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スペースプレーン 実現

スペースプレーン

X-30の想像図(1986年)

X-30の想像図(1990年)

スペースプレーン (Spaceplane) とは、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。広義の意味として、スペースシャトルのように翼を持ち、飛行機のように滑空して着陸する機体全てを指すこともある。

概要

宇宙空間までの輸送・移動手段としては、使い捨て型ロケットが使用される事が多いが、これは煩雑な打ち上げ設備を必要とし、発進箇所が限られるという制約がある。例外はスペースシャトルであるが、着陸については通常の滑走路を使用するものの、打ち上げについては使い捨て型ロケットと同様の設備を必要としている。

スペースプレーンにおいては、通常の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ことが考えられている。このため、煩雑な打ち上げ設備を必要とせず、滑走路と若干の支援設備のみで運用が可能となり、打ち上げコストの減少や運用可能地点の増加が見込まれる。また、飛行機のような運用を行う発想から、一般的に翼を有するデザインをしている。かつ、ほとんどの場合、再使用型宇宙往還機でもある。

構想としては、1930年代にドイツにおいてゼンガー計画として構想されていた。1980年代にはアメリカ合衆国極超音速旅客機のX-30が国家構想として発表されたが、構想のみに終わっている。

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、酸化剤を全て搭載せず、ジェットエンジンのように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。

かつては、実現すれば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ものの、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・高度に応じて何種類も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。そして、実際に作成され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であったという結果もあって、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。

スペースシャトルの後継の有人宇宙船に、使い捨て型ロケットを用いるカプセル型宇宙船のオリオンが、またソユーズの後継機として構想されたクリーペルが再使用型宇宙往還機ではあるものの、打ち上げ自体は使い捨て型ロケットを用いて行われる形となったように、スペースプレーンの実用化の目処は全く立っていないというのが現状である。

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 ゼンガー 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 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 開発中 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(英語版) 1998年 開発中

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

SpaceDev(英語版) ドリームチェイサー 2004年 開発中 有人宇宙船。ロケットにより打ち上げ

スペースシップ・カンパニー(英語版) スペースシップツー 2006年 開発中 有人弾道飛行。母機から空中発射するロケットプレーン

PlanetSpace(英語版) シルバーダート(英語版) 2007年 中止

スペースシップ・カンパニー スペースシップスリー(英語版) 2009年 構想

中国 シェンロン(英語版)

XCORエアロスペース(英語版) リンクス・ロケットプレーン 開発中 有人弾道飛行ロケットプレーン

JAXAのスペースプレーン

旧NALは1980年代からスペースプレーンの研究を行っており、2003年の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。

フィクション

映画2001年宇宙の旅の冒頭で登場する宇宙機オリオン号は、映画では宇宙空間からのシーンで始まるが、アーサー・C・クラークの小説版ではブースターの母機に背負われてカタパルトで射出される描写が緻密に描かれている。

関連項目

ロケット

再使用型宇宙往還機 (RLV)

単段式宇宙輸送機 (SSTO)

参考文献

^ “第一部「国際宇宙ステーション『きぼう』が拓く有人宇宙開発」 で出された意見”. 第53回JAXAタウンミーティング in 宮崎. JAXA (2010年11月27日). 2012年6月8日閲覧。

松浦晋也 『われらの有人宇宙船-日本独自の宇宙輸送システム「ふじ」-』 裳華房、2003年。ISBN 4-7853-8758-0。

外部リンク

JAXA オンライン・スペースノート ロケット - スペースプレーン - ウェイバックマシン (2006年5月8日アーカイブ分)

表・話・編・歴

宇宙飛行

主要項目

歴史(英語版)(競争、事故) · 軌道力学

応用

地球観測衛星(偵察衛星、気象衛星) · 宇宙開発 · 宇宙旅行 · 衛星測位システム · 宇宙建築(英語版) · 宇宙移民

有人宇宙飛行

主要項目

宇宙飛行士 · 生命維持装置

危険性

無重量状態(宇宙酔い) · 宇宙線

主な計画

ボストーク · マーキュリー · ボスホート · ジェミニ · ソユーズ · アポロ · スペースシャトル · 神舟 · ミール · ISS · コンステレーション

その他

宇宙遊泳

宇宙機/宇宙船

スペースシャトル · 無人宇宙船(英語版) · 宇宙機の推進方法 · スペースプレーン

目的

弾道 · 軌道(英語版)(対地同期軌道、地球周回軌道) · 惑星間(英語版) · 恒星間航行 · 銀河間航行

打ち上げ

ローンチ・ヴィークル · 使い捨て · 再利用 · 宇宙速度 · 直接上昇(英語版) · 非ロケット式宇宙到達(英語版) · 射場 · 発射台

主な機関

ESA · NASA · RKA · CNES · CNSA · ISRO · JAXA

その他

民間宇宙飛行 · 宇宙天気予報 · ラグランジュ点 · 宇宙空間と生存(英語版)

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3か月前に最終更新