ペンシルロケットと糸川英夫氏（出典：JAXA-ISAS）
サイエンス・ランチスペースビーグルからコマーシャル・ランチスペースビーグルヘ
（学術ロケットの商業打ち上げ機化計画：M-V－マルチプロジェクト）
エアワールド2005年11月号抜粋版（詳細はエアワールド2005年11月号をお買い求めください）
日本が世界に誇る究極の固体燃料ロケットは、「開発予算が少ない」という理由で東京大学が中心となって開発した純国産の学術ロケットである。しかし海外の固体燃料ロケットと比較してM-Vは価格高のため、止めようという動きがある。その一方で海外ではこのM-V技術を高く評価する声は根強く、実際にM-V技術をベースとしてイタリアではベガロケットが開発され、他でも日本の固体燃料ロケット技術を分析して自国のロケット開発へフィードバックさせている事例は多々ある。しかしそれでもM-Vロケットは世界最高性能を誇っているのが現状だ。本稿ではこの誇るべき大学ロケットM-Vとその技術を工業製品化させて国際競争力を持たせるべく、低コストの開発費で世界を驚かせる戦略を提案したいと思う。
◎固体燃料ロケット開発初期
では日本における固体燃料ロケットの歴史を紐解こう。殆どの方はご存知だろうが、固体燃料ロケットの開発は、みなさんご存知の「ペンシルロケット」が最初である。ペンシルロケットは1954年にAVSA（Avionics and Supersonic Aerodynamics）研究班といわれるグループが東京大学生産技術研究所の糸川英夫先生を中心に結成されることから始まる。しかし開始当時は参加企業を募っても誰も手を挙げず、富士精密KK（後にプリンス自動車から日産自動車へとなる）と日本油脂(株)が協力することとなりスタートした。（ペンシルロケット開発の経緯はJAXAのコラムに詳しく書いてあるので、こちら（JAXA-HP）をご覧頂きたい。
ペンシルロケットと糸川英夫氏（出典：JAXA-ISAS）
◎観測ロケットから衛星打上げロケットへ
現在の射場である内之浦は1962年（昭和37年）に秋田県道川海岸から移転してきたのだが、この時点で糸川英夫氏はＬ-３型ロケットに４段目をさらに加えれば小型ながら人工衛星を打上げられるだろうと予測し、密かに検討を始めている。また当時のロケットエンジニアも観測ロケットを上手く飛行させれば人工衛星を軌道投入することは技術的に可能と思い始めていた。こうして1962年10月に糸川氏指令のもと、「人工衛星計画試案」が秋葉鐐二郎氏、長友信人氏、松尾弘毅氏によって製作された。これがミュー（M）ロケットの叩き台となったとされている。
◎人工衛星打ち上げロケット開発方針
宇宙航空研究所となった翌年、人工衛星打ち上げ機運が高まる中、周囲の反響も重なって学術会議を中心とした討議の末、ミュー（M）ロケットを用いる科学衛星計画が1965年に公表された。そしてこのMロケットの開発は莫大な開発費が期待できないことから「低予算で効率の良い方法を目指す」方針の元、カッパ（K）ロケットとラムダ（L）ロケットを使用した予備試験方式で進められた。例えば、ロケットのスピン（回転）、デスピン（回転停止）、球形のロケットモータ、姿勢制御装置などの技術実証は小型のKロケットでテストを行い、総合的な衛星打上げ技術はLロケットにて実証する方向となった。このように、大モノを目標としても、「低コストで技術を積上げる方式」を採用したのである。このような知恵を生かした貧性文化は、今でも一部の宇宙科学研究本部には残っているといわれている。
カッパーロケット（出典：JAXA-ISAS）
◎連続打ち上げ失敗の苦悩
エアワールド2005年11月号をお買い求めください。
◎人工衛星誕生の時
すべての改良を加えたL-4S-5号機は1970年2月11日にうちあげられた。この時点で人工衛星を打上げられる国は、ソ連、アメリカ、フランスの順であった。
