小型ロケットから超大型ロケットまで変幻自在なアンガラー

ロシアは12月23日、新型の大型ロケット「アンガラーA5」の打ち上げ試験に成功した。アンガラーA5はこれが初飛行で、またアンガラー・ロケットが人工衛星を軌道に乗せたのも初めてのことであった。

アンガラーはソ連崩壊直後の1992年に、ロシアだけの力でロケットを造り、ロシアの地から打ち上げることを目指して開発が始まった。資金難と技術の衰退から、22年間にも及ぶ苦難の道を歩むことになったが、ようやくついにその努力は実を結んだ。

今回は、アンガラーの概要と開発の歴史、そして今後の展望について、3回に分けて解説したい。

ロシア連邦が初めて開発したロケット「アンガラー」

アンガラーはGKNPTsフルーニチェフ社が開発したロケットで、設計から製造に至るまで、すべてロシア国内で実施され、部品もロシア製、そして打ち上げもロシアの地からのみ行える、真の意味で「ロシアのロケット」といえる初めての機体だ。

アンガラーは、「ユニヴァーサル・ロケット・モジュール1(URM-1)」と呼ばれる第1段を、1基のみ使ったり、あるいは3基、5基、7基まで束ねたり、また上段を組み替えたり、さらに追加で第4段を搭載したりと、その構成を柔軟に組み替えられるようになっている。言い換えれば、アンガラーという名のロケットは、小型ロケットでもあり、また中型ロケットでもあり、あるいは大型ロケットでもあり、そして超大型ロケットにもなれるというわけだ。こうした仕組みはモジュラー式、あるいはモジュラー・ロケットと呼ばれている。

アンガラーのURM-1のロケットエンジンには、RD-170から派生したRD-191が装着されている。RD-170はソ連末期に開発された超大型ロケット、エネールギヤの第1段エンジンとして開発されたもので、きわめて高い性能を持つ。RD-170は燃焼室とノズルが4つあり、一見すると4基のエンジンを束ねたように見えるが、これで1つのエンジンである。そのRD-170から派生したエンジンの1つに、RD-170を半分にして燃焼室とノズルを2つにしたRD-180があり、米国へ輸出され、アトラスVロケットの第1段として使われている。RD-191はRD-180をさらに半分にして、燃焼室とノズルを1つにしたものだ。推力はもちろんRD-170の4分の1になってはいるが、エンジンの燃費や、エンジンの質量と出せる推力の比率などは、RD-170譲りの高い性能を持つ。

URM-1の上にはURM-2が搭載される。URM-2は、現在運用されているソユース2.1bロケットの第3段ブロークIから派生したもので、ロケットエンジンもブロークIで使われているRD-0124エンジンの改良型の、RD-0124Aが使われる。RD-0124/RD-0124Aは液体酸素とケロシンを推進剤とするエンジンだ。

また静止衛星の打ち上げ用として、URM-2の上にプロトーン・ロケットでも使われているブリースMや、新開発のKVSKやKVTKと呼ばれる上段も搭載できる。KVSKとKVTKには、米国のエアロジェット・ロケットダイン社が製造しているRL10エンジンをロシアで生産したRD-0146エンジンが搭載される。RF-0146は液体酸素と液体水素を推進剤として使用するエンジンで、四酸化二窒素と非対称ジメチル・ヒドラジンを推進剤とするブリースMのエンジンよりも性能が良い。

アンガラーの中でもっとも最小の構成はアンガラー1.2で、他に中型ロケットのアンガラーA3、大型ロケットのアンガラーA5、そして超大型ロケットのアンガラーA7といった構成が造られる予定だ。

アンガラー1.2はURM-1を1基、その上にソユース2.1bの第3段であるブロークIを載せた構成をしている。地球低軌道(高度200km、軌道傾斜角63.1度、以下同)に3.80tの衛星を投入することができ、現在運用されているローカトやドニェープルといったロケットを代替する予定だ。かつては、第2段にブリースKMを搭載した、さらに打ち上げ能力が小さいアンガラ1.1と呼ばれる構成も提案されていたが、現在では中止されている。

