"毎年1回墜ちるロケット"の汚名返上なるか? - 蘇った「プロトン」ロケット

ロシアの国営宇宙企業「ロスコスモス(ROSKOSMOS)」と、ロケット運用会社「インターナショナル・ローンチ・サービス(International Launch Services:ILS)」は6月8日、通信衛星「エコースターXXI(EchoStar XXI)」を搭載した「プロトンM/ブリーズM」ロケットの打ち上げに成功した。

プロトンMロケットの打ち上げは、昨年6月以来、1年ぶりとなる。この昨年の打ち上げは成功に終わったものの、ロケットにトラブルが生じ、危うく失敗の恐れもあった。

プロトンは長年、ロシアの宇宙開発のワークホースとして、また近年ではその高い性能と安い価格から商業打ち上げ市場においても存在感を発揮し、毎月1機が打ち上げられるほどの活躍をみせていた。しかしここ数年はトラブルが頻発するようになり、打ち上げ失敗を相次いで起こしていた。

ある関係者は「あんな毎年1回墜ちるようなロケット、誰が使いたがると思いますか」と語るほど、プロトンMの信頼性は低下し、同時にロシアの宇宙開発の信頼性の低下をも象徴していた。

今回は、1年ぶりに打ち上げを再開したプロトンMについて、この1年で何が起きたのか、そしてプロトンMとロシアの宇宙開発の未来について解説する。

よみがえったプロトンM

エコースターXXIを載せたプロトンM(Proton-M)ロケットは、日本時間6月8日12時45分(現地時間同日9時45分)、カザフスタン共和国にあるバイコヌール宇宙基地の第24発射台を離昇した。ロケットは順調に飛行し、打ち上げから約9分41秒後に、上段のブリーズM (Briz-M)と衛星を分離した。

ブリーズMはその後、5回に分けてエンジンを噴射し、打ち上げから9時間13分後にエコースターXXIを分離した。ロスコスモスやILSは打ち上げ成功と発表。その後、米軍の観測によっても、衛星がほぼ予定どおりの軌道に乗っていることが確認されている。

また衛星との通信確立にも成功し、正常に機能していることが確認されている。

エコースターXXIは、米国に本拠地を置く衛星通信会社エコースターが運用する通信衛星で、欧州全体にモバイル通信サービスを提供することを目的としている。打ち上げ時の質量は6900kgもある大型の衛星で、十字になった巨大な太陽電池パドルと、さらに巨大な傘のようなアンテナを特徴とする。

製造は米国の宇宙企業スペースシステムズ/ロラール(SS/L)が担当し、設計寿命は15年が予定されている。

ロシアでも米国でも。世界中で売れたプロトンM

プロトンMはロシアのフルニチェフ(Khrunichev)が開発し、製造している大型ロケットで、ロシアにとって大型の静止衛星を打ち上げられる唯一のロケットでもある。原型となった初期型のプロトンが1965年に初めて打ち上げられて以来、半世紀にわたってソ連・ロシアのワークホースとして運用されている。プロトンMは、そのプロトン・ロケットの最新型で、2001年に初打ち上げが行われた。

またソ連解体後の1995年には、ロシアと米国が手を組み、プロトンの商業販売を担当する企業としてILSが設立された。同社の本拠地は米国に置かれており、つまり米国企業がロシアのロケットで衛星を打ち上げるという、少し不思議な関係が続いている。

プロトンMは商業打ち上げが始まって以来、毎年10機前後が打ち上げられている。ロシアのみならず、世界的にも大ベストセラーになったのには、打ち上げ能力が大きいこと、そして安価であり、さらに実績が豊富という特長がある。

プロトンMは、通信・放送衛星が打ち上げられる静止トランスファー軌道に7トン近い打ち上げ能力をもつ。欧州や米国にも、これと同じか、あるいは超える打ち上げ能力をもつロケットがあるが、プロトンMはそれらより圧倒的に安価だった。また、打ち上げ能力は落ちるものの、静止トランスファー軌道ではなく静止軌道に直接衛星を送り届けることもできる。

さらにプロトンは半世紀にわたって運用が続けられており、実績や信頼性もあった。そのため一時は、静止衛星の商業打ち上げ市場の約60%のシェアをにぎっていたほどだった。

しかし、2000年代の後半から打ち上げ失敗がたびたび起こるようになり、ほとんど1年に1機は失敗するようになった。もちろん1年に10機前後という打ち上げ回数の多さは加味する必要があるものの、改良され、打ち上げを再開しても、一向に安定することなく失敗を繰り返すことから、信頼性は下がり続けた。ある関係者は「あんな毎年1回墜ちるようなロケット、誰が使いたがると思いますか」と語るほどだった。

そんな中、米国のスペースXがプロトンMと同じくらいに安価な「ファルコン9」ロケットを開発。打ち上げ能力こそ勝っていたものの、ファルコン9はその後改良され、今ではほとんど同じか、それ以上の打ち上げ能力をもつに至った。市場はこの新進気鋭のロケットに心変わりし、2014年にはそれまでプロトンMがにぎっていた市場での約半分のシェアを、ファルコン9にまるまる奪われることになっている。

プロトンM、危機一髪

信頼性の低下と商業打ち上げでの地位の低下で、窮地に立たされつつあったプロトンMだが、それでも打ち上げは安定せず、2015年も1回の失敗を経験している。

今回の打ち上げは、2016年6月に通信衛星「インテルサット31」を打ち上げて以来、1年ぶりとなる。なぜ1年も打ち上げが行われたなかったというと、このインテルサット31の打ち上げでもやはり問題が起き、さらにその原因調査の中でさまざまな問題が明らかになったからだった。

この打ち上げでは、プロトンMの第2段にある4基のRD-0210エンジンのうち、1基が計画より9秒早く停止するというトラブルが発生。残る3基のエンジンのみで飛行を続け、第3段を分離した。第3段そのものは正常に稼働したものの、第2段のトラブルによってロケットの速度は予定より不足したままだった。

このままでは打ち上げ失敗の可能性もあったが、そこで活躍したのが上段のブリーズMだった。ブリーズMは5回に分けたエンジン噴射を行う予定だったが、その1回目と2回目の噴射で、計画より数十秒長く噴射することで、第2段のトラブルで失った速度を補填。なんとか予定どおりの軌道に衛星を投入することに成功したのである。

ちなみにこのトラブルにより、第3段機体は当初予定していた場所より手前に落下することになったが、幸い被害などは出ていない。

ロシアの宇宙開発に詳しいRussian Space WebのAnatoly Zak氏によると、その後の調査で、エンジンのターボ・ポンプにつながる推進剤の供給管の取り付けにミスがあったことが判明。さらにポンプの過負荷も加わってこの管が破壊され、エンジンが止まったと結論づけられたという。

通常であれば、対策を施すなどして数カ月で打ち上げ再開となるところだが、しかし、問題はそれだけにとどまらなかった。