L-4S-5号機 L-4S-5号機打上げ（出典：JAXA-ISAS）
打上げは第1段の分離に引き続き、第2段の分離も正常に行われ、第3段も正常に飛行し、分離後の減速装置も正常に作動、第4段も点火され人工衛星“おおすみ”が誕生したのであった。このときの喜びは大変なものであっただろう。“おおすみ“を打上げた野村民也実験主任も「幾多の曲折を経たL-4Sであったが、問題の所在を明らかにし、その解決の途を切り開いていったことで、確固たるロケットの技術を育てる土台を築いたものということができよう。単に初の人工衛星を産んだということではなく、多くの貴重な知識と経験を残した実験として記憶されるべきものと思う。」と記録している。
この打上げ成功は日本初の衛星打上げ成功として見られているが、筆者は“大学ロケットが世界で初めて衛星打上げに成功した”として捕らえている。大学の先生を中心に開発が行われ、メーカーが協力して成功したのだから、、、、。この“大学ロケット”が人工衛星“おおすみ”打上げ成功した数ヵ月後に中国が“政府ロケット”で人工衛星打ち上げに成功したことは、日本として誇りに思っていいのではないだろうか？このおおすみを打上げた発射台は、東京上野の国立科学博物館に展示されているので、上野へ立ち寄った際は一目ご覧頂きたい。
◎ラムダロケットからミュー（M）ロケットへ
ラムダとミューロケット（出典：JAXA-ISAS）
ラムダ、ミュー（M）ロケット衛星打上げの歴史
◎M-3からM-Vへ
M-3SⅡ4号機が打上げられた1989年、固体燃料ロケット技術について「宇宙開発政策大綱」にて着実に固体燃料ロケット技術を積上げてきた宇宙研に対し、M型ロケットの大型化が承認された。M-Vロケットは当初の政策を覆して1990年度から開発が実施された。
（出典：JAXA-ISAS）
開発はM-3型までの培った技術を用いつつ、第1段、第2段、第3段、キックステージすべてが新規開発された。その主な新規開発部分は
・ 第1段と第2段のモータケースに、高張力鋼を採用
・ ファイア・イン・ザ・ホール方式の分離システムに対応する１・２段継手
・ 第3段、キックステージのCFRP製モータケースの軽量化
・ 第3段、キックステージに伸展ノズルを採用
・ ノーズ・フェアリング開頭に新方式を採用
・ ロケットの姿勢を検出するためのファイバー・オプティカル・ジャイロを採用
であった。この結果、打ち上げ能力もM-3SⅡ型の770kgに対し、M-Vは1800kgという驚異的な能力向上が目標とされた。これは世界に存在する固体燃料ロケットの中で最強の能力を誇ることを意味している。特に海外から評価が高いのは「第3段キックステージの軽量化」である。「これほど軽量のキックステージを作れない」と海外のロケット技術者からも賞賛の声が上がっているほどだ。このようにM-Vは“大学で培ってきた技術”と“日本が得意とする材料・加工技術”を取り入れて製作されたため、開発は困難を極めたが、大学という研究者根性とメーカーの努力もあり、固体ロケットでの性能は世界ナンバーワンとなり、科学衛星「HALCA」、「NOZOMI」、「HAYABUSA」、「SUZAKU」を打上げた。
M-Vロケットのモータケース 打上げ（出典：JAXA-ISAS）
電波天文衛星「はるか」 惑星探査機「はやぶさ」
火星探査機「のぞみ」 X線天文衛星「すざく」
◎M-Vロケットの今後は
以上のように、この究極の固体燃料ロケットM-Vは現在でも世界ナンバーワンの性能を誇っている。しかし、コストよりも性能を重視したこともあり、海外と比較してコスト高のため将来的には調達が困難になるだろうと言われている。M-Vは今後2機しか確実な打ち上げ計画がない。
