日本のH-IIAロケット、打ち上げ成功! 今回臨んだ新たな挑戦と、そこから生まれるビジネスチャンス

日本のH-IIAロケット、打ち上げ成功! 今回臨んだ新たな挑戦と、そこから生まれるビジネスチャンス
H-IIAロケット37号機の打ち上げ Image Credit: 三菱重工/JAXA

 三菱重工と宇宙航空研究開発機構(JAXA)は2017年12月23日、日本の主力大型ロケット「H-IIA」37号機の打ち上げに成功した。

 2001年に運用が始まったH-IIAロケットも、これまでに37機が打ち上げられ、成功回数は36回。また、7号機以降はすべて連続で成功し続けているなど、高い信頼性ももっている。コスト、価格面で他国にやや遅れは取りつつも、その実力が徐々に認められつつあり、海外の衛星会社からの商業打ち上げの受注も少しずつ獲得している。

 そのH-IIAロケットが、今回の打ち上げで新たな挑戦に臨んだ。それは、ロケットに2機の衛星を同時に積んで打ち上げ、それもそれぞれ異なる軌道に投入するという複雑なもので、しかし将来の打ち上げビジネスの機会拡大につながる、とても重要なものである。

◆2機の衛星をそれぞれ異なる軌道に投入せよ!

 12月23日に打ち上げ予定のH-IIAロケット37号機は、宇宙航空研究開発機構(JAXA)が開発した気候変動観測衛星「しきさい」と、超低高度衛星技術試験機「つばめ」という、2機の衛星を積んで打ち上げられた(「しきさい」についての参考:『日本の人工衛星「しきさい」がまもなく宇宙へ! 気候変動の謎を解き、地球の未来を守れ』)。

 H-IIAは大型のロケットなので、中型、小型の衛星であれば、2機以上を同時に搭載して打ち上げることはわけない。実際にこれまでも、複数の衛星を同時に打ち上げたことは何度もある。

 ただ、それができるのは、搭載する衛星すべてがほぼ同じ軌道に入る場合のみだった。

 厳密なことをいうと、H-IIAロケットの3号機では、2機の衛星を異なる軌道に投入したことがあるが、このときは2機目の衛星があとで軌道を大きく変えることを前提にしたもので、いわば「放り投げた」ようなものだった。

 しかし、今回の「しきさい」と「つばめ」は、運用される軌道が大きく異なるため、それぞれ別の軌道で、ロケットから衛星を分離、投入しなければならない。それも、あとで衛星が軌道を大きく変えなくてもいいよう、それぞれが運用される軌道に、ほぼ直接に「しっかり投入」しなければならなかった。

 そのためには、まずロケットが1機目の衛星を軌道に投入した後、何回かエンジンを噴射して軌道を変えて、そこで2機目の衛星を投入するという、複雑な飛行をこなす必要がある。

 ロケットは基本的に、地上から打ち上げられ、目標の軌道に到達したら衛星を分離し、そこでお役御免。せいぜい十数分から数十分程度の飛行時間で運用を終えることが多い。しかし今回は、2機目の衛星のために軌道を変える都合上、1時間48分も飛び続けなければならない。

 この複雑な飛行の実現のため、今回のH-IIAロケット37号機には新しい改良が施されたのである。

◆「衛星相乗り機会拡大開発」

 この改良のことを、開発を担当したJAXAでは「衛星相乗り機会拡大開発」と呼んでいる。

 2機の衛星をそれぞれ異なる軌道に投入するためには、まずエンジンを何回も噴射できるようにする必要があり、また長時間の宇宙飛行ができるようにし、さらには正確に軌道変更できるようにする必要もある。

 このうち最初の2つについては、かつてH-IIAに施された「高度化」と呼ばれる改良で、ほぼ実現できる能力を獲得していた。この改良は、大型の通信衛星などを飛ばすために行われたものだったが、その成果をいかすことで、今回の改良も実現した。

 3つ目の軌道変更を正確に行うための改良については、ソフトウェアを書き換えることで実現している。

 じつは、H-IIAで複数の衛星を異なる軌道に飛ばそうというアイディアは、開発段階から存在していた。その背景には、そうした打ち上げの需要が考えられたこと、また、そもそもこうした打ち上げ方は米国や中国、ロシアなどはすでに実用化されており、追いつく必要があったこともある。

 実際にエンジンなどは、そうした使用を想定して設計されていたものの、実際には需要が小さかったことや、その他に優先して改良すべき点があったなどから、いまになってようやく実現したのである。

