【宙にあこがれて】第45回 宇宙博2014・おたくの歩き方

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千葉県の幕張メッセで開催されている「宇宙博2014」。リピーターも多く、とても盛況です。宇宙博については既にさんざん紹介されているのですが、ちょっと趣向を変えて「おたく」っぽい視点から会場を歩いてみましょう。展示の新たな側面が見えてきますよ。

NASAゾーンは一見退屈な展示に見えますが、実はお宝の山。全部語ると丸1日以上かかってしまうので、判りやすいものをいくつか。

アメリカの宇宙開発に大きな役割を果たしたのが、ドイツ出身の技術者ヴェルナー・フォン・ブラウン。彼に関する資料が展示ケースにまとめられていますが、注目はA4(V2)ロケットの外板とインバータ(モーター)。腐食が進んだ広い外板部分が2つと、細長いストリンガー(強度を高めるリブ)部分ですが、日本で見る機会はありません。それと一緒に、開発が行われていたペーネミュンデ陸軍兵器実験場(バルト海に浮かぶウーゼドム島にあった)に関する封書も展示されています。開設当時は極秘の実験場だった訳ですが、どんなことが書かれているのか、手紙の内容も見てみたい……。

【関連:第44回 日本では見られない!? 航空ショウのアクロバット】

フォン・ブラウン関連資料

フォン・ブラウン関連資料

ペーネミュンデに関する封書

ペーネミュンデに関する封書

A4(V2)ロケットの外板

A4(V2)ロケットの外板

A4(V2)ロケットのインバータ(モーター)

A4(V2)ロケットのインバータ(モーター)

この展示ケースの反対側に鎮座する大きな円錐形の物体は、フォン・ブラウンがアメリカに亡命した後に開発した「ジュピターロケット」のノーズコーン。実はフォン・ブラウンが開発し「ジュピター」の名を冠するロケットは、短距離弾道ミサイルのPGM-11レッドストーンを改良した試験用ロケット「ジュピターC」と、中距離弾道ミサイル「PGM-19 ジュピター」の2種類があります。それぞれ設計から全くの別物なのですが、これらふたつのジュピターは同時期に存在し、同じ陸軍で似たような試験をしていたので非常に紛らわしいのです。

展示されているこのノーズコーンは、恐らくPGM-19 ジュピター中距離弾道ミサイルのもの。大気圏再突入時の空力加熱(高速で飛ぶ物体の前面で空気が圧縮されて温度が上昇し、物体表面が加熱される現象)から中身(弾頭など)をちゃんと守れるか、という試験として打ち上げられたもので、表面は白く塗装されていたのですが、それは熱によって蒸発しています。再突入時の高熱で保護材(アブレータ)が蒸発し、表面が滑らかになった先端部と、それほど加熱されずに元々のアブレータのざらざらした表面が残る後部とを見較べて、再突入時にどれだけの熱が、どのように加わるのかを確かめてください。

ジュピターのノーズコーン

ジュピターのノーズコーン

ちなみに、ジュピターCロケットを改良したジュノーIロケットが1958(昭和33)年1月31日、アメリカ初の人工衛星エクスプローラー1号の打ち上げに成功しています。ミサイルのPGM-19 ジュピターからは、改良型を基にして多段化した衛星打ち上げロケット、ジュノーIIが生まれており、1959(昭和34)年3月3日、アメリカ初の月探査機パイオニア4号を打ち上げました。ジュノーIとジュノーIIは前記の通り、基になったのは全く別のロケットですが、2・3段目が共通です。……更にややこしくなりましたね。

その後方にあるエンジンは、1962(昭和37)年から実戦配備されたアメリカ初の多段式ICBM(大陸間弾道ミサイル)タイタンI(HGM-25A)の1段目・2段目エンジン。縦と横になっているので判りにくいのですが、実は同じLR-87-3というエンジン。1段目は2つのエンジンを束ねたクラスター構成にして、推力をかせいでいる訳です。そして同じエンジンを使うことで、別々のエンジンを使用するよりも不安要素が減り、信頼性が上がります。

タイタンIのエンジン

タイタンIのエンジン

タイタンIは酸化剤に低温貯蔵が必要な液体酸素を使っていた為に、燃料や酸化剤を入れて保管しておくことができず、発射のたびに充填する必要があった(準備に15分ほどかかる)為に即応性が低く、実戦的ではありませんでした。この為常温保管が可能な推進剤を採用した改良型、タイタンII(LGM-25C)に置き換えられ、わずか3年で退役しました。タイタンIIはエンジンも異なります。

