２０１５宇宙ユニットシンポジウム 宇宙にひろがる人類文明の未来 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 平成27 平成27年 27年1月11日 11日 三菱重工業株式会社 執行役員フェロー 淺田 正一郎 © 2014 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved. 目 次 黎明期の有人宇宙飛行 現在の有人宇宙機 宇宙への未来の船 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 -1- 1 黎明期の有人宇宙飛行 最初の有人宇宙飛行 最初の有人月面着陸 先駆者 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 -2- 最初の有人宇宙飛行 1961年 1961年4月12日にソビエト社会主義連邦 12日にソビエト社会主義連邦 共和国（ソ連）はR 共和国（ソ連）はR-7ロケットでガガーリン 飛行士を乗せたボストーク1 飛行士を乗せたボストーク1号の打上げに 成功 現在公開中の ガガーリンの 映画パンフレット R-7ロケット ロケット 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 -3- 2 最初の有人月面着陸 アメリカ合衆国（米国）はアポロ11 アメリカ合衆国（米国）はアポロ11号の打上げを 11号の打上げを 行い、アームストロング飛行士とオルドリン飛行 士が1969 士が1969年 1969年7月20日に 20日に月面に人類として始めて 日に月面に人類として始めて 着陸 サターンVロケット サターン ロケット ・人類が製造した最大のロケット ・直径10m× ×全長102ｍ ｍ ・直径 全長 ・打上げ時総重量3038.5トン トン ・打上げ時総重量 人類最初の月面の足跡 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 -4- 先駆者 最初の有人飛行に使われたソ連のR 最初の有人飛行に使われたソ連のR-7ロケットも、最初の 人類月面着陸に使われたサターンV 人類月面着陸に使われたサターンVロケットも、先駆者で あるフォンブラウン博士がベース フォンブラウン博士は第2 フォンブラウン博士は第2次世界大戦中 に、ドイツでV に、ドイツでV-2ロケットの開発を実施 終戦時に、V 終戦時に、V-2の開発者や製造設備を ソ連と米国が接収 ソ連のR ソ連のR-7はV-2の発展型 米国のアポロ計画はフォンブラウン博 士が主導 フォン ブラウン 博士 ©NASA V-2 ロケット http://www.warhistoryonline.com/war-articles/stealing-a-v2-rocket-in-poland.html 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 -5- 3 現在の有人宇宙機 米国；スペースシャトル ロシア；ソユーズ 中国；長征2F 中国；長征2F 最初の有人月面着陸 国際宇宙ステーション 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 -6- 米国；スペースシャトル NASAが開発し、 NASAが開発し、1981 が開発し、1981年に初号 1981年に初号 機打上げ 世界唯一の部分 世界唯一の部分再使用型 唯一の部分再使用型宇宙 再使用型宇宙 輸送機 135回 135回打上げ、133 打上げ、133回 133回成功 低軌道へ24.4 低軌道へ24.4トン 24.4トン 2011年に引退 2011年に引退 現在、米国/NASA 現在、米国/NASAは /NASAは 有人宇宙機を持っていない 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 ©JAXA ©NASA -7- 4 ロシア；ソユーズ 1957年に世界最初の人工衛星 1957年に世界最初の人工衛星 を打ち上げたR を打ち上げたR-7の発展型 1800機以上打上げ 1800機以上打上げ、 機以上打上げ、 約100機 100機失敗 低軌道に5 低軌道に5～8トン 現在、中国の長征 現在、中国の長征2F 、中国の長征2Fと 2Fと共に世 界で有人打上げ可能なロケット 界で有人打上げ可能なロケット の一つ ©JAXA http://en.wikipedia.org/wiki/Soyuz_(rocket_family) 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 -8- 中国；長征２F 中国；長征２F 長征ロケットは1970 長征ロケットは1970年 1970年に初号機打上げ以降 、現在まで 、現在まで200 まで200機打上げ 200機打上げ 現在、長征2 現在、長征2号、長征3 号、長征3号、長征4 号、長征4号の3 号の3機種 を運用中 長征2F 長征2F型 2F型により、有人宇宙船「神舟」の打上 げ/中国版宇宙ステーション「天宮」への有 人輸送も実施 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 Ⓒ CASC CZ-2F -9- 5 国際宇宙ステーション 高度約400km 高度約400kmの円軌道を飛行 400kmの円軌道を飛行 全長73m 全長73m、 73m、幅108.5ｍ 108.5ｍ、質量344 、質量344トン 344トン 1998年から組み立てが開始され、 1998年から組み立てが開始され、2011 年から組み立てが開始され、2011年に完成 2011年に完成 6人のクルーが交代で滞在 Ⓒ CASC 人類唯一の恒久的宇宙施設 参加国は、米国 参加国は、米国、ロシア、カナダ、日本 米国、ロシア、カナダ、日本 、ESA加盟の各国（ベルギー、デンマー ESA加盟の各国（ベルギー、デンマー ク、フランス、ドイツ、イタリア、オランダ 、ノルウェー、スペイン、スウェーデン、 スイス、イギリス）の15 スイス、イギリス）の15カ国 15カ国 ©NASA 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 10 - 人類が宇宙へ漕ぎ出す船の変遷 Ⓒ CASC 1961年の最初の有人宇宙飛行から現在まで、宇宙への 1961年の最初の有人宇宙飛行から現在まで、宇宙への アクセス手段の大きな技術的飛躍はない。 