SpaceXとイーロン・マスクの宇宙征服への旅

SpaceXは、NASAの国際宇宙ステーション（ISS）への宇宙飛行士を含む、人や貨物を宇宙に輸送する民間航空宇宙企業です。創業者のイーロン・マスク氏は、将来的に月面着陸や火星への有人輸送を可能にするスターシップ・システムの開発・テストも行いました。

SpaceXの誕生

SpaceXは、南アフリカの実業家マスクによって設立されました。30歳の時、マスクは2つの成功した企業を売却し、最初の巨額の富を築きました。1999年に3億700万ドルでZip2​​を、そして2002年にeBayに15億ドルで買収されたPayPalです。マスクは、次の大きなベンチャーとして民間宇宙企業を起業することを決意しました。

マスク氏は当初、火星に「マーズ・オアシス」と呼ばれる温室を建設するという構想を思いつきました。彼の目標は、宇宙探査への関心を高め、火星に科学研究ステーションを設置することでした。しかし、費用が高すぎたため、マスク氏は2002年3月14日、カリフォルニア州ロサンゼルス郊外のホーソーンにスペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ社（SpaceX）を設立しました。

マスク氏は、SpaceXの立ち上げにあたり、それまでに得た1億ドルの利益の3分の1を投じました。18ヶ月の開発期間を経て、SpaceXは2006年に最初のプロトタイプを「ドラゴン」と名付けました。マスク氏がこの名前を1960年代の歌から選んだのは、多くの人が彼の宇宙計画は不可能だと思っていたからです。

ファルコン1 - SpaceXの最初のロケット

スペースXを設立した当時、マスク氏は既に経験豊富なビジネスマンであり、より頻繁で信頼性の高い打ち上げが宇宙探査のコスト削減につながると信じていました。そこで彼は、ロケットの初期開発費用を負担してくれる安定した顧客、NASAを見つけました。スペースXにおけるマスク氏の目標は、軌道に到達できる初の民間液体燃料ロケット「ファルコン1」を開発することでした。

軌道投入までの道のりは困難を極めました。スペースXはファルコン1の打ち上げに4回の試みを要しました。以前の試みは燃料漏れやロケット段との衝突といった問題に悩まされましたが、ファルコン1は最終的に2008年9月28日と2009年7月14日の2度の飛行に成功しました。2009年の飛行では、マレーシアの衛星RazakSatも軌道に乗せられました。

2006年、SpaceXは商業軌道輸送サービス（COTS）プログラムに基づき、NASAから2億7,800万ドルの契約を獲得しました。COTSは、ISSへの商用貨物輸送システムの開発を加速することを目的としています。追加のマイルストーン達成により、契約総額は3億9,600万ドルに達しました。SpaceXはRocketplane Kistler（RpK）と共にこのプログラムに選定されましたが、RpKは必要なマイルストーンを達成できなかったため、契約はキャンセルされ、一部しか支払われませんでした。

COTSプログラムの初期段階には、資金の有無にかかわらず、多くの企業が参加しました。2008年、NASAは2件の追加商業補給契約を締結しました。SpaceXは12回の飛行（16億ドル）の契約を獲得し、Orbital Sciences Corp（現Orbital ATK）は8回の飛行（19億ドル）の契約を獲得しました。

ファルコン9とファルコンヘビー

SpaceXのロケット群の主役はファルコン9で、その数ある特徴の一つは再利用性です。ファルコン9は、ファルコン1（670kg）よりも多くの貨物（13,150kg）を低軌道に運ぶことができます。

ファルコン9の初段ブースターは2015年12月21日に着陸しました。SpaceXは、ブースターステージの回収を定例作業として進めています。通常、ブースターステージは発射場付近のロボット宇宙船に搭載されて着陸します。ファルコン9のブースターステージの多くは、打ち上げコストを削減するために複数回再利用されます。

より強力なロケット「ファルコン・ヘビー」は2018年2月6日に打ち上げられ、ほぼ全てのマイルストーンを達成しました。ファルコン・ヘビーは、テスラ・ロードスター（マスク氏のもう一つの企業であるテスラ製の電気自動車）と、宇宙服を着たマネキン「スターマン」を乗せて軌道への飛行に成功しました。

2基のブースターは計画通りケネディ宇宙センター付近に無事着陸したが、コアステージは時速300マイル（480キロメートル）で海面に激突し、衝撃に耐えることができなかった。その後、ファルコン・ヘビーは宇宙空間でエンジンを点火し、ロードスターを少なくとも火星周回軌道まで送り込んだ。

ドラゴン宇宙船とISSへの貨物ミッション

SpaceXにとって次の大きなマイルストーンは、ISSへの貨物輸送でした。ドラゴン宇宙船はファルコン9ロケットで打ち上げられ、2012年5月にCOTSプログラムの試験飛行としてISSへの最初の貨物輸送を行いました。エンジントラブルにより打ち上げは数日間延期されましたが、次の試みで無事に飛行しました。

SpaceXは2012年10月にISSへの初の商業飛行を完了しました。この飛行は当初の目的のほぼ達成に成功しましたが、打ち上げ中にロケットに部分的な故障が発生しました。この事故により、Orbcomm-OG2衛星が異常に低い軌道で停止し、ミッションは失敗に終わりました。

ドラゴン宇宙船の初代バージョンは2020年にISSへ20回の飛行を行い、CRS-7号機（2015年6月打ち上げ）を除く全ての飛行が成功裏に到着しました。CRS-7号機はロケットの故障により行方不明となり、SpaceXは2016年4月8日の次の打ち上げ成功に先立ち、ロケットを再設計しました。ドラゴン貨物宇宙船の新バージョンは2020年12月に飛行を開始しました。

