スペースプレーンとは? わかりやすく解説

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スペースプレーン

高度2万mから宇宙機を発射

宇宙活動拡大にともない地上宇宙行き来はますます活発化しますが、輸送費用大幅に削減するまったく新し輸送システムとして「スペースプレーン」が考えられています。構想中のスペースプレーンは2段式で、1段目の大型高速ジェット機宇宙機乗せて飛行機のように離陸します。高度2万mで宇宙機離脱ロケットエンジン大気圏脱出し、1段目は地上帰還します。宇宙機には翼があり、軌道上での仕事終えると、スペースシャトルのように大気圏滑空し滑走路着陸します。両機ともに何度も使用することが可能で、従来ロケットにくらべ非常に経済的な輸送システムいえます

再利用可能な2段式スペースプレーン
再利用可能な2段式スペースプレーン

輸送コストを大幅に削減

1段目の高速ジェット機は、長さ65m、翼の幅が30m、重量140tで、マッハ6の超音速機です。空気中の酸素利用するジェットエンジンであるため、ロケットのように大量酸化剤をかかえる必要はありません。そのため軽量エンジン圧力低く操縦性安全性高くなりますまた上乗る宇宙機は、長さ39m、翼の幅17m、重量130tで、8tの荷物を積むことが可能で、さまざまな資材運搬できます

分離したスペースプレーンのイメージ図
分離したスペースプレーンのイメージ図


スペースプレーン

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/11/01 23:51 UTC 版)

X-30の想像図(1986年
X-30の想像図(1990年

スペースプレーン英語: Spaceplane)は、航空機と同様に特別な打ち上げ設備を必要とせず、自力で滑走し離着陸および大気圏離脱・突入を行うことができる宇宙船。今まで複数の機体が構想されているが、技術的な問題により、実現に至った例はまだ無い。

広義には、スペースシャトルのような、翼を持ち飛行機のように滑空して着陸できる機体を含める。

概要

スペースプレーンは、航空機と同じように滑走路から離陸し、そのまま大気圏を離脱、そして大気圏再突入後は再び滑走路に着陸する宇宙船である。現在主流である使い捨て型ロケットのような複雑な打ち上げ設備を不要とし、コストの減少や運用地点の増加を見込む。

技術的特徴として、大気圏内においてはエアブリージング英語版(空気吸い込み型)エンジンを利用することが挙げられる。通常のロケットでは燃料となる液体水素以外に酸化剤として液体酸素等を自重に含むため、ツィオルコフスキーの公式により一層の性能向上は難しい。そこで、大気圏内では酸化剤を搭載するのではなく、空気中の酸素を酸化剤として使用することが考えられている。また、大気圏内飛行のために主翼もしくはリフティングボディなどの揚力発生機構を有する。

スペースプレーン計画には、弾道飛行を目指すものと、衛星軌道と往還する再使用型宇宙往還機を目指すものがある。最初期の構想であるSilbervogelは弾道飛行を予定しており、X-30は「ワシントン-東京の間を2時間」とうたった「衛星軌道経由の旅客機」という構想であった。2段式(空中発進)で完全再利用の有人弾道飛行はX-15スペースシップワンで達成されているが、これらは通常はスペースプレーンに分類されない。

現在のところ、スペースプレーンは、各国に計画があるものの実用化の目処は立っていない。宇宙飛行の大幅なコスト削減に繋がるとして期待されていたが、スクラムジェットエンジンの開発が難航しており、2009年現在の技術では飛行速度・高度に応じて複数種類のエンジンを搭載しなければならず、また大気圏外ではロケットエンジンも必要不可欠であるため、実用的な機体を設計できない。また、部分再使用型宇宙往還機のスペースシャトルが使い捨て型ロケットよりも高コストとなったことで、完全再使用型宇宙往還機のスペースプレーンに対しても懐疑的な見方がされている。

