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2008年2月1日配信
記事の紹介(抄出)です。
GXロケット、計画見直しへ
開発段階で相次ぐトラブル
計画は延期に次ぐ延期、性能は低下、コストは高騰
2008年2月1日
2003年度からGXロケットの開発が始まった。ロケット全体の開発は石川島播磨重工業(IHI)の子会社であるギャラクシーエクスプレスが担当。宇宙開発事業団(NASDA:2003年10月の宇宙三機関統合により宇宙航空研究機構=JAXAとなった)は、「LNG推進系飛行実証プロジェクト」という名称で第2段の開発を行うことになった。JAXAとの契約で第2段とLNGエンジンを製造するのはIHIなので、実際問題としてGXロケットは、官の補助によってIHIが商用ロケットを開発するプロジェクトである。
しかし、第2段は開発当初からトラブルが相次いだ。複合材料製の推進剤タンクの強度、重量、LNGエンジンの燃焼特性──新規開発要素のほぼすべてで問題が発生した。その都度設計は変更され、当初の予定とはかけ離れたものになり、同時に時間と開発費を食いつぶしていった。
すべてがどうしようもなくなった2006年、開発体制の立て直しが図られた。文部科学省・宇宙開発委員会は、2006年9月から10月にかけて、「推進部会 LNG推進系飛行実証プロジェクト評価小委員会」を開催して、のGXロケットについて集中審議を行った。小委員会は、GXの2011年初飛行に向けて、さらなる予算を約250億円投ずる方向で意見を集約した。第2段用のLNGエンジンは、設計を一新することとなり、同時に全く新設計のエンジンも同時並行で検討することとなった。
JAXAも、この決定に合わせて開発に投ずる人員を一新すると同時に、在籍するロケット技術者の中でも優秀なメンバーを投入した。
だが、この対策は失敗をとりあえず取り繕ったという策であり、なによりもこれまでの失敗から目をそらしている。
直視しなくてはいけないのは、2002年の開発開始から2007年までに投入された450億円を超える開発費で、何一つとして完成させることができなかったという事実である。新しいLNGエンジンも、複合材料製のタンクも完成しなかった──事実を直視することからしか、正しい解決策を立ち上げることはできない。
複合材料製のタンクが挫折、エンジンは性能大幅低下
開発開始当初の、GXロケット第2段の設計(宇宙開発委員会資料より)
開発を開始した2003年当初、GXロケット第2段は図に見るような設計をしていた。初号機打ち上げは2005年度。初号機の製造やロケット打ち上げ準備作業を考えると事実上3年未満でロケットの開発を終了させるという、極度に切りつめたスケジュールだった。
ところが開発開始早々の2003年度、試作した炭素系複合材料を使用して軽量化を図ったタンクにトラブルが発生した。炭素系複合材料は、そのままではガスを通してしまうので金属製の内張(ライナ)を施してタンクに成型する。試作品ではライナと複合材料との間がはがれるというトラブルが続発し、その解決の目処が立たなくなった。
同時に2段の詳細設計を詰めていくにつれて、2段全体の重量が予定を大幅に超過することも判明した。当初、第2段は推進剤やガスを抜いた空の重量で2.1tとなる予定だった。それが2.9tにまで増加してしまったのである。
GXは2段式ロケットだ。最終的に搭載するペイロードと推進剤を使い切った第2段とが軌道速度を出して、予定の軌道に入るわけだ。つまり、第2段の重量超過分は、そのまま搭載ペイロードの減少分となる。2段が800kg重くなったということは、搭載可能なペイロードが800kg減少したということを意味する。開発の初年度にして、早くもGXというロケットが本当に成立するかどうか、危機的な状況に陥ったのである。
詳細設計で重量超過が判明したということは、それ以前の基本設計段階での重量見積もりが甘かったのだろう。あるいは、予算獲得の段階で技術開発を旨とする科学技術庁(現文部科学省)に、高性能をアピールしたいあまり、意識的にか無意識のうちにか、重量見積もりを過度に楽観的な数値にしてしまった可能性もある。
また、複合材料製タンクにとって、複合材料とライナの間の剥離は、最初に解決しなければならない基礎的な課題である。宇宙開発事業団(NASDA:現宇宙航空研究開発機構[JAXA])も、タンクについては事前にサブスケールモデルを製造して性能を確認していた。しかし、実物大の試作品で問題が発生したところからすると、ここでも技術的に過度に楽観的な見積もりが行われた可能性が高い。
JAXAと石川島播磨重工業(IHI)は、当初の設計を破棄し、全面的に第2段の設計をやり直さざるを得なくなった。この時点で2005年度の初号機打ち上げは絶望的になった。結局、第2段タンクは複合材料を使用することを諦め、従来と同じ軽合金製のタンクを使用することになった。
新規開発のLNGエンジンも、トラブルを出し続けた。サブスケールモデルの燃焼試験が進む中で、エンジンの性能を示す指標の比推力という数値が当初予定の345秒から328秒へと大きく低下することが判明した。ロケットはぎりぎりの設計を強いられる機械であり、比推力が10秒以上低下するということはシステム全体が成立するかどうか危うくなるということを意味する。このため、エンジンも設計変更を余儀なくされた。
2003年度からGXロケットの開発が始まった。ロケット全体の開発は石川島播磨重工業(IHI)の子会社であるギャラクシーエクスプレスが担当。宇宙開発事業団(NASDA:2003年10月の宇宙三機関統合により宇宙航空研究機構=JAXAとなった)は、「LNG推進系飛行実証プロジェクト」という名称で第2段の開発を行うことになった。JAXAとの契約で第2段とLNGエンジンを製造するのはIHIなので、実際問題としてGXロケットは、官の補助によってIHIが商用ロケットを開発するプロジェクトである。
しかし、第2段は開発当初からトラブルが相次いだ。複合材料製の推進剤タンクの強度、重量、LNGエンジンの燃焼特性──新規開発要素のほぼすべてで問題が発生した。その都度設計は変更され、当初の予定とはかけ離れたものになり、同時に時間と開発費を食いつぶしていった。
すべてがどうしようもなくなった2006年、開発体制の立て直しが図られた。文部科学省・宇宙開発委員会は、2006年9月から10月にかけて、「推進部会 LNG推進系飛行実証プロジェクト評価小委員会」を開催して、のGXロケットについて集中審議を行った。小委員会は、GXの2011年初飛行に向けて、さらなる予算を約250億円投ずる方向で意見を集約した。第2段用のLNGエンジンは、設計を一新することとなり、同時に全く新設計のエンジンも同時並行で
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