スペースシャトル スペースシャトルで一旦、部分再使用型が登場したが、現状は シャトルで一旦、部分再使用型が登場したが、現状は 全て従来どおりの使い捨て型ロケットに先祖帰り。 アポロ計画以降、人類は月にも40 アポロ計画以降、人類は月にも40年以上行っていない。 40年以上行っていない。 唯一の大きな進歩は、国際宇宙ステーションが存在し、 常時6 常時6人の人類が地球周回軌道上に滞在していること。 さて、人類が宇宙へ漕ぎ出す未来の船はどうなるのでしょうか？ 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 11 - 6 宇宙へ漕ぎ出す未来の船 米国の近未来の計画 再使用型宇宙機 宇宙エレベータ 火星基地 未来のロケットエンジン ワープ 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 12 - 米国の近未来の計画（１） NASAは NASAは2019年の初飛行を目指して宇宙探査 2019年の初飛行を目指して宇宙探査 を担うSLS/Orion を担うSLS/Orionを開発中 SLS/Orionを開発中 ©NASA １１７ｍ Orion ©NASA 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 13 - 7 米国の近未来の計画（2） 米国の近未来の計画（ ） 民間会社による有人宇宙船の開発～2017 民間会社による有人宇宙船の開発～2017年 2017年 NASAは国際宇宙ステーションへの人員輸送の NASAは国際宇宙ステーションへの人員輸送の ため下記の2 ため下記の2社と契約 SpaceX社による SpaceX社によるFalcon9/ 社によるFalcon9/Doragon Falcon9/Doragon Boeing社による Boeing社によるCST 社によるCSTCST-100 ©SpaceX ©Boeing 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 14 - 再使用型宇宙機（ 再使用型宇宙機（1） 宇宙機（ ） 従来の使い捨て型から再使用型宇宙機へ 打上げ頻度が増すと、航空機の様な何度も使える 機体の利用が進む 各国で研究開発が進んでいる 日本の再使用型ロケットの動向 2010年代までに再使用型ロケット 2010年代までに再使用型ロケット 実験機及びエアブリージングエン ジン搭載型実験機を検討 JAXAでは JAXAでは2020 では2020年前後の実験機実 2020年前後の実験機実 現に向け、再使用観測ロケット等 の研究開発を推進 ©JAXA 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 15 - 8 再使用型宇宙機（ 再使用型宇宙機（2） 宇宙機（ ） 海外の再使用型ロケットの動向 海外の再使用型ロケットの動向 米国ではSpaceX 米国ではSpaceX社が SpaceX社がFalcon9 社がFalcon9の Falcon9の 再使用を目指して飛行試験を実施 再使用に向けた再突入機としては、 再使用に向けた再突入機としては、 米国X 米国X-37B及び欧州 37B及び欧州IXV 及び欧州IXVがあげられ IXVがあげられ る。 http://www.nasaspaceflight.com/ http://news.discovery.com X-37はすでに 37はすでに2010 はすでに2010年から運用飛行を行って 2010年から運用飛行を行って いるが、米空軍が運用しているため詳細は不 いるが、米空軍が運用しているため詳細は不 明 欧州ではリフティングボディ型の再突入機 欧州ではリフティングボディ型の再突入機IXV ではリフティングボディ型の再突入機IXV の実験を2015 の実験を2015年春に 2015年春に計画しており、将来の再 年春に計画しており、将来の再 使用輸送機に必要な設計データを取得する 使用輸送機に必要な設計データを取得する http://www.spacenews.com/ http://www.esa.int/ 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 16 - 宇宙エレベータ 地上 地上と宇宙をエレベーターでつなぐ、 地上と宇宙をエレベーターでつなぐ、 これまでにない輸送機関 これまでにない輸送機関 ① 静止 静止衛星から、地上へ向けてケーブル 衛星から、地上へ向けてケーブル を伸ばす ② また重さが偏る また重さが偏るので反対側 重さが偏るので反対側も ので反対側も伸ばす ③ これを繰り返していくと、下へ伸ばした これを繰り返していくと、下へ伸ばした ケーブルはやがて地上に到達し、地上 と宇宙を結ぶ長大な１本の紐になる と宇宙を結ぶ長大な１本の紐になる ④ このケーブルに昇降機を取り付け、人 このケーブルに昇降機を取り付け、人 や物資を輸送できるようにしたものが宇 宙エレベーター 出展；宇宙エレベータ 出展；宇宙エレベータ協会 エレベータ協会 http://www.jsea.jp/abouthttp://www.jsea.jp/about-se/Howse/How-toto-knowknow-SE.html 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 17 - 9 火星基地 火星基地(1) 基地 現在活動中・計画中の火星探査機 米国 米国 マーズローバー； Opportunity、 