主なスペースプレーン

以下のリストには、翼を持ち飛行機のように滑空して着陸するものの打ち上げにはロケットを用いるといった、広義のスペースプレーンも含まれている。

開発元 名称 画像 初出 初飛行 状態 備考
ドイツ Silbervogel 1930年代 中止 ナチス・ドイツ敗戦と共に研究中止
アメリカ合衆国 X-15 1954年 1959年
9月17日
退役 有人弾道飛行ロケットプレーン
アメリカ合衆国 アイシングラス計画 (Project Isinglass 1964年 中止 A-12/SR-71の後継として1964年から1968年にかけて進められたが中止された。
アメリカ合衆国 スペースシャトル 1969年 1981年
4月12日
退役 有人宇宙船。ロケットにより打ち上げ
ソビエト連邦 エネルギア-ブラン 1960年代 1988年
11月15日
退役 ロケットにより打ち上げ
アメリカ合衆国 DC-3英語版 1960年代 中止
イギリス HOTOL 1985年 中止 研究中止(1985年1988年
アメリカ合衆国 X-30 NASP 1986年 中止 開発中止(1986年1994年
ソビエト連邦 MAKS・スペースプレーン 1988年 中止
ドイツ ゼンガーII 1988年 中止 将来型欧州宇宙輸送調査計画 (FESTIP) に移行(1988年~1994年)
日本 スペースプレーン 1980年代 構想 2010年時点で研究レベル。実現はかなり先。[1]
日本 HOPE 1990年代始め 中止 ロケットにより打ち上げ
アメリカ合衆国 ベンチャースター 1996年 中止 垂直離陸水平着陸の単段式ロケットプレーン
アメリカ合衆国 X-37 1996年 2010年
4月22日
運用中 無人研究機。ロケットにより打ち上げ。アメリカ航空宇宙局が手を引いたため、2006年以降はアメリカ空軍専属プロジェクトとなる。
インド Avatar 1998年 構想
ロシア クリーペル 1990年代 中止 有人宇宙船。ロケットにより打ち上げ
スケールド・コンポジッツ スペースシップワン 2003年
12月17日
退役 有人弾道飛行。母機から空中発射するロケットプレーン
シエラ・ネヴァダ・コーポレーション ドリームチェイサー 2004年 開発中 無人宇宙船。ロケットにより打ち上げ
スペースシップ・カンパニー スペースシップツー 2006年 2013年
4月29日
退役 有人弾道飛行。母機から空中発射するロケットプレーン
中国 神竜英語版 2007年 開発中 無人研究機。ロケットにより打ち上げ[2]
PDエアロスペース ペガサス 2009年 開発中 有人弾道飛行スペースプレーン
リアクション・エンジンズ英語版 スカイロン 2000年代 中止 エアブリージングエンジンを用いる単段式スペースプレーン
オービタル・サイエンシズ プロメテウス 2010年 中止 有人宇宙船。ロケットにより打ち上げ
アメリカ合衆国 XS-1 2013年 中止 無人弾道飛行。多段式ロケットの1段目をスペースプレーンに置き換える計画。
SPACE WALKER 風神 2018年 開発中 無人弾道飛行スペースプレーン
中国 再使用可能実験宇宙機 2020年
9月4日
運用中 無人研究機。ロケットにより打ち上げ。
スペースシップ・カンパニー スペースシップ III 2021年 中止 有人弾道飛行。母機から空中発射するロケットプレーン

JAXAのスペースプレーン

NAL1980年代からスペースプレーンの研究を行っており、2003年JAXAへの統合後も研究は続けられている。このスペースプレーンには2006年現在も特別な名称が無く、単に「スペースプレーン」と呼ばれている。アメリカのNASPに似た形状の想像図や、スペースシャトルのような宇宙船を背負った二段式の想像図が公開されている。 また、旧ISASで基礎研究が行われ、統合後も研究が続けられているATREXにおいても、応用例として2段式スペースプレーンの想像図を示している。

関連項目

参考文献

外部リンク


スペースプレーン(宇宙旅行)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/06/17 22:42 UTC 版)

SPACE WALKER」の記事における「スペースプレーン(宇宙旅行)」の解説

高度100kmの宇宙空間への弾道飛行を行う有人スペースプレーン。全長15.9m、重量18.7tで、乗員2名と乗客6名が搭乗可能となり、約3~4分の無重力状態提供するエンジンにはIHI製の推力10t級のLNGエンジンを3機搭載する同じく当初2027年初飛行予定していたが、2021年現在2029年初飛行予定とされている。

※この「スペースプレーン(宇宙旅行)」の解説は、「SPACE WALKER」の解説の一部です。
「スペースプレーン(宇宙旅行)」を含む「SPACE WALKER」の記事については、「SPACE WALKER」の概要を参照ください。

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