過去の誌面でも述べたが、固体燃料ロケット技術は弾道ミサイル技術としても捉える事が出来るため、固体燃料技術を日本が保有する事は弾道ミサイルを保有しなくても“潜在的な対外的抑止効果”として発揮していることは事実である。だが宇宙研では上記で述べたように“予算が無い”ところから開発がスタートして脈々と大学ロケットとして技術を積上げてきた事は明らかで、それが結果的に抑止効果として貢献してしまっているのは奇妙な状況だ。しかしそれに気付いている人は少なく、固体燃料ロケットは「技術が古い」という固定観念と「JAXAのロケット開発環境」が影響し、海外からは評価の高いこのM-Vロケットが姿を消そうとしている。はたして世界最強の固体燃料ロケット技術を放棄することはJAXAという枠組みではなく、日本として正しい選択なのだろうか？
この問いについて筆者は「日本として残すべきだ」と考えている。しかし単なる継続生産では意味が無く公共事業化してしまうだけだ。可能であれば価格高のM-Vを政府の総合科学技術会議が掲げた「革新技術の生み出し」政策へ沿った形で低い投資を実施、工業製品化させて国際市場へ出すべきだと考えている。それではM-Vと固体燃料技術の新たな戦略を考察したい。
◎M-Vロケットの特徴
さて、固体燃料ロケットを日本として維持させることを考えた上でM-Vロケット技術の優位性を知っておかなければならない。その観点からまず言える事は、「M-Vのモーターケースに高張力鋼を使用している」ため構造がしっかりしている。よって
・ 地上発射
・ 空中発射
・ 海上発射
という３つの打上げ手法全てに対応可能だと考えている。例えばH-2A・アトラス・デルタロケット等は液体燃料を使用しており、ロケット構造体の強度が地上打上げ用として最適化されている。したがってそのまま空中発射することはできない。しかし、M-Vは固体燃料ロケットのため、固体燃料の燃焼圧を押えつけるために構造がしっかりしている。このため、地上・空中・海上打上げ全てに対応できる「マルチロケット」として発展できる可能性が最も高いロケットなのだ。よってコストダウンさえすれば非常に国際競争力の高いロケットが出来る可能性が高い。
さて、ここで「マルチロケット」という言葉を用いたが、何もマルチロケットはM-Vだけに限ったことではない。マルチロケットとして既に実績を挙げているのはゼニット・ロケットだ。ゼニットはロシアがICBM技術を元に開発したロケットで、バイコヌールから打上げられる一方で、シーランチ社が海上発射させている。ロシア宇宙庁用と商用ロケットであるため、必ずしも全く一致したロケットではないが、基本設計は同じである。
マルチロケットとして活躍中のゼニット（出典：シーランチ社＆ロシア宇宙庁）
さらに驚くべき情報もある。現在開発中のイタリア・ベガロケットが地上発射に加えて何とAn-124を使用して空中発射を計画しているとのことだ。また、ピースキーパー弾道ミサイル派生型ロケットも地上発射及び空中発射が計画されている。これに加えてアメリカのDARPA（高等研究計画局）のファルコンロケットも地上と空中発射を計画しているとの事だ。つまりマルチロケットが続々と登場しているのだ。
DARPA ファルコン イタリア Vega
ピースキーパー
◎なぜマルチ打上げ方式が良いのか？
ではなぜマルチ打上げロケットがいいのだろうか？それはお客さんである「衛星」の打上げニーズへ合わせるためである。
◎M-Vライト構想
マルチロケットではないが、M-Vは海外と比較してコスト高なため、当然ながらコストダウンしようとする活動はあった。そして宇宙研ではM-Vロケットの技術を流用し、M-V
ライトという計画を立案した。これは端的に言えば“M-V小型バージョンを100億円の開発費で製作、現行価格（65億円）の半額にする”という発想だった。こしかしこのM-Vライトの開発予算は出なかった。H-2からH-2Aへのコストダウンは許されたのだが、M-Vのコストダウンは許されなかったのである。これは、M-Vを小型化して“打ち上げ能力を下げて半額にする”という視点が障害となったのではないか？と筆者は考えている。しかし、H-IIとH-IIA開発費は約3900億円に対し、M-V開発費は約165億円というH-2シリーズの20分の１以下で開発された事実は把握しておくべきだろう。
