ようやく核熱ロケットエンジンの時代になるか?

LINEで送る
Pocket

 月基地の建設から、火星を目指すというロードマップが掲げられてきたが、肝心の火星まで人間を乗せて早く飛べる宇宙船がなかった。現状の化学燃料ロケットでは非力で、多くの燃料と時間がかかりすぎる問題があった。
 解決策として期待されていたのが、原子力を使うロケットだった。
 その試験機が製造されるらしい。

NASAとDARPAの核熱ロケットエンジン試験機はロッキード・マーティンが製造へ | sorae 宇宙へのポータルサイト

核熱ロケットエンジン試験機の想像図

▲ DRACOプログラムの核熱ロケットエンジン試験機の想像図(Credit: Lockheed Martin)

アメリカ航空宇宙局(NASA)とアメリカ国防高等研究計画局(DARPA)は7月26日付で、将来の有人火星探査を見据えて「核熱ロケットエンジン」の技術実証を行うNASAとDARPAの「DRACO(Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations)」プログラムについて、試験機の設計・製造を行う主契約者がロッキード・マーティンに決定したことを発表しました。【2023年7月28日10時】

(中略)

核熱ロケット(Nuclear Thermal Rocket:NTR)エンジンとは、核分裂反応で発生する熱を利用して水素などの推進剤を加熱・膨張させてノズルから噴射することで推力を得る推進システムで、「核熱推進(Nuclear Thermal Propulsion:NTP)ロケットエンジン」や「原子力推進ロケットエンジン」などとも呼ばれます。核熱推進の研究は東西冷戦時代にまで遡り、かつてはNASAでも「NERVA(Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application)」プログラムのもとで研究が進められたことがあります(1972年に中止)。

現在利用されている主なロケットエンジンには、推進剤の化学反応で生じたガスを噴射する「化学燃料ロケットエンジン」(以下「化学推進」)と、電気で加速させた推進剤を噴射する「電気推進ロケットエンジン」(以下「電気推進」)があります。2種類のロケットエンジンを比較すると、化学推進は推力が高くて比推力(効率)が低く、電気推進は推力が低くて比推力が高いという特徴があります。

(中略)

NASAとDARPAは2023年1月、DRACOプログラムのもとで核熱ロケットエンジンの技術実証に共同で取り組むことを発表していました。今回ロッキード・マーティンとの間で合意に達したのは2027年に打ち上げが予定されている核熱ロケットエンジン試験機(experimental NTR vehicle:X-NTRV)の設計と製造に関する契約で、核熱ロケットエンジンの心臓部となる核分裂炉の開発はロッキード・マーティンのパートナーであるBWXテクノロジーズが担当します。

DARPAによると、DRACOプログラムの試験機ではNERVAプログラムで用いられた高濃縮ウランではなく高純度低濃縮ウラン(HALEU)が核分裂炉に採用されています。また、目標の軌道へ到達するまでは核分裂炉の停止状態が維持されるようにシステムを設計するとDARPAは強調しています。

 やっと、やっとここまできたか……という感じ。
 火星までの旅程は、現在の化学燃料ロケットで250日(8か月弱)ほどとされているので、この時間をいかに短縮するかが課題だ。コールドスリープ技術はないので、乗員は寝起きしながら、食べて呼吸して排泄して、閉鎖環境である宇宙船内で生活することになる。
 ISSでの長期滞在で1年あまりを過ごした例はあるが、物資は地上から補給していた。地球⇒火星の旅程では、補給なしだ。先に火星に物資を送るという計画もあるが、無事に火星に到着できればの話。

 イーロン・マスクの火星計画では……

「80日/2000万円で火星へ」イーロン・マスク、火星開拓と宇宙船の詳細公開 2024年から有人宇宙船打ち上げ | sorae 宇宙へのポータルサイト

このHeart of Goldは約100人を一気に火星へと輸送する能力があります。さらに、将来的には200人以上を搭乗させることで「コストの低下」を狙う計画もあるのです。Heart of Goldは火星までたったの80日〜150日で到着し、将来的には移動時間を30日にまで切り詰めることも視野に入れています。また、旅費は20万ドル(約2000万円)かそれ以下に抑えたいそうです。

 ……と豪語している。
 日数が80日というのは、化学燃料ロケットでは非現実的じゃないかな。150日(5か月)でも短いくらい。

 100人乗りの宇宙船といっても、そんなに広いわけではなく、大型の旅客機よりも狭いくらいだ。エアバスA380-800が、胴体外径は約8mで旅客部の長さは約50mほど。スペースXのスターシップは、外径9メートルだとされている。乗客が乗るペイロード部分は、内部構造図から推測すると、直径9m✕長さ20mほどのようだ。

 旅客部の体積は、

・エアバスA380-800 : 約2,513㎥
・スペースシップ : 約1,272㎥

 という概算になる。

SpaceX "STARSHIP"外観

SpaceX “STARSHIP”外観

SpaceX "STARSHIP"内部構造

SpaceX “STARSHIP”内部構造

 イメージとしては、エアバスA380-800の半分の広さで、100人〜200人が5か月共同生活をするのを想像してみて欲しい。ペイロードには呼吸用の酸素・食糧・飲みものなどの貨物も含まれているだろうから、居住空間はもっと狭いかもしれない。
 いや〜〜、これはかなり窮屈というか、ストレスのかかる旅だと思う。短気な人は、1週間と我慢できないのでは?

 いずれにしても、火星まで行くのに、5か月〜8か月は長すぎる。
 それを縮めるには、スピードの出るロケットが必要だ。
 核熱ロケットエンジンを実用化できれば、時間短縮を可能にする……はずだ。

 

(Visited 66 times, 1 visits today)