イーロン・マスクとジェフ・ベゾスの再使用ロケット対決、勝つのはどちらか

4月3日、ネット通販大手のAmazonの設立者として知られるジェフ・ベゾス氏の宇宙企業ブルー・オリジンが開発した「ニュー・シェパード」ロケットが、同じ機体を使って3回目となる打ち上げ、着陸に成功した。

ニュー・シェパードは垂直に着陸することができ、高度100kmの一般的に宇宙と呼ばれる空間まで飛ぶことができるロケットである。これまでに垂直離着陸式のロケットはいくつか開発されているが、高度100kmまで到達できる能力をもっていたり、あるいは着陸に成功したりといった例はなかった。また、宇宙空間まで行ける上に再使用が可能なロケットも、スペースシャトルなどいくつか例があるが、垂直着陸式ではなかった。垂直着陸式で、なおかつ宇宙まで行って帰ってくることができ、同じ機体で3回も繰り返し飛行できたのは、今回のニュー・シェパードが世界初である。

一方、電子決済サービスPayPalや電気自動車のテスラ・モーターズの設立者として知られるイーロン・マスク氏の宇宙企業スペースXは、このニュー・シェパードの成功から6日後の9日、国際宇宙ステーションに向けて補給船を打ち上げた「ファルコン9」ロケットを、海上に浮かべた船の上に着地させ、回収することに成功した。

ファルコン9は、単に宇宙空間に到達できるだけではなく、地球をまわる軌道に人工衛星を投入することができる、ニュー・シェパードよりはるかに大型で強力なロケットである。また、ファルコン9の回収に成功したのは今回で2回目で、船での回収成功は初であった。垂直着陸式で、なおかつ人工衛星を打ち上げるだけの強力な能力をもったロケットの機体を、洋上に浮かぶ船で回収できたことが今回の成功の意義である。

ロケットがロケットエンジンを地面に向けて噴射しながら地上に舞い降りる様は、まるでSF映画のようで多くの話題を呼んだ。もちろん、見世物にするために着陸させているのではなく、彼らにはロケットを回収し、何度も使うことで運用コストを下げるという野望がある。ロケットのコストが下がれば、それだけ宇宙に人や物を打ち上げやすくなり、いつか宇宙や他の惑星で人が暮らすような時代が来ることになる。

マスク氏とベゾス氏という、ともにITで財を成した起業家が、偶然にも同時期に、同じ「ロケットの再使用による低コスト化」という目標に向けてひた走っている。しかし、現時点では両者の間にはまだまだ差があり、さらにロケットの再使用による低コスト化も、本当に実現するかはまだわかっていない。

なぜ垂直離着陸?

ニュー・シェパードとファルコン9はともに垂直離着陸、つまり垂直に打ち上げられ、垂直に着陸する形式を採っている。

これまで再使用ロケットというと、有名なスペースシャトルのように大きな翼をもっていたり、あるいはパラシュートを使って回収していた。ニュー・シェパードとファルコン9でこれらの方法が使われないのには、もちろん理由がある。

たとえば大きな翼は、機体の方向を変えたり、空気との抵抗で速度を落とすことには役立つものの、打ち上げ時にはただの重りでしかなく、もちろん空気のない宇宙でも何の意味もない。パラシュートも空気との抵抗で速度は落とせるが、狙ったところに着陸することは難しく、また着陸時に速度を完全にゼロにすること、つまり機体に大きな衝撃をかけずに回収することも難しい。

その点、ロケットエンジンは打ち上げ時にも使うものなので無駄ではない。着陸時に使うために追加の推進剤が必要にはなるものの、翼ほど重くはない。また、エンジンの推力(パワー)を変えることで機体の降下速度や着陸時の速度を制御することもでき、狙った場所に安定して降ろすことが可能になる。

装着さえすれば機能する翼や、展開さえすれば機能するパラシュートとは違い、ロケットエンジンを再点火したり、推力の制御をするのはとても難しい。しかし、前述のようなそれを補って余りある利点があるために、ブルー・オリジンとスペースXはそれぞれほぼ同じ、ロケットエンジンを使う着陸方法を採用している。

両者はまだ直接対決には至っていない

マスク氏とベゾス氏は、ともに同じ垂直離着陸方式のロケットによる再使用に挑んでいる。しかし、両者の間にはまだ大きな差があり、どちらがすごいかということを論じるのは難しい。

一番大きな差は、人工衛星の打ち上げを目的としているかどうかという点であろう。ニュー・シェパードは地上からまっすぐに上昇して宇宙の”端”に達した後、そのまままっすぐ降下することしかできない(こうした飛行のことを「サブオービタル飛行」という)。一方のファルコン9は、スペースシャトルや国際宇宙ステーションなどと同じように、地球のまわりを回る「軌道」に到達することができる。

もちろんサブオービタル飛行も簡単というわけではない。しかし、技術的には軌道へ物を打ち上げるほうが圧倒的に難しい。

マスク氏はこの差を次のように語っている。

「ニュー・シェパードのように宇宙に行くだけならマッハ3の速度で足りるが、ファルコン9のように人工衛星を打ち上げるためにはマッハ30が必要となる。これらの速度を出すためのエネルギーはその二乗が必要なので、エネルギーで比較すると両者には100倍の違いがある」。

もう少し細かいことを言うと、ファルコン9は人工衛星を打ち上げられる能力をもっているとはいえ、地上に帰ってくるのは途中で切り離される第1段機体のみである。第1段機体は高度80kmほど、時速7000kmほどで切り離されるので、ここだけに限ると、ニュー・シェパードとそれほど大きな差はないようにも見える。ただ、そもそも人工衛星を打ち上げるロケットは徹底的に軽量化する必要があるため、強度的にぎりぎりの構造になっている。一方のサブオービタル機は、そこまでぎりぎりの設計にする必要がないため、比較的余裕のある機体にすることができる。飛ぶ様子は似ていても、両者には大きな差がある。

たしかにニュー・シェパードは、3回の再使用に成功した点でファルコン9よりも先んじたようにも見えるが、完全に打ち負かしたわけではない。一方のファルコン9は軌道に人工衛星を飛ばせる能力をもっているが、回収こそ2度も成功しているものの、再使用はまだ行われていない。つまり両者はまだ、直接的な対決には至っておらず、ようやく同じ盤上に駒を並べ始めたような段階にある。