タイタンシリーズは人工衛星やジェミニ宇宙船の打ち上げロケットにも転用され、2005(平成17)年まで使用されていましたが、打ち上げ用ロケットになったのはタイタンIIからで、展示されているタイタンIは純粋なミサイル。弾道ミサイルを持たない日本において、そのエンジンやノーズコーンを見る機会というのも非常に少なく、貴重な経験です。

有人宇宙飛行の展示では、マーキュリー宇宙船のレプリカが展示されている横の壁に注目。ここにマーキュリー・レッドストーン4号「リバティ・ベル7」から回収された品が展示されています。

リバティ・ベル7は1961(昭和36)年7月21日に、宇宙飛行士のガス・グリソムを乗せて打ち上げられた、アメリカで2番目の有人宇宙船(弾道飛行)でした。15分37秒(弾道飛行なので短時間)の飛行を終えて無事大西洋に着水したのですが、この時ハッチが吹き飛び、船内に海水が流入してしまいます。何故ハッチが吹き飛んだのか、現在でも原因は判っていません。

内部に海水が流入してきた為、グリソムは船外に脱出します。ヘリコプターのパイロットは、浸水し重量の増した宇宙船を吊り上げることに集中したことで、海面に脱出したグリソムに気付くのが遅れ、彼は危うく溺死するところでした。結局浸水した宇宙船は、ヘリコプターの懸吊重量を超えた為に回収が断念され、4500mの深海に沈みました。

当時ハッチの吹き飛んだ原因について、グリソムが誤って装置を作動させたのではないかと疑われ、以後の宇宙船ではハッチが内部から簡単に開かないようにされました。これが裏目に出たのが、アポロ1号(AS-204)地上試験での火災事故。内部からハッチを開けられなかった為、中にいた3人の飛行士は全員死亡してしまいますが、このチームで船長を務めていたのが他ならぬガス・グリソムだったというのは有名な話。

深海に沈んだリバティ・ベル7ですが、その後の海洋探査技術の進歩により、1999(平成11)年回収に成功。その一部が今回展示されているのです。中でも注目なのが、上部中央に掲げられた10セント硬貨。

リバティ・ベル7から回収されたフィルムとコイン

リバティ・ベル7から回収されたフィルムとコイン

映画『ライトスタッフ』で、グリソムが「宇宙に行ったコイン」で小遣いかせぎをしようともくろむシーンが出てきますが、海底から回収されたリバティ・ベル7内部からは、そのエピソード通りに多くのコインが見つかりました。展示されているのはそのうちの1枚です。その上にある映画フィルムには何が写っていたのか……これも興味を惹かれますね。

アポロの司令船レプリカも目を引きますが、上に広がるパラシュートはアポロ17号で実際に使用されたもの。所々に見える焦げ目は、着水した後、再突入時の熱でまだ数百度の高温だった司令船に接触した跡。アポロでは帰還時、空気抵抗である程度減速してから(速すぎるとパラシュートが裂ける)、この大きなパラシュートを3つ広げて降下してきた訳ですが、アポロ15号ではそのうちのひとつがうまく開きませんでした。それでも性能には余裕があったので、通常より時速4.5kmほど速い速度で降下しましたが、無事着水しています。

アポロ17号のパラシュート実物と司令船レプリカ

アポロ17号のパラシュート実物と司令船レプリカ

JAXAゾーンで目を引くのは、やはり国際宇宙ステーション(ISS)の日本実験棟(JEM)「きぼう」の実物大模型ですね。実験装置の他、居住区画のレプリカもあるのですが、ここで注目はトイレ。一見飛行機のトイレのようなレイアウトですが、座るところが独特です。

無重量状態では、そのままだと排泄物が漂ってしまうので、大きな掃除機で吸い込んでやる必要があります。その際、周りの余計なものを吸い込まないよう、そして吸い込む効率を最大化する為に、開口部が必要最小限の大きさになっているのです。この為、宇宙飛行士達はまず「トイレの使い方」を練習します。無重量状態では体の制御が難しく、最初はなかなか狙い通りの場所に座れずに苦労するみたいですよ。

きぼうの実物大模型

きぼうの実物大模型

ISSトイレのレプリカ

ISSトイレのレプリカ

人工衛星の模型も並んでいますが、2015年度打ち上げ予定のX線天文衛星「ASTRO-H」は注目です。いわゆるX線を使った宇宙望遠鏡なのですが、X線を使った宇宙観測であるX線天文学は日本のお家芸であり、世界をリードしている分野。JAXAでは前身の宇宙科学研究所(ISAS)時代から、人工衛星では1979(昭和54)年に打ち上げられた「はくちょう」を皮切りに、これまで5機が運用されてきました。国際宇宙ステーションの実験棟きぼうの船外パレットには、2009(平成21)年から全天X線観測装置(MAXI)が設置されて、現在までに様々な世界初の観測結果・発見をもたらしています。ASTRO-Hは地上試験の様子も見学しているのですが、思いのほか大きな衛星ですよ。