M-V Liteシーケンスイベント
◎M-V空中発射構想
その他の固体燃料ロケット維持案として筆者が考案しているのはM-V空中発射型である。基本的にはM-Vライト計画をさらに強化する方式でM-Vの空中発射バージョンを製作、機能試験を地上打上げで実施、場合によっては打上げ制約解消のために海上発射ランチシステムとしての選択肢も可能と考えられる。さらに空中発射であれば打上げ制約がないため、いつでも自由に打上げが可能となり、An-124などの大型航空機を使用するならば、航空機メーカーの商品ラインナップとして販売してもらう方式も考えられ、大量生産・販売や出張打上げも期待できるかもしれない。グローバル化が進む宇宙アライアンスへM-V空中発射バージョンが参入できるかもしれない。
空中発射ロケット母機としてのAn-124
ここで勝負の別れ目となるのは空中発射ロケットの価格だ。空中発射ロケットの開発動向はエアワールド2005年9月号にて述べたが、これだけの競合者の中で日本が勝てるのは液体式ではなく、低コスト勝負の固体燃料方式だ。固体燃料方式ならば扱いも液体と比較して楽で長期保存も可能、大量生産でコストダウンできれば十分太刀打ちできるかもしれない。
◎固体燃料型と液体燃料型との組み合わせは？
次に固体燃料ロケット技術の維持としてこの他に考えられるのは、固体燃料型ロケットと液体型ロケットを組み合わせる方式である。これは一体何だ？と思われる方は下図をご覧いただきたい。
アメリカCEVの1案（出典：ATKサイオコール）
これは、スペースシャトルに代わる有人宇宙輸送システムCEV(Crew Exploration Vehicle)案の１つだが、現行スペースシャトル打上げ時に使われているSRB（固体燃料ロケットブースター）を1段目に使用し、2段目はアポロ計画で使用されていたサターンロケットのエンジンを使用する2段ロケット方式を採用、上段にアポロ時代の回収カプセルを搭載している。つまり既に実績のあるパーツを採用し、新規開発を無くしたCEVとして提案しているのだ。これはあくまで提案であり、まだ最終決定は2005年8月現在なされていない。
この方策を参考にし、日本が「固体燃料ロケットM-VやSRB-A2」と「液体エンジンLE-5やLE-7等」を組み合わせる発想が考えられる。しかし日本としては固体と液体式の組み合わせは将来的には必要になるかもしれないが「時期尚早」で革新的ロケットにはならない。また空中発射ロケットとして固体＋液体式でやることは「飛躍し過ぎ」で失敗する可能性が高くコスト競争でも勝てない。将来的には必要であり“研究”は否定しないが、技術の足場を固めつつ「ステップを踏む必要がある」と考えられる。飛躍を狙わず、着実に技術を積み重ねるべきである。
◎衛星打上げ需要と規制緩和
エアワールド2005年11月号をお買い求めください。
◎固体燃料型ロケット技術維持として最良なのは？
以上から、筆者は固体燃料ロケット技術を維持するためにはM-Vを使ったマルチ打上げ方式（M-Vマルチ）が良いと考えている。これは、総合科学技術会議の政策にも一致しており、さらにアジアの宇宙開発国がまだやっていない領域でもある。しかも「ロケット開発費がM-V liteと同等クラス」で革新的マルチロケットを保有できるため、緊縮財政下の日本では現行の宇宙予算で十分実施でき、現場のエンジニアのモチベーションも高くなるだろう。さらに空中発射型では海外とアライアンスを組めばM-Vマルチは商業市場として出られる可能性も高い。
またここで把握しておくべきなのは競合者だ。筆者は
・ 弾道ミサイル派生型ロケット
・ DARPA推進のFALCON
・ t/space（民間企業、有人）
・ Zenit（ロシア）
