小さなスタートアップ企業がアメリカの次世代宇宙船を建造できるか？

それは、人類がまだ月面を歩いていた頃のNASAの栄光の日々を彷彿とさせる光景だ。宇宙カプセルがオレンジと青のパラシュート3枚の傘の下から降下し、そよ風に優しく揺れる。宇宙船はゆっくりと時速15マイルで太平洋に着水し、パラシュートは宇宙船の横の水面に沈む。回収船が轟音を立てて宇宙船の横に着水し、ダイバーたちが海に飛び込む。

しかし、彼らが狙っているのは宇宙飛行士ではなく、パラシュートです。バラストを除いてカプセルは空で、見慣れた外観だが実は全く新しい宇宙船の設計の着陸をテストするために作られた模型です。ダイバーたちはパラシュートが沈む前に急いでパラシュートを回収し、別のテストで再利用できるようにしています。カプセルも、貨物ヘリコプターで回収された後、再び出発します。これが低予算の宇宙旅行です。

8月3日、北カリフォルニア沖で、トランスフォーメーショナル・スペース・コーポレーション（t/Space）という名の会社が実施したこのテストは、NASAにとってまったく新しい方向性を示すものとなり、NASAの有人宇宙計画を、主要計画だけでは不可能なほど迅速かつ低コストで軌道に戻す可能性を秘めている[48ページのサイドバーを参照]。NASAは、ディスカバリー号が外部燃料タンクから断熱材が飛び散るというニアミスを起こした後、7月にスペースシャトルの飛行を停止した。今年のディスカバリー号の打ち上げは、コロンビア号の惨事後のNASAの輝かしい飛行復帰となるはずだった。しかし、それはシャトルの数多くの設計上の欠陥と、それを修正できないNASAの慢性的な無力さを、またもや浮き彫りにしたようだった。

シャトルの打ち上げがいつ再開されるかは不明だが、NASAは最終的に、このシステムを、月やシャトルの低軌道領域まで飛行する、数十億ドル規模の宇宙船「クルー・エクスプロレーション・ビークル（CEV）」に置き換える計画だ。しかし、この宇宙船が完成するのは少なくとも2011年で、NASAが老朽化したシャトルに資金を注ぎ込み続ける限り、宇宙船の建造に必要な資金をかき集めること自体が困難になるかもしれない。NASAが必要としている人は多く、これまでNASAが持っていなかったものだ。つまり、主要システムの開発や運用でトラブルが発生した場合に、米国の宇宙飛行士を国際宇宙ステーション（ISS）やその他の低軌道ミッションに飛行させ続けるために、すぐに配備できる簡素なバックアップ宇宙船だ。

まさにその戦略を推進してきたt/Space社が登場し、今夏のディスカバリー号のミッションのトラブルや、NASAのこれまでの有人宇宙飛行に対する万能アプローチの突然の転換を踏まえて、シャトルに代わる近い将来のダークホース候補として浮上しつつある。

2004 年春、スペースは、近年浮上した数多くの計画の 1 つである、経済的な宇宙飛行のビジョンを持つ 2 人の男に過ぎませんでした。しかし、創設者のデビッド ガンプとゲイリー ハドソンのアプローチは、彼らの技術だけでなく、異なっていました。彼らは NASA に過激なアイデアを提案しました。次世代宇宙船に関する単なる机上の研究のために NASA が提供していた契約を利用して、実際に機能するハードウェアを構築するというものでした。ガンプの計画では、完全に機能する宇宙船に向けて段階的に進歩すると、追加資金が与えられ、プロジェクトを前進させることができます。「あなたはおかしい」と、ガンプが最初にこのアイデアを持ち出した時、ハドソンはガンプに言いました。「NASA​​ は絶対に私たちに仕事を任せてくれないだろう。たとえ任せてくれたとしても、一緒に仕事をするのは苦痛だろう。」

