスクCEO率いる宇宙ベンチャーのスペースX社が、12月22日(米東部時間21日)、ケープ・カナヴェラル空軍ステーション(フロリダ州)から打ち上げた「ファルコン9」ロケットで、使用後の第1段の陸上への着陸に初めて成功した。早く言 えば、打ち上げに使った第1段をエンジンもろとも、逆噴射で垂直に地上に降ろし、回収したのである。

 
米通信会社のオーブコム社の小型通信衛星「オーブコムOG2」11機を搭載しており、こちらも無事予定の軌道への投入に成功した。ファルコン9は、2015年6月28日に打ち上げに失敗しており、今回が再開第1回目だった。

過去、ファルコン9は洋上プラットフォームへの第1段着陸を目指し、あと一歩のところで失敗していたが、今回は使用後の第1段を逆噴射で打ち上げ地から10kmほど離れた陸上に着地させることを目指し、ついに成功した。

 


帰還するファルコン9第1段の映像に、スペースXの管制室は歓声に包まれた(SpaceX)



失敗を乗り越えるアグレッシブな姿勢

失敗後、初めての打ち上げだったにもかかわらず、スペースXは今回非常にアグレッシブな姿勢で臨んだ。まず、第1段と第2段に使用するエンジン「マーリン1D」を“フルスラスト”で、使用した。

ここまで同社は安全のためにマーリン1Dの推力をやや絞って使用してきたが、設計定格で使用したわけだ。あわせて第2段のタンクを大型化して搭載推進剤の量も増やした。これにより設計上の打ち上げ能力は従来より30%増加するという。

さらに、これまでは洋上プラットホームへの着陸を目指した試験だったが、今回は逆噴射により陸上まで第1段を戻して地上に着陸させるという新たな挑戦を行った。この方法では余分な推進剤を消費するので、洋上回収よりも打ち上げ能力が落ちる。今回はエンジン推力を強化したことと、搭載する衛星が軽量 だったことから可能になったようだ。

同社は、2012年9月から試験機「グラスホッパー」を使ったロケットの垂直離着陸試験を開始し、2014年4月には同社の打ち上げロケット 「ファルコン9」の第1段に姿勢制御フィンや着陸脚など垂直離着陸機能を付加した「ファルコン9R Dev」の飛行試験へと進んだ。並行して2013年9月からは「ファルコン9」の実際の打ち上げで、分離後の1段の姿勢を制御したりエンジンを再着火したりする試験を開始、2014年4月から、第1段に着陸脚などの垂直着陸のための装備を備えた「ファルコン9R」仕様のロケットを使用し、実際の試験を繰り返してきた(ロケットがまっすぐ降りてくる!? スペースXの実験成功:2014年4月24日参照)。


実際の打ち上げで分離後の第1段を使った試験は、2回の着水を経て洋上プラットホームへの着陸へと進んだ。2015年1月10日の打ち上げでは、プ ラットホームまでの誘導は成功したが、機体とプラットホームが衝突して爆発。2015年4月14日の打ち上げ時の試験では、垂直に洋上プラットホームへと 降下した着地寸前で姿勢を崩し、転倒して爆発した。


 
無事着陸したファルコン9R第1段(SpaceX)。かつてのアトラスロケット射点を改装した着陸パッドに降り立った。

コスト低減は2分の1から3分の1、インパクトは巨大

今回のファルコン9Rの第1段回収成功で、宇宙への打ち上げコストが100分の1になるというような報道も出ているが、そこまで安くなることはないだろう。おそらく、すべてがうまくいったとしても2分の1~3分の1程度だ。それでも50%のコストダウンというのは驚異的な数字である。実現した場合のインパクトは大きい。ライバルの“使い捨て”ロケットがすべて霞んでしまう可能性がある。

コストダウンの核心は回収した第1段をどの程度の整備で何回使い回すかにある。ファルコン9はかなり軽量化を徹底したロケットなので、機体構造に強度的な余裕が大きいわけではない。スペースシャトルのような100回もの再利用は考えていないと見るべきだ。

ひとつのヒントとなるのは、スペースXが現在開発中の大型ロケット「ファルコン・ヘビー」だ。ファルコン・ヘビーは、ファルコン9の第1段の横に、第1段と同型の液体ロケットブースターを2機装着したロケットだ。第1段とブースターの間で推進剤を融通することで、最適な高度・速度でブースター内の推進剤を使い切って分離するクロスフィーディングという技術を採用し、地球低軌道に50トン以上のペイロードを打ち上げる能力をもつ。

このファルコン・ヘビーに、今回の回収技術を組み合わせる場合、2基のブースターは回収できるが、第1段は燃焼終了時に水平方向の速度が大きくなりすぎているので、打ち上げ地点に引き戻しての回収が難しくなる。ここから推測できるのは、ブースターとして何回か使用した機体を、最後に第1段に使用して使い捨てにするという運用だ。

回収を行うと打ち上げ能力が低下するが、素で50トン以上の打ち上げ能力を持つファルコン・ヘビーなら、現状の大抵の商用衛星を打ち上げることができる。もちろん回収したファルコン9第1段や、ファルコン・ヘビーのブースターは、第1段を回収せずに打ち上げ能力をぎりぎりまで発揮するファルコン9打ち上げに使ってもいい。