◆この改良で広がるビジネスチャンス

 今回の「衛星相乗り機会拡大開発」を施した37号機の成功によって、H-IIAは、複数の衛星をそれぞれ異なる軌道に打ち上げる能力を手に入れた。

 これにより、いままで打ち上げられなかった形態での打ち上げができるようになり、国内外から衛星の商業打ち上げを獲得できるチャンスが増えることになった。

 たとえば近年、地球を回る低い軌道に、小型の衛星を何十機から何千機も打ち上げて地球を覆うように配備し、絶え間ない衛星通信や地球観測を行おうというアイディアがある。

 こうした衛星のことを「衛星コンステレーション」といい、電子部品の小型化、低コスト化などから、小型衛星を安価に量産できるようになったことで、実際に事業化に踏み切った企業がいくつもある。たとえば昨年、ソフトバンクが10億ドルを出資したことで一躍話題となった衛星インターネットの「ワンウェブ」などはその一例である(参考:『孫正義が10億ドル出資した衛星インターネット計画「ワンウェブ」、あれからどうなった?』)。

 衛星コンステレーションでは、似たような目的でも、企業ごと、あるいは同じ企業でも、衛星ごとにロケットに打ち上げてほしい軌道が異なることがある。

 そこで、今回のような改良を施したH-IIAを使えば、まずある軌道でひとつ目の衛星(1機だけかもしれないし何機かまとめてかもしれない)を分離し、ロケットが軌道を変えて、別の軌道でもうひとつの衛星を分離する、ということが可能になる。

 こうした、従来のH-IIAではできなかった打ち上げができるようになったこと、そして衛星コンステレーションの需要の高まりも相まって、打ち上げ受注の機会が増えることが期待できる。

◆一歩一歩、着実に歩んだ先にある栄光

 とはいえ、他国のロケットではすでに以前から実用化されている技術であり、そこにようやく追いついたというだけであって、今回の改良をもって世界のトップに立てたというわけではない。

 また、衛星コンステレーションを計画している企業も、すでに他のロケット会社と契約しているか、そもそも自社でロケットも造るなどしており、日本のロケットを積極的に使おうという動きはない。

 ただ、いままでH-IIAでできなかったことができるようになった意義は大きく、他国がすでに実用化しているからといって、決して無意味なものではない。

 たとえば、他のロケットが失敗したり、あるいは他のロケットの打ち上げ予定がいっぱいで、打ち上げたい時期に打ち上げられないといった事態が発生したりした際に、“代打”として、日本のロケットにお鉢が回ってくる可能性はある。

 とくにH-IIAは信頼性が比較的高く、また決められた日時に正確に打ち上げる「オンタイム打ち上げ」率も高い。衛星をビジネスに使おうとしている企業は、ユーザーとの契約でサービス開始時期などが決まっていることが多く、衛星の打ち上げが失敗したり遅れたりすれば、違約金の支払いや契約解除といったリスクもある。その点で、高い信頼性とオンタイム打ち上げ率をもつ日本のロケットが好まれる、頼られるチャンスはあるだろう。

 また、H-IIAは他のロケットに比べてコストや価格が高いという欠点があるが、現在開発が進んでいる「H3」では、その価格差もいくらか改善できると見込まれている。

 まずは今回のH-IIAで、この複数の衛星を異なる軌道に入れるという技術を実証し、そしてH-IIAから次世代のH3にうまくバトンをつなぎ、高い信頼性とオンタイム打ち上げ率を維持しつつ、打ち上げ能力やコストも改善する――。

 こうして一歩一歩、着実に成功を重ね、実績と信頼をアピールすることができれば、いつか日本のロケット・ビジネスが大きく花咲く可能性もあろう。

<取材・文・写真/鳥嶋真也>
とりしま・しんや●宇宙開発評論家。宇宙作家クラブ会員。国内外の宇宙開発に関するニュースや論考などを書いている。近著に『イーロン・マスク』(共著、洋泉社)。
Webサイト: http://kosmograd.info/
Twitter: @Kosmograd_Info(https://twitter.com/Kosmograd_Info

【参考】
・H-IIAロケットの継続的な改良への取組み状況について(http://www.jaxa.jp/press/2012/01/20120125_sac_h2a_j.pdf
・平成29年度 ロケット打上げ計画書気候変動観測衛星「しきさい」(GCOM-C)/超低高度衛星技術試験機「つばめ」(SLATS)/H-IIAロケット37号機(H-IIA・F37)(http://www.jaxa.jp/press/2017/10/files/20171027_h2af37_j.pdf
・H-IIAロケット高度化プロジェクト 終了審査の結果について(http://www.jaxa.jp/press/2016/07/files/20160714_h2aupg_01_j.pdf
・基幹ロケット高度化 プレスキット 基幹ロケット高度化 H-IIAロケットのステップアップ(http://fanfun.jaxa.jp/countdown/f29/files/f29_presskit.pdf
・三菱重工技報 Vol.51 No.4 (2014) 航空宇宙特集 技術論文 H-IIAロケットの高度化開発 -2段ステージ改良による衛星長寿命化への対応- (http://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/514/514053.pdf

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