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で極超音速旅客機の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。