中国のスペースプレーン打ち上げ用レールガンと米国の極超音速機タロン1が低コストの衛星打ち上げ能力競争で対決
中国の科学者たちは、極超音速飛行と電磁打ち上げ技術を組み合わせた新しい宇宙打ち上げ方法に取り組んでいる。
Gabriel Honrada
Asia Times
March 18, 2024
衛星打ち上げの覇権をめぐる極超音速競争において、中国とアメリカは、人工衛星が標的となる戦争シナリオにおいて重要な役割を果たす可能性のある、決戦的な未来技術を発表している。
サウスチャイナ・モーニング・ポスト紙は今月、中国が電磁発射と極超音速飛行を組み合わせた「騰雲（Tengyun）」スペースプレーンを打ち上げるため、巨大なレールガンの製造を計画していると報じた。
中国は、巨大な電磁発射軌道を使って極超音速機をマッハ1.6まで加速させ、軌道から分離してエンジンを点火し、音速の7倍で宇宙空間に突入することを目指している、とサウスチャイナ・モーニングポストは報じている。
騰雲スペースプレーンは、乗組員や貨物を軌道に乗せ、衛星を宇宙に放出するよう設計されている。また、人工衛星とのドッキングや捕獲、監視など、他のミッションも実施できるように設計されている可能性がある。
サウスチャイナ・モーニングポストは、騰雲プロジェクトは、高速飛行効率の課題を克服するための電磁打ち上げ技術の実行可能な応用を提示しているとしている。
中国航天科工集团有限公司（CASIC）は、山西省大同市に2キロの低真空軌道高速磁気浮上実験施設を建設した。
サウスチャイナ・モーニングポストの報道によれば、この施設は重量物を時速1,000キロ近くまで推進させることができる。試験線の長さは、今後数年で最高時速5,000キロに達するよう延長される予定だという。
同時に、米Stratolaunch社の極超音速機Talon-A（TA-1）が最近、カリフォルニア沖で複数の試験ペイロードを搭載して初の動力飛行を行ったと、今月The Warzoneが報じた。
同社の巨大なRocジェットから発射されたくさび形の無人航空機は、約200秒間の動力飛行を達成し、マッハ5に近い超音速に達したとWarzoneのレポートは伝えている。
同レポートは、ストラトローンチ社が2018年以降、当初の宇宙打ち上げに重点を置く代わりに極超音速の開発支援に注力していることを指摘している。同社がTA-1の性能を高めるため、燃料補給のトップオフ機能の導入を検討していることにも触れている。
TA-1の最初の動力飛行は、TA-2と名付けられた同社の2番目のプロトタイプの最初の再利用可能な飛行のためのリスク軽減を継続する役割を果たす。
タロンTA-1が胴体の間に取り付けられたストラトランチのロク機は、3月9日にカリフォルニアのモハーベ航空宇宙港から離陸した。クレジット：Stratolaunch / Matt Hartman
TA-1とTA-2は、米国ミサイル防衛局が極超音速脅威の交戦と迎撃のための脅威の代表的な標的として使用する可能性があり、どちらも完全に再利用可能で、回収のための三輪着陸装置を備えている。
TA-1の目的は極超音速ミサイル防衛の練習用ターゲットであるが、その設計要素や試験データは、高度な軌道上貨物リターンと貨物打ち上げ能力を持つことが想定されているストラトランチのブラックアイススペースプレーンの開発に役立つ可能性がある。
一方、中国のスペースプレーン・レールガン発射システムは、福建空母や米国のジェラルド・フォード級スーパーキャリアに搭載されている電磁航空機発射システム（EMALS）とコンセプトが似ている。
従来のスチーム・カタパルトとは対照的に、EMALSはリニア誘導モーターを使って航空機を飛行甲板から推進させる。また、EMALSは機体に優しく、より重い航空機を短時間で発進させることができる。
しかし、2017年のSARC-ACN国際会議予稿集では、アジーム・サー・カーロンらが、EMALSの1回の打ち上げで100メガワットのエネルギーを消費し、小さな町の電力に匹敵すると指摘している。
カーロンらは、従来の動力船はそのエネルギーを供給するためにより多くの蒸気ボイラーを必要とし、他の重要な設備のためのスペースを奪うことになると言う。また、陸上原子炉の最大出力が安定しているのとは対照的に、海軍原子炉は柔軟な発電が要求されるため、熱効率が低いことも指摘している。
中国の福建型空母は、米海軍以外で唯一EMALS技術を保有しているが、米国の原子力超大型空母と比較すると、同艦の通常型動力源による制約を受ける可能性がある。
しかし、EMALS技術を陸上に配置することで、従来の艦載動力による制約がなくなり、スペースプレーンなどより大きな動力を必要とする重い荷物を打ち上げることができるようになるかもしれない。
ウクライナ戦争は、衛星コンステレーションの戦略的重要性を検証し、米国と中国に複数の衛星を迅速に配備する費用対効果の高い方法を研究する動機を与えた。
大量の衛星を迅速に打ち上げる能力は、宇宙ベースの通信、情報、監視、偵察、照準、冗長性を提供するために不可欠である。
これに関連して、サム・ブレスニックは2023年8月のBreaking Defenseの記事で、中国はすでに戦術的対応宇宙打ち上げ（TRSL）においてアメリカを上回っている可能性があると指摘している。
ブレスニック氏は、アメリカの宇宙産業はペイロード容量、信頼性、効率性を重視し、できるだけ多くの衛星を打ち上げてきたと指摘する。
その結果、打ち上げに多大な時間を要する大型の液体燃料ロケットが開発され、複雑な位置決めや燃料補給のプロセス、高度な地上支援装置が必要になったと指摘する。
対照的に、中国は同様の液体燃料ロケットを持っているが、代わりに複雑な打ち上げインフラを必要としない移動式の固体燃料ロケットの開発に重点を置いているとブレスニックは指摘する。
ブレスニックによれば、これらの小型ロケットは、液体燃料ロケットほど多くの衛星を搭載することはできないが、遠隔地からの打ち上げが可能で、損傷したり破壊されたりした衛星の代替に理想的だという。
中国がレールガンで打ち上げる「騰雲」は、米国の再使用型ロケットとの厳しい競争に直面するかもしれないが、TRSLの能力をさらに強化するかもしれない。
コスト面では、クリス・デーニックや他のライターが2023年4月のマッキンゼー・アンド・カンパニーの記事で、スペースX社のファルコン9やファルコン・ヘビーのような再使用型ロケット技術によって、ペイロードを軌道に投入するコストが1kgあたり65,000米ドルから約1,000米ドルにまで下がったと指摘している。
重要なのは、中国がまだ再利用可能なロケット技術を実証していないことだ。今月、Space Newsは、中国航天科技集団（CASC）が2025年と2026年に再使用型ロケットを打ち上げる計画だと報じた。
Daehnick氏らは、初飛行から打ち上げ率がピークに達するまでの歴史的なタイムラグを指摘している。
このタイムラグは、プロトタイプのスペースプレーンではより顕著かもしれないが、新しい製造技術やアプローチが展開されるにつれて、過去の経験はあまり意味をなさなくなるかもしれないと指摘している。
再使用型ロケット技術は比較的成熟しているが、スペースプレーン技術はまだ試験段階であるため、近い将来、前者がより確立された実現可能な打ち上げオプションになる可能性がある。