クルードラゴン宇宙船と国際宇宙ステーションへの有人飛行

SpaceXは、クルードラゴンを宇宙に打ち上げる前に、いくつかのプロトタイプを開発しました。同社はテキサス州マクレガーにあるSpaceXロケット開発試験施設で、現地脱出試験と係留ホバリング試験を実施しました。

SpaceXは、宇宙への打ち上げ前に与圧モジュールと生命維持・環境制御システムモジュールを用いて主要システムの試験も行いました。最初のクルードラゴンは、2019年3月2日にISSへの無人ミッションであるCrew Demo-1を完了し、8日間の宇宙滞在後に無事着陸しました。しかし、この宇宙船は、打ち上げ中止システムを評価する一連の試験中に、飛行中に予期せぬ破壊を受けました。

SpaceXは2020年3月30日、初の有人試験飛行「Demo-2」を打ち上げ、ボブ・ベンケン宇宙飛行士とダグ・ハーリー宇宙飛行士をISSへ送り届けました。2人は2020年8月2日、SpaceXのクルードラゴン・エンデバー号で地球に帰還しました。2020年11月15日、初の運用飛行「Crew-2」が成功し、ファルコン9ロケットを使用して「レジリエンス」の愛称を持つクルードラゴン号に4人の宇宙飛行士を乗せてISSへ送り届けられました。

スターシップ

スターシップは、マスク氏の火星飛行計画の中核を成す。テストプログラムはスターホッパーと呼ばれる小型機から始まり、2019年と2020年に有線および無線でのテスト飛行を実施した。その後、スペースXは一連のスターシップ機の高高度飛行テストを開始し、2020年8月にはSN5プロトタイプの短期飛行テストを実施した。このプログラムの最大の課題の一つは空中での反転への対応であり、2021年5月5日のSN15の軟着陸前に、複数のスターシッププロトタイプが破壊された。

スターシップは、高さ230フィート（約70メートル）のスーパーヘビーロケットに搭載され、燃料タンクに約8,000ポンド（約3,400キログラム）の液体酸素とメタンを搭載して、軌道上および深宇宙へ打ち上げられるように設計されています。スーパーヘビーには、ロケットの降下を制御するための4枚の格子状のフィンが搭載されています。スターシップとスーパーヘビーは、2021年8月に初めて積み重ねられると、高さ390フィート（約100メートル）の完全再利用可能な打ち上げシステムとなります。

スターシップは2023年4月に初打ち上げされました。計画では、スターシップは約3分で分離し、自力で飛行を続け、1時間半後にハワイ沖に着陸する予定でした。しかし、ブースターから分離した直後に爆発が発生しました。このミッション以降、スペースXはステージ分離システムの変更を含む、ロケットの設計に1,000以上の変更を加えてきました。

2回目の打ち上げは2023年11月に行われました。今回は分離プロセスが完璧に成功し、スターシップは高度150kmまで飛行しました。しかし、第2段エンジンの噴射中に液体酸素が過剰に放出され、爆発に至りました。3月14日の3回目の飛行では、SpaceXのスターシップは初めて軌道上で1時間にわたり様々な操縦をテストしましたが、再突入時に破壊されました。6月6日の4回目の飛行では、スターシップはテスト飛行においていくつかの重要なマイルストーンを達成しました。その中には、スターシップのカプセルが地球の大気圏の極端な温度に耐え、カプセルとブースターの両方が無事に着陸したことも含まれています。

10月13日朝、5回目の試験飛行で、スーパーヘビーロケットは宇宙へ向かう途中でスターシップを分離し、地球へ落下させました。SpaceXのテキサス発射台に設置された2本の巨大な機械棒が、落下するロケットを初めて受け止めました。これはロケット技術における前例のない偉業です。これにより、SpaceXは史上初の完全再利用可能なロケットシステムの構築という目標に一歩近づきました。この目標は、宇宙旅行のコストを劇的に削減し、最終的には人類を多惑星種族にすることです。スターシップとスーパーヘビーロケットの両方が宇宙へ打ち上げられ、無傷で地球へ帰還できることを実証したことで、同社はロケット打ち上げコストを推定10分の1にするという目標の達成に向けて順調に進んでいます。

SpaceXの将来計画

SpaceXは、民間企業から軍事企業、そして軌道上への貨物輸送を委託する非政府組織まで、多様な顧客基盤を有しています。同社は打ち上げサービスで収益を上げていますが、将来の宇宙探査技術の開発にも注力しています。

2016年、マスク氏は火星への飛行技術計画を発表し、今後50年から100年以内に赤い惑星に自給自足のコロニーを建設することを目指しています。この惑星間輸送システムは、基本的にファルコン9の大型版です。しかし、この宇宙船はドラゴン宇宙船よりも大型で、1回の飛行で少なくとも100人の乗客を運ぶことが期待されています。

スターシップは、マスク氏の火星移住計画において依然として重要な位置を占めています。2022年2月、マスク氏はスペースXがスターシップを6～8時間ごとに打ち上げ、スーパーヘビーロケットを1時間ごとに打ち上げ、最大150トンの貨物を軌道に乗せるミッションを実行できると述べました。このような高い打ち上げ頻度はコストを劇的に削減し、火星移住をより経済的に実現可能にするでしょう。

知的財産とイノベーションによると

出典: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/spacex-va-hanh-trinh-elon-musk-chinh-phuc-vu-tru/20241020122448943