それでも、ガンプは苦境に立たされた宇宙機関に変化の兆しを感じていた。NASA の伝統的なシステムでは、開発作業のために数社の大手航空宇宙企業に高額な「コストプラス」契約を授与していた。この契約では、技術が失敗しても宇宙機関に費用が押し付けられることになる。このシステムに亀裂が生じており、ガンプは自分とハドソンにチャンスがあると考えた。

二人とも宇宙スタートアップのベテランだった。ハドソンは国防総省との1130万ドルの契約でロケットを開発しているエアローンチを経営し、ガンプはテレビ初となる宇宙船打ち上げを仲介したルナコープを率いていた。
国際宇宙ステーションで撮影されたラジオシャックのCM。彼らは良い提案書の作り方を知っていましたが、ハドソンはNASAで成功する可能性についてまだあまり考えていなかったのです。実際、彼は当初、t/Spaceを正式に会社として法人化することすらせず、提案書だけを送って、それで終わりだと考えていました。

彼は、NASA の探査システム ミッション局の要件部門の責任者であるマイケル レンベックを当てにしていませんでした。局は、ISS の維持と月への帰還の両方のためのシステムの開発を任されており、レンベックと彼の同僚は、斬新なアイデアを持つ起業家や、通常の大手航空宇宙請負業者と協力する方法を模索していました。T/Space はまさにその条件にぴったりでした。彼と探査システム ミッション局の主任エンジニアであるギャリー ライルズは、ハドソンとガンプの提案を局長のクレイグ ステイドルに直接送り、最初の 300 万ドルの研究に署名するよう説得し、さらに 300 万ドルのオプションも承認してもらいました。このオプションも後に承認されました。「探査システム局では、新しい革新的なアイデアを推進してきました」とレンベックは言います。「t/Space を自由にして、理論の領域から実践の領域へと移行させました。」

t/Spaceの一部
600万ドルの初期資金で建てられたこの建物は、
ワシントンDCでは、この春に
t/Space は、民間および公共セクターの科学者、エンジニア、起業家が集まる国際宇宙開発会議 (ISS) の 1 つです。同社が提案する CXV (Crew Transfer Vehicle) の実物大模型が部屋を埋め尽くし、書店員、宇宙アーティスト、その他の出展者が会場の端まで押し寄せました。参加者は後部ハッチから、元 NASA 宇宙飛行士のジム・ヴォス氏の案内でツアーに参加しました。現在 t/Space のエンジニアリング マネージャーを務めるヴォス氏は、スペース シャトルに 5 回搭乗し、ISS に 5 か月半滞在し、航空宇宙工学の学位を 2 つ取得しています。シャトル、ソユーズ (コロンビア号の事故以来 NASA が頼りにしているロシアのカプセル)、宇宙ステーション システムに関する経験を持つ彼は、CXV の建造を監督するのにうってつけです。

CXV は 3 つのシステムで構成されています。乗員カプセル、プロパンと液体酸素で動く 2 段式ブースター ロケット、そしてボーイング 747 サイズの運搬機 (宇宙業界では控えめに超大型航空機 (VLA) と呼ばれています) で、カプセルとロケットを最大 50,000 フィートの打ち上げ高度まで運搬します。カプセルの構造は、
宇宙船の主要部品とVLAは、起業家でデザイナーのバート・ルータンのスケールド・コンポジッツ社が製造する。同社は昨年、スペースシップワンで初の商業宇宙飛行士を宇宙に送り出した。ブースターのクイックリーチは、ハドソンのエアローンチが国防総省向けに開発中のブースターの大型版となる。ロケットの両段とも再利用はできないが、適当な大きな水域にパラシュートで機首から着陸した後、カプセルは再装備されて再び飛行する。