ASTRO-H模型

ASTRO-H模型

未来の宇宙開発ゾーンでは、宇宙エレベーター協会の展示も興味深いものです。宇宙エレベーター(軌道エレベーター)は、衛星軌道にまで到達する巨大なエレベーターを建設し、宇宙まで往復しようというもので、ロケットに較べて高効率・低コストな宇宙輸送手段です。ガンダムの最新作『Gのレコンギスタ』にも登場していますね。ケーブルの材質や建設方法など、技術的なハードルがあまりにも高いので実現までは時間がかかりそうですが、エレベーターでいう「かご」に当たるクライマーの研究は進んでいます。展示されているのは、昨年行われたクライマー昇降の技術競技会「宇宙エレベーターチャレンジ2013(SPEC2013)」に参加した実機。

宇宙エレベータSPEC2013参加クライマー

宇宙エレベータSPEC2013参加クライマー

写真の真ん中に見えるのは、大学など研究機関ばかりの参加チーム中唯一の民間(個人)チームである、奥澤翔さん率いる「チーム奥澤」の「momonGa-5。」です。SPEC2013では参加機中最高である、高度1100mまでの昇降に成功しました。奥澤さんはこのmomonGa-5。開発に関して、今年4月に同じ幕張メッセで開かれたニコニコ超会議3の「ニコニコ学会β 第6回・研究してみたマッドネス」でも発表を行っていたので、チーム奥澤にとっては今年2回目の幕張メッセです。

また、アメリカの民間企業シエラ・ネバダ社が開発中の再使用型宇宙船「ドリームチェイサー」の模型も展示されています。既に試作機は完成し、2016年の初飛行を目指して試験が続けられているものです。先日JAXAも開発協力に向けた話し合いに参加することが判り、話題になりました。

ドリームチェイサー模型

ドリームチェイサー模型

未来の宇宙船……という感じのドリームチェイサーですが、実は長い「敗者復活」の歴史を持つシロモノ。これ、大元はNASAが1980年代末に開発を始め、その後計画が中止された「HL-20」というスペースシャトルを補完する有人打ち上げシステム(Personnel Launch System=PLS)なのです。これはその当時NASAで制作された、HL-20を紹介する動画。
(※この動画は『宇宙博2014』の会場では見られません。ご注意ください)

▼HL-20 Personnel Launch System(http://www.youtube.com/watch?v=J5i2DS9bzkM

HL-20は結局、NASAの中では優先度が低くなり、実物大模型(モックアップ)を作っただけで計画中止になってしまいますが、あきらめきれなかった研究者有志が民間企業に移り、構想を温め続けていたのです。そして2004年、NASAが募集した国際宇宙ステーションへの民間補給機計画に「ドリームチェイサー」として応募しますが、スペースX社の「ドラゴン」やオービタルサイエンシズ社の「シグナス」に敗れてしまいます。それでも今度は2010年の民間人員輸送機計画に応募。これを勝ち抜いて現在、スペースX社のドラゴン(有人型)、ボーイング社のCST-100と実用化を競っている状態です。実用化されたら、きっとこの「敗者復活」のエピソードが語られるようになるでしょうね。

HL-20と同時期、日本ではJAXAの前身である宇宙開発事業団(NASDA)や航空宇宙技術研究所(NAL)によって「日本版スペースシャトル」HOPE、そしてHOPE-Xの研究開発が進められていました。システムとしては、HL-20と同じようなコンセプト(ただし無人)。HOPEの打ち上げにはH-IIやH-IIAロケットの改良型を利用することになっていましたから、シエラ・ネバダ社がドリームチェイサーに関してJAXAに協力を打診したのは、同時期に似たような計画を進めていたから、という縁かもしれません。

民間で競っているという点では、もうひとつの展示物が。現在民間で月面ローバーを送り込むレース「グーグル・ルナXプライズ」というものが行われています。かつて民間で誰が一番早く宇宙飛行(高度100kmに設定されたカーマンラインを超える飛行)を実現するか……というXプライズで、ヴァージンの「スペースシップ・ワン」が勝利した話を知っている人もいるでしょう。それの月面版です。これに日本から唯一参加している「HAKUTO(ハクト)」が、今までに開発した試験機を展示しているのです。最新の2輪ローバー、PM-3は製作費をクラウドファンディングで調達した為、ボディに出資者のハンドルネームが書かれた銘板があります。

