H-ⅡAロケットの開発

静止状態にある宇宙ステーションは、共同開発すれ
ば開発に参加した各国が共有できる。
しかし、宇宙ステーションへ、人や物資を運ぶため
のロケットなどの輸送系機器は、人間の生命に関わ
るため、各国が独自に保有することが決められてい
た。
さらに国産100%の技術で開発した場合のみ、ほか
の国の衛星を打ち上げることができる決まりになっ
ていた。それまで、わが国では通信衛星を打ち上げ
るロケットは、外国の技術を導入して開発していた
ため、世界の衛星打ち上げビジネスには進出できな
かった。
世界をみるとミサイルも兼ねて輸送系機器を造るこ
とができる国が多い。日本ではこれらの国とは異な
り、戦争や防衛などの需要に頼らずに開発しなけれ
ばならなかった。世界に通用するビジネスとならな
ければ日本の航空宇宙産業の未来はない。そのた
め、純粋な国産の技術による輸送系機器の開発が
急がれた。
H-Ⅰロケットは、液体酸素、液体水素を燃料として
いるため、無害である。燃料が液体酸素、液体水素
に代わったのは、このH-Ⅰロケットからであるが、こ
の開発で問題となったのは温度であった。
燃料は液体のままで打ち上げなければ燃料とし
て役に立たない。少しでも温度が上昇すれば、液体
燃料は蒸発して気化してしまう。
燃料を液体の状態で保つため、冷蔵庫のような機
能を維持する断熱材を苦労の末に開発し、この
問題を克服した。
また、H-Ⅰロケットは非常に高性能で、軌道修正が
できた。さらにエンジンを止めて再び着火する、再着
火が可能であった。この再着火ができないと、何段
ものロケットが必要となるが、H-Ⅰロケットでは2段
目が再着火できるため、ロケットは2段でよかった。
さらにその次世代となるH-Ⅱはこれを1段にした。
H-Ⅱの1段エンジンは、スペースシャトルと同様の
エンジンであり、性能は非常に高い。
特に、液体水素を使うロケットは、部品単位で高度
な技術が要求され、三菱重工業の長崎研究所で
最終試験を行うまで、失敗の連続であった。
1994年、国産技術の基盤となる「H-Ⅱロケット」1号
機の打ち上げに成功した。続けて6回連続で打ち上
げに成功したが、8号機は失敗に終わった。今まで
正しいと思い実施してきたことすべてが疑われ、一
から見直しを行った。
設計から組立まで、すべての過程を念入りに調べた
結果、見直しでは一切妥協せず、部品の材質を変
えたり、部品の形を変えた。外見は同じに見える
が、見直しには600日程度かかっている。
失敗の大きな原因はエンジンにあった。打ち上げに
失敗したエンジンを回収したところ、エンジンの性能
をぎりぎりまで追求したため、いろいろな無理を生じ
ていたことがわかった。
性能の限界にあわせた設計ではなく、エンジン以外
の稼働部分のレベルをあげるよう方向転換を図っ
た。
この経験を次の開発へつなげていった結果、2001
年、H-ⅡAロケットの打ち上げに成功した。
H-ⅡAでは、大きな衛星を運ぶために、横側にこれ
までより少し大きなタンクをつけたものを開発してい
る。
現在でも4~5トンくらいの衛星を積むことができる
が、この技術により、7.5トンくらいまで打ち上げが可
能となる。さらに積載量を向上するための方法を検
討中である。
H-ⅡAの次なる課題は、再使用できる「宇宙往還技
術試験機」の開発である。ロケットは使い捨てとなっ
ても、有人飛行を実現するという大きな目標につな
がっている。
有人飛行のためには、H-ⅡAでは加速度が高すぎ
るという問題がある。加速度が高いと有人飛行には
向かない。さらに加速が一定でないという問題もあ
る。たとえばジェットコースターは2G程度の加速度で
も、その加速は一定である。ロケットは砂利道を走
行するように振動が大きい。人間は、一定の加速に
は比較的強いが、その力が不安定になると弱い。
外国の有人ロケットでは、すでに振動が起きない設
計を行っている。スロットルでエンジンの力を絞り、
一定の推力でロケットが進む仕組みだ。ロケットは
燃料を積んでいる、積んでいる燃料を使用すれば、
その分、機体が軽くなる、軽くなれば、加速度は自
然に上がってしまう、当然の理論だ。しかし、エンジ
ンの推力を限界の100ではなく、70まで絞ることがで
きれば、燃料の量に影響されることなく、加速度を
一定に保つことができる。三菱重工業も、この技術
を保有しているが、まだ実用化されていない。
さらに、有人飛行を実現するためには、安全性を確
保するために、エンジンに万一のことが起きても飛
行できるよう、メインシステムの故障時に稼動する
冗長系システムの開発も欠かせない。有人飛行を
実現するためには、越えなければいけないハードル
は、まだ残されている。
国際市場でロケットを売るためには、コストダウンが
求められた。
H-Ⅰの開発により克服した技術をもとに、新たにHⅡの開発では、それまで2段であったロケットを1段
にすることで、コストダウンに成功した。
H-Ⅱの開発は、1985年頃から約10年かかっている
が、その間に、為替レートは大きく変化した。それは
予想をはるかに越えていた。開発当初は1ドル 250
~300円程度であり、 1ドル250円を想定して勝負で
きるロケットを造ろうとした。しかし、1990年以降の
急激な円高により、1ドル100円台となり、完成したと
きには、すでに価格的に販売できるロケットではな
くなっていた。開発コストは日本円で150億円で
あったが、1ドル200円なら世界で闘えるロケットも、
1ドル150円となると、とても競争はできなかった。
次なるH-ⅡAの開発にあたっては、H-Ⅱのコストを
さらに半分にすることを目指した。たとえ1ドル100円
でも世界で競争できるロケットを造った。H-ⅡAの開
発コストは75~80億円といわれるが、1ドル100円で
換算しても、自信をもって他国のロケットに勝てる価
格である。
たとえば、コスト削減のために、人手がかかる作
業はできるかぎり減らした。
部品点数を減らすために、釘が2ケ所いるところをボ
ルトで締めるなど代替方法を工夫した。
コスト削減のためには大量生産も有効な手段であ
る。打ち上げ数が減少しているとはいえ、アメリカや
ヨーロッパでは年間10機程度は打ち上げている。日
本でも同様のペースで打ち上げできれば、コストダ
ウンが可能になる。
現在、日本では年間6~8機を生産できる能力があ
り、将来的には現在より多く打ち上げる予定であ
る。