CXV にはパイロット 1 名用の操縦装置と、最大 3 名の追加乗務員用の座席があります。補給品や装備用の区画と、無重力用便器があります。ヴォスとオーバーン大学の工学部の学生チームが設計した革新的な布張りの座席は、最大 8G の荷重に耐えることができ、ハンモックのように快適で、宇宙船が軌道に到達した後は簡単に収納してスペースを確保できます。座席にはもう 1 つユニークな設計上の特徴があります。それは、180 度回転することです。これは、カプセルが大気圏を離れ、機首から再突入するためです。
近代化されたセラミック/シリコンタイルヒート
シールド システム。回転する座席により、乗組員は胸を通して最も快適な方法で、打ち上げと再突入の両方の G 力を受け止めることができます。

ガンプ氏も会議に出席し、この技術を披露し、型破りな開発戦略について説明した。「NASA​​に提案しているのは、米国の次期宇宙船を建造するという大規模な航空宇宙プロジェクトに対する、いわば段階的なサイドベットです」とガンプ氏は語った。つまり、CEVの縮小版バックアップと補足です。「6～12か月ごとにハードウェアのマイルストーンを達成し、NASAは『約束したことは実際に達成したか』と聞く機会がありました。ですから、NASAは全額を賭けることはありません」。
次世代の航空宇宙開発に向けた取り組み
ロッキード・マーティン社、またはノースロップ・グラマン社とボーイング社のチームが主導する第 2 世代 CEV には、そのような要件はありません。しかし、t/Space 社は、NASA の主要な宇宙打ち上げシステムを構築する契約をめぐってこれらの企業と競合することはありません。同社は、バックアップ機をより迅速かつ低コストでひっそりと構築するだけです。「当社は、スペースシャトルの代替品であるとは主張しないように努めています。当社はソユーズの後継機です」とガンプ氏は述べました。「シャトルのような自走式宇宙ステーションではなく、人々を往復させる単純な乗り物です。」

3回のテスト
6月にカリフォルニア州モハビ上空を飛行し、CXV打ち上げプロセスの重要な要素を試した。スケールド・コンポジッツ社のパイロット、チャック・コールマンは、ルータン設計の研究用ジェット機プロテウスに、カプセルとブースターの23パーセントサイズのモックアップを腹部に取り付けて高度まで運んだ。切り離されると、モックアップはドローグパラシュートを展開し、落下時に尾部を地面のほうに傾けた。ドローグはモックアップの回転を垂直に減速し、尾部から先に真っ直ぐに落下するまで安定させた。実際のCXVは、この時点で第1段モーターを点火し、運搬機の後ろの上層大気を突き抜けて宇宙に飛び出すはずだった。モックアップは計画どおり単に急降下し、砂煙を上げて砂漠の地面に激突した。しかし、この実験は、元海軍テストパイロットでt/Space社のエンジニアであるマルティ・サリグル・クライン氏の指導の下で開発された、宇宙船を空中発射する新しい方法の実現可能性を証明した。

従来の空中発射では、
ロケットは母機から分離し、水平のまま全力で機首を上げながら発射される。しかし、打ち上げ荷重はより厳しく、より重い構造物が必要となり、翼が重量を加える。サリグル・クラインのトラピーズ・ランヤード空中投下（t/LAD）は、投下後1秒間、ロープとトラピーズのような機構で機首を運搬機に固定することで、宇宙船を垂直に回転させる。「このブースターを90度回転させて、宇宙空間にそのまま浮​​かべることができることに驚きました」とコールマンはテスト後に語った。「つまり、この物体はまっすぐに落下したのです。ロールもヨーも一切ありませんでした。まるで真下に上昇しているかのようでした。システム全体がどれほど安定しているかに非常に驚きました。」

MIT航空宇宙学部の宇宙システム研究所の副所長で、NASAの宇宙船設計コンサルタントでもあるレイモンド・セドウィック氏は、t/Spaceには適切な人材がいると考えている。「私は彼らの意見に同意しなければならない。
「伝統とシンプルさに基づいたカプセルアプローチ」と彼は言う。言い換えれば、
古き良き宇宙カプセルは1960年代初頭からほとんど問題なく飛行してきた。セドウィック氏はまた、t/Spaceの空中発射シナリオを気に入っている。NASAが悪天候の上空や周囲に発射地点を移動したり、より理想的な発射軌道を追求したりできるからであり、宇宙飛行士が生き残るチャンスを与えてくれるからだ。
ロケットの不発弾やその他の打ち上げ緊急事態が発生した場合、彼らはカプセルをブースターから切り離し、再突入時と同じようにパラシュートで着陸するだけだ。全体的に見て、セドウィック氏は「彼らはすべての問題について正しい考えを持っていると言えるでしょう。結局のところ、物事が彼らの期待通りに展開するかどうかが問題なのです」とNASAの利益という観点から言う。