・ Vega（イタリア）
がM-Vマルチの競合者だと考えている。
さらに先にも述べたが打上げ価格が勝負である。M-Vマルチはドニエプル・ユーロコット・ピースキーパーなどICBM派生型のロケット単価「10億～15億円」と争えるようなコストとするほうが良いだろう。よってM-Vマルチを低コストに抑える工夫が必要となるかもしれない。そうなると国際標準の目標価格が必要となる一方、衛星も規格化した標準品を販売する方法も考えられ、衛星産業の活性化も期待できるかもしれない。
空中発射ロケット（ABSL）は技術者から見れば、軌道投入精度向上や打上げ能力アップのために液体燃料型へ走りたがるだろう。しかし、ABSLが当面狙っている市場は固体燃料型の性能でも十分対応可能で、そこそこの性能を出せればいい価格重視のロケット市場なのだ。高級車・スーパーカー志向では「技術はあってもコスト高で国際競争力のないロケット」へ陥り、その結果、「技術を維持するため」という名目で公共事業型宇宙開発へ逆戻り可能性が高い。そうした観点とゼニット、ファルコン、ベガ、ピースキーパーがマルチ打上化している中から筆者は“M-Vマルチ”という概念が正しいと考えている。いや、時代は「M-Vマルチ型」を必要としているのだ。
◎SS-520のコンパクト・マルチ・ロケット化も
また、世界から評価の高い高性能のSS-520シリーズを徹底的にコストダウンできれば国際競争力がつくのではないだろうか？そうなれば現行の宇宙予算でかなりの理学・工学実験が実施できる可能性が高い。量産効果が得られれば目標を
・ 科学観測ロケットが1000万円
・ ナノ衛星（10kg未満）打上げロケットで3000万円
・ マイクロ衛星（100kg未満）のABSLシステムで5000万円
ができれば、小型の市場で日本がトップランナーを走れる可能性は高い。さらにマイクロ衛星ならばキロ単価50万～100万円以下が達成できるかもしれない。ここでいうコストはロケット製造コストと打上げ管制などを加えたトータルコストである。こうしたコスト指向と量産ができれば、毎週もしくは月に複数回のロケットの打上げができ、宇宙は億単位の金がかかるという高級車時代から軽自動車の時代となることができ、「手の届く世界」となり優秀な日本の部品技術をアピールもできるかもしれない。これは大型・高コスト指向の現行の宇宙開発方式と逆行するが、「安くならなければ新たな利用者は現れない」ということを考えれば必然である。
SS-520ロケット
◎H-2Aとの棲み分けも
しかしM-Vマルチ型はH-2Aとの住み分けも考えなければならない。基本的にM-Vマルチは固体燃料型のため静止軌道への投入は得意としない。したがって
・ H-2Aは大型静止衛星や大型の低軌道衛星専用
・ M-Vマルチは低軌道・中小型・無人専用
という住み分けがあれば理想だ。
◎まとめ
今後の日本のロケットは、H-2A、M-V、GX、H-2A能力向上型（H-2B）という進め方が本当に正しいのか考えるときが来ている。しかし新たなロケットを開発するにはH-2／H-2A開発費（3900億円）のような膨大な投資は国家財政上困難である。しかしM-Vは開発費が165億円という大学ロケット特有の低い投資で構築されており、大型輸送機（An-124）と組み合わせても同等かそれ以下の開発費で「イノベーション・マルチロケット」として構築が可能ではないだろうか？その一方、H-2Aの強化策は「SRBクラスター化の問題」や「LRBの必要性」などがあるが、技術的・政策的・コスト的に十分考察しきれていないため、後日考案したいと思う。H-2Aも国際競争力あるロケットへ育てなければならないのだから、、、、。
日本にとって重要なM-V技術を空中・海上・陸上発射可能な「マルチ・ランチビークル」として持つ事は、国際競争力向上ができる一方で政府の総合科学技術会議の掲げる政策とも一致しており、すぐに実行可能だと考えている。