Opportunity、Curiosity 軌道周回衛星； ©NASA Mars Reconnaissance Orbiter、MAVEN 欧州； 欧州；Mars 欧州；Mars Express、 Express、ExoMars（計画中） ExoMars（計画中） インド； インド；Mars インド；Mars Orbiter Mission 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 18 - 火星基地 火星基地(2) 基地 MARS ONE オランダ企業が火星への移住を企画 オランダ企業が火星への移住を企画 「火星への片道切符」に140 「火星への片道切符」に140カ国から 140カ国から20 カ国から20万人が 20万人が 応募 最終的に 最終的に2023年には 2023年には10 年には10名が火星に移住 10名が火星に移住 出典；http://www.mars-one.com/ 出典； 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 19 - 10 未来のロケットエンジン 未来のロケットエンジン(1) ロケットエンジン プラズマビームMagnetized Beam Plasma Propulsion； このプラズマビームを放射する基地を、惑星間飛行経路の各拠点に このプラズマビームを放射する基地を、惑星間飛行経路の各拠点に 設置し、それにより宇宙船を 設置し、それにより宇宙船を推進 http:// http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/magbeam.html ://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/magbeam.html レーザービーム； レーザービーム； レーザーによって宇宙船に レーザーによって宇宙船に電力を供給し、 宇宙船に電力を供給し、 電気推進で推進。 電気推進で推進。 レーザーによって推進剤を加熱して、その 膨張を利用する方式。 http://www.kml.k.uhttp://www.kml.k.u-tokyo.ac.jp/rpl/index.html 太陽帆Solar Sail； 太陽風を受けて推進、太陽から放射される 太陽風を受けて推進、太陽から放射される 光子の圧力を使う 光子の圧力を使う イカロス ©JAXA 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 20 - 未来のロケットエンジン 未来のロケットエンジン(2) ロケットエンジン 磁気帆M 磁気帆Magnetic sail； sail； 太陽風に含まれる陽子 太陽風に含まれる陽子や電子などの荷電粒子が 陽子や電子などの荷電粒子が、 や電子などの荷電粒子が、宇宙船が作る磁場 宇宙船が作る磁場 を磁力線に垂直に通過して移動すると、力が生じる（電磁誘導、フレミ ングの法則） ングの法則） 核パルス推進Nuclear 核パルス推進Nuclear pulse propulsion； propulsion； ロケット後方で核爆発を繰り返し発生させ、 ロケット後方で核爆発を繰り返し発生させ、 その衝撃で推進する方式 その衝撃で推進する方式 反物質エンジン； 反物質エンジン； 物質と反物質が接すると、高エネル 物質と反物質が接すると、高エネルギ と反物質が接すると、高エネルギーを放射して消滅 ーを放射して消滅する 消滅する http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2006/ http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2006/ antimatter_spaceship.html 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 21 - 11 ワープ 地球から16.1 地球から16.1光年 16.1光年( 光年(約152兆キロメートル 152兆キロメートル) 兆キロメートル)の距離にある恒星グリーゼ832 の距離にある恒星グリーゼ832の惑星として、地 832の惑星として、地 球に非常に似た環境を持つ星「グリーゼ832c 球に非常に似た環境を持つ星「グリーゼ832c」を、ニューサウスウェールズ大学 832c」を、ニューサウスウェールズ大学の研究チ 」を、ニューサウスウェールズ大学の研究チ ームが発見しました。 ームが発見しました。 他の地球型惑星へは光の速度 他の地球型惑星へは光の速度でも の速度でも16.1 でも16.1年かかる 16.1年かかる ボイジャーは太陽系外に向けて飛行中であるが、 ボイジャーは太陽系外に向けて飛行中であるが、太陽 は太陽系外に向けて飛行中であるが、太陽と 太陽との相対速 度は約 度は約17.06km/秒 17.06km/秒であり、この速度では28 あり、この速度では28万年もかかる 28万年もかかる 他の星を訪問する手段としては 他の星を訪問する手段としてはワープのみ？ する手段としてはワープのみ？ 映画インターステラではワープ 映画インターステラではワープ を使って、太陽系外地球型惑 星を訪問 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 22 - まとめ 現在の有人宇宙船は、宇宙開発が始まってから 大きな進歩はない 現在は月面基地も、火星基地も存在しない 宇宙への橋頭堡として国際宇宙ステーションが 宇宙への橋頭堡として国際宇宙ステーションが 存在する 「人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船」を 実現するには大きな技術的飛躍が必要 人類が宇宙に漕ぎ出すための未来の船 - 23 - 12
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