物事を軌道に乗せる
t/Space の今後の展望は、技術的課題の克服 (t/Space はうまく対処しているようだ) よりも、はるかに気まぐれな取り組み、つまり NASA からの継続的な支援の獲得にかかっているかもしれない。しかし、この夏、NASA がファンファーレや公式発表なしに、探査システム内に革新的調達と呼ばれる一連のプログラムを立ち上げたことで、同社の見通しは大幅に明るくなった。プログラム責任者の Brant Sponberg は、NASA のマイケル・グリフィン長官から直接指示があり、「我々の活動に新しいアクターを呼び込む」こと、NASA の有人宇宙計画を起業家に開放し、機能するハードウェアの構築に対して固定料金を支払うことなどが求められていると説明する。t/Space のような企業はかつて、NASA 所有の宇宙船の設計と構築の契約を追求していたが、
これまでは宇宙船を運用していたが、今では自分たちで所有者や運用者になる選択肢もある。スポンバーグ氏は「マイルストーン達成ごとに費用を負担する契約を結べば、誰かがこれこれのデモンストレーションやこれこれのテストを行うことになる。彼らは自費でそれをやらなければならないが、成功したらマイルストーン達成の費用は私たちが支払う。最終的に最後のマイルストーンは軌道に乗るか、最終デモンストレーションを行うことだ」と語る。

ガンプ氏は、コスト重視の計画で t/Space が 2009 年までに CXV を完成させるには 5 億ドルが必要だと見積もっている。これはスペース シャトル 1 機の打ち上げ費用とほぼ同じで、NASA が少なくともあと 6 年は完成しない宇宙船に大手航空宇宙企業に支払う予定の数十億ドルに比べれば格安だ。同社は最初の 600 万ドルだけですでに多くの成果を上げている。スケールド コンポジッツを含む優秀なエンジニアと請負業者のチームを集め、提案された宇宙カプセルの実物大の模型を製作し、宇宙船を空中発射する革新的な方法を実証するために一連の落下テストを実施し、別の実物大の模型で着水技術をテストした。

最初の 600 万ドルは今秋までに使い果たされる。次のステップに進むには、t/Space は NASA からさらに資金を獲得する必要がある (NASA の新たな方向性を考えると、これは良い賭けだ)。また、民間投資家からも資金を引き付ける必要がある。特に、商業用軌道宇宙船を切実に必要としている投資家が 1 人いる。ロバート ビゲロー氏だ。同氏のビゲロー エアロスペースは、2010 年までに初の商業用宇宙ステーションの打ち上げを目指している。ビゲロー氏は、軌道宇宙船を購入する準備はできており、いくつかの企業と交渉を開始したと述べているが、t/Space を支持するかどうかはまだ明らかにしていない。

ガンプ氏は、t/Space は「根底から商業的」であり、民間の宇宙観光飛行を政府の仕事と同じくらい積極的に追求していくと述べている。しかし、NASA はブッシュ大統領の命令により、スペースシャトルを 2010 年まで生命維持装置で維持し、建設途中の国際宇宙ステーションを完成させ、何とかして人類を再び月に送り、その後同時に火星に送るという目標を掲げており、議会からの大幅な追加資金なしに苦戦している。困難な道に直面している。T/Space は、その問題のいくつかに解決策をもたらすかもしれない。

マイケル・ベルフィオーレは3月のPopSciでビゲロー宇宙ホテルについて書きました。