中型ロケットのアンガラーA3はURM-1を3基束ねて使用し、そのうち両脇の2基を第1段として、中央の1基を第2段として使用する。そしてその上にURM-2を第3段として搭載する。地球低軌道に14.6tの衛星を投入する能力を持ち、また第4段にブリースMやKVSKを搭載した場合は、静止トランスファー軌道(高度5,500km x 36,000km、軌道傾斜角25度、以下同)にブリースMは2.40t、KVSKは3.60t、静止軌道への直接投入であれば、ブリースMは1.00t、KVSKは2.00tの打ち上げ能力を持つ。アンガラーA3は、現在運用されているソユースやゼニートといったロケットを代替する予定だ。

大型ロケットのアンガラーA5はURM-1を5基束ねて使用する。中央の1基が第2段で、その周囲を取り巻くように4基の第1段が装着される形だ。その上にURM-2が載り、また第4段にブリースM、あるいはKVTKが搭載される。3段式であれば地球低軌道に24.5tの打ち上げ能力を持つ。また第4段を搭載した場合は、静止トランスファー軌道にブリースMは5.40t、KVTKは7.50t、静止軌道への直接投入であれば、ブリースMは3.00t、KVSKは4.60tの打ち上げ能力がある。アンガラーA5は、現在運用されているプロトーンMを代替することを目指している。また、有人宇宙船を打ち上げられるように改修を施したアンガラーA5Pの開発も検討されている。

そして超大型ロケットのアンガラーA7はURM-1を7基束ねて使用する。中央の1基が第2段で、その周囲を取り巻くように6基の第1段が装着される形だ。その上にはアンガラーA5と同じく第3段と、必要に応じて第4段にKVTK-A7が搭載される。3段式であれば地球低軌道に35.0tの打ち上げ能力を持つ。また第4段にKVTK-A7を搭載した場合は、静止トランスファー軌道に12.5t、静止軌道への直接投入であれば7.60tの打ち上げ能力を持つ。現在のロシアにはアンガラーA7に匹敵するほどのロケットはなく、将来的に大型の宇宙ステーションの打ち上げや、月や火星への有人飛行などで使うことが予定されている。

自力でロケットを打ち上げられなくなったロシア

ロシアは現在、アンガラーA5の実用化を真っ先に進めている。これは現在、ロシアの大型衛星打ち上げにおいて主力として活躍している、プロトーンMの代替を急いでいるためだ。

1991年12月25日にソヴィエト連邦が崩壊し、直後に成立したロシア連邦は、宇宙開発において大きな問題に直面した。有人宇宙船や静止衛星の打ち上げに使っているバイコヌール宇宙基地はカザフスタン共和国のものになり、またロケットや人工衛星、有人宇宙船に使われている部品のいくつかを造っている工場の多くがウクライナ共和国のものになったことで、ロシアは独力での宇宙への輸送手段を事実上失ったのだ。その結果ロシアは、バイコヌール宇宙基地を引き続き利用するためにカザフスタン政府に、年間100億円以上もの賃料を払い続けることになり、またウクライナからの部品購入に際しては、たびたび値段が吊り上げられ、それを受け入れざるを得なかったとされる。こうした問題は金銭で解決できることではあり、現に今日に至るまで金銭で解決されてきたが、ロシアの安全保障を他国の意思に依存せざるを得なくなってしまったことが何よりの問題であった。

当時、大型の軍事衛星や通信衛星などを打ち上げに使われていたのはプロトーンとゼニート・ロケットだったが、プロトーンはカザフスタンのバイコヌール宇宙基地からしか打ち上げられず、また機体の一部にウクライナ製の部品を使っていた。ゼニートに至ってはより悪く、バイコヌールからしか打ち上げられない上に、ロケット自体がウクライナ製だった。

そうした背景から、ロシアだけの力でロケットを造り、ロシアの地から打ち上げることが求められたのは必然だった。1992年、ロシア政府は新型ロケットの開発を決定する。しかしそれは、20年以上に及ぶ苦難の歴史の始まりでもあった。

(次回は12月27日に掲載予定です)

参考

・http://www.khrunichev.ru/main.php?id=1&nid=3197
・http://www.roscosmos.ru/473/
・http://www.russianspaceweb.com/angara5.html
・http://www.russianspaceweb.com/angara_urm1.html
・http://www.russianspaceweb.com/angara_urm2.html