ブースター2基、回収、第1段使い捨てという運用形態を想定すると、ファルコン9第1段の再利用回数は数回から多くても10回程度であろうと推測できる。となると、コストダウンといっても100分の1ではなく、2分の1から3分の1程度と見るのが妥当だ。

 

H3やアリアン6は根本的に方針転換を迫られる可能性も

機体の強度に余裕がないから、あまり使い込んだ機体は顧客も嫌がるだろう。適当なところで使い捨てにして、新規の機体を投入した方がビジネス上有利だ。使い込んだ機体を打ち上げに使う際は割引価格を提示するというのでもいいだろう。

ただし、価格が半分になるだけでも、商業打ち上げ市場へのインパクトは非常に大きい。
もしも実現すれば、次世代ロケットとして開発している欧州の「アリアン6」や日本の「H3」ロケットは、コストについて根本から再考を余儀なくされることは間違いない。

実際のところは、今回帰ってきた機体を調査し、再利用して打ち上げを実施するところまでいかなければ分からないだろう。おそらく再利用打ち上げを行う際に、スペースXは、コスト低減についてなんらかの発表を行うと予想する。

ところで、このような、米国の宇宙ベンチャーのアグレッシブな姿勢が米国政府を動かし、星に所有権を主張できる法律が議会を通ったことをご存じだろうか。本日公開の「米議会「星を所有できる」法律を可決」も、よろしければ、ぜひご一読を。

木曜日, 4月 24, 2014

ロケットがまっすぐ降りてくる!? スペースXの実験成功

ロケットがまっすぐ降りてくる!? スペースXの実験成功

ファルコン9、第1段着水試験にみる“したたかさ”

2013年9月29日のファルコン9の6号機(v1.1初号機)打ち上げでは、分離後の第1段の姿勢をスラスター噴射で制御する実験を行っている。今回は、第1段に着陸脚を装着し、姿勢を制御して垂直にゆっくり降りてくるところまでを試したわけだ。



グラスホッパーによる垂直離着陸試験の様子(動画:SpaceX)

スペースXは、非常に秘密が多い企業で、ファルコン9の再利用化についても不明点が多い。その一つに「重い着陸脚を装着すれば、ファルコン9の打ち上げ能力が低下するのではないか」という疑問があったが、今年4月に同社がルクセンブルグの衛星通信会社SESの通信衛星「SES-9」「同10」の打ち上げ契約を獲得した際に、“からくり”が明らかになった。
 
ファルコン9v1.1の公称打ち上げ能力は、静止トランスファー軌道に4.85トンだが、SES-9/10は共に5.3トンもある大型衛星だったのである。これに対してスペースX社は、ファルコン9v1.1には、同社が実験のために使う余剰打ち上げ能力があり、SES-9/10も打ち上げ可能であると説明した。つまり、ファルコン9v1.1は、最初から再回収実験のための着陸脚などを装備する前提で開発されており、そのために打ち上げ能力は低い値を公表していたのだった。

するりと認めさせた、商業打ち上げと技術開発の“同居”

先に触れたとおり、商業打ち上げ市場では、実験ペイロードと衛星の相乗りは強く忌避される。相乗りは打ち上げの成功確率を低下されるものだと認識されているからだ。余剰打ち上げ能力を生かした超小型衛星の同時打ち上げも、安全面で厳しい審査を行い、やっと実施しているという状態だ。

ところがスペースXは、実験を実施するのが、心理的抵抗感が少ない分離後の第1段であるということを利用して、着陸実験のためのペイロードと商業衛星打ち上げの相乗りを実現した。打ち上げコストは、顧客からの打ち上げ料金で賄われるので、スペースXとしては、事実上ただで実際の打ち上げによる技術開発を進めることが可能になった。

製品の完成度を上げるための開発コストを、顧客に負担させるというのは、ソフトウエア業界ではよく見る光景だ。バグが残っている状態で見切り発車でソフトを発売し、ユーザーからのバグレポートに基づいてデバッグを進め、新バージョンを配布する。が、商業打ち上げと技術開発の相乗りで、低コストかつ効率的に技術開発を進めるというのは、商業打ち上げ市場ではスペースXが初めてである。

スペースXのビジネス展開には、多分にネット・ベンチャー的な手法が散見されるが、これもその一つと言えるだろう。

スペースXの、ファルコン9再利用化には、他にも様々な疑問点がある。
分離後の第1段は、すでにかなり水平方向速度を獲得している。それを射点近くまで戻す(フライバック)には、相応の推進剤を必要とする。それによる打ち上げ能力低下と、再利用によるコスト低下は見合うものなのかどうか。あるいは、戻さずに遠隔地に着陸させるフライフォワード方式を採るなら、射点に第1段を戻すための輸送コストがかかる。これが再利用によるコスト低下に見合うものなのかどうか、などだ。

「H-IIAの約半額」が実現?

が、今回の着水実験により、スペースXがかなり緻密なビジネスモデルを組んで、それを着々と実施しつつあることが明らかになった。第1段再利用によって、本当に打ち上げコストが大幅に削減できれば、その影響は宇宙開発全般に及ぶ。日本が今年度から開発しようとしている新型基幹ロケットは、H-IIAの約半額というコストダウンを目指している。

しかし、2020年予定の新型基幹ロケット運用開始までに、スペースXが再利用による劇的な打ち上げコスト低下を達成してしまえば、開発途中での構想の抜本的再考を迫られることになるかも知れない。