月面ローバーHAKUTO

月面ローバーHAKUTO

クラウドファンディングの出資者銘板

クラウドファンディングの出資者銘板

ルナXプライズは、2015年12月31日までに月面にローバー(探査機)を送り込み、500m以上走行して画像を撮影し、地球に送信するというチャレンジ。今回は「月に行くロケットを作る」ところから始めないといけないので、格段に難易度が上がっています。さすがに全チーム(現在エントリーした33チームのうち、18チームが継続して参加中)がそれぞれ単独で月ロケットを開発し、打ち上げるというのは費用的にも技術的にもハードルが高い為、数チーム相乗りで月まで行き、そこで「よーいドン」と500m走行して映像を撮影する形も考慮に入れているとか。現在HAKUTOは、中間賞の1部門であるモビリティサブシステム(ローバーの走行系)部門にノミネートされています。中間賞発表は9月末。

また、宇宙とは直接関係がないのですが、きわめて近いチャレンジをしたのが「レッドブル・ストラトス」。高度3万8969.4mという成層圏(ストラトスフィア)から世界最高高度のフリーダイビング(自由降下)記録です。実施したのはオーストリアのフェリックス・バウムガートナーさん。この高度になると大気が薄く、ジェット機も飛べません(ジェット機の高度記録はMiG-25PUが記録した3万7650m)。こんなところから降下する訳ですから速度もものすごく、最高でマッハ1.25を記録しました。これにより、バウムガートナーさんは「乗り物に乗らず、動力を使わずに音速を突破した初めての人間」になったのです。この記録が達成されたのは2012年10月14日。チャック・イェーガーさんが1947年、人類で初めて水平飛行で音速を突破した65年後のちょうど同じ日でした。これはその時の映像(http://www.youtube.com/watch?v=FHtvDA0W34I)ですが、展示会場ではこの映像を含むダイジェスト版が流れています。

展示されているのは、その降下に使われた特別仕様の高高度与圧服(実物)と、試験に使われた気球のカプセルです。与圧服はほとんど宇宙服。これの開発に当たっては、それまでの高度記録を持っていた元アメリカ空軍のジョー・キッティンガーさんの助言が生きているそうです(キッティンガーさんの場合、降下で手袋に穴があいたとか)。実際に使用されたカプセル(登録記号N502FB)は、現在ワシントンのスミソニアン国立航空宇宙博物館に展示されています。

レッドブル・ストラトスのカプセル

レッドブル・ストラトスのカプセル

レッドブル・ストラトスのスーツ実物

レッドブル・ストラトスのスーツ実物

UFO好きには有名な「ロズウェル事件」の舞台であるニューメキシコ州ロズウェルで行われた、レッドブル・ストラトスの記録飛行。降下時間は9分9秒、うち4分20秒がパラシュートを開かない自由降下(この間に3万6402.6m降下)でした。『機動戦士ガンダム』の第7話「コアファイター脱出せよ」でシャアが「自由落下というものは、言葉で言うほど自由ではないのでな」と語った通り、自由降下の経験豊富なバウムガートナーさんですら降下し始めた時はきりもみ状態になり、音速を突破した(降下開始の40秒後にマッハ1.25を記録)ことも判らなかったといいます(垂直降下なので、物体の横に広がっていくソニックブームも地上に到達せず、記録されたデータで音速突破を確認)。降下開始の1分23秒後に姿勢が安定したそうですが、その時までは「まるで水を感じない状態で泳いでいるようだった(記者会見での証言)」とか。レッドブル・ストラトスは降下の記録だけでなく、飛行機が到達できず今まで判らないことが多かった、成層圏上部での人体や物体の状態、高高度からのサンプル回収に関する技術的な貴重なデータも得ることができました。

さて、展示パネルや公式カタログには出ていない情報を交えて、会場を「おたく」的に駆け足で回ってみました。宇宙開発の歴史は魅力的なエピソードが多く、いわゆる「語りたくなる」代表的なジャンルです。個人的には、アポロ月面車の向かい側に展示されているソ連の月面探査機「ルノホート」萌えなのですが、語ると長くなりすぎるので割愛しました。このように、たぶん実際に「おたく」な人と回ると語り過ぎてうるさく感じられる(笑)ので、これを「読む音声ガイド」として活用してくれると嬉しく思います。

(文:咲村珠樹)