着陸船と宇宙飛行士は別々に行動するのですか?中国の有人月面着陸の予備計画には他に何が書かれているのか見てみましょう

中国は有人月面着陸の予備計画を発表し、2030年までに宇宙飛行士を月に送り科学探査を行う計画で、その後、月面科学研究試験ステーションの建設を検討する予定だ。中国の有人月面着陸計画の特徴は何ですか？

執筆：李鵬、写真・文編集：陳勇傑

ニューメディア編集者/張宏偉

監査の専門家:

パン・ジーハオ（国家宇宙探査技術主任科学コミュニケーション専門家）

中国は2030年までに宇宙飛行士を月に送ります！最近、中国の月探査プロジェクトに関する大きなニュースが出ました！知らせ！私たちが話しているのは宇宙飛行士であって、探査機や月面車ではありません!

「我が国は2030年までに有人月面着陸を実現し、科学探査を行う計画だ。その後、月面科学研究試験ステーションの建設を検討し、体系的かつ継続的に月面探査と関連技術試験・検証を実施する。」先日、武漢で開催された第9回中国（国際）商業宇宙サミットで、中国有人宇宙工学事務所副主任設計者の張海蓮氏が月面着陸の予備計画を発表した。

我が国の有人月面着陸の予備計画は、2基の搬送ロケットを使用して月着陸船と有人宇宙船をそれぞれ地球・月間のトランスファー軌道に送り、宇宙船と着陸船が月周回軌道上でランデブー・ドッキングし、宇宙飛行士が宇宙船から月着陸船に乗り込むというものだと理解されている。その後、月着陸船が降下して月面の指定された地域に着陸し、宇宙飛行士が月面に降りて科学調査やサンプル採取を行う予定です。割り当てられたミッションを完了した後、宇宙飛行士は着陸船に乗って月周回軌道に行き、宇宙船とランデブーしてドッキングし、その後サンプルを積んだ宇宙船で地球に戻ります。一度に3人の宇宙飛行士を送り、そのうち2人が科学調査を行うために月面に着陸する予定だと報じられています。

▲中国の有人月探査ミッションのレンダリング（写真提供：中国有人宇宙工学事務所）

なぜ2つのロケットを打ち上げるのですか?このアプローチの利点と欠点は何ですか?他に克服する必要がある技術的な困難は何ですか?

ロケットが 1 個では足りない場合は、2 個使用します。

計画が発表されると、多くの人が疑問に思いました。なぜ2つの打ち上げロケットを使う必要があるのか​​？一気に起動した方が良いのではないでしょうか？関係専門家によると、これは我が国の現在のロケット設計・製造能力と密接に関係しているという。我が国が有人月面着陸プロジェクト実施に向けて準備している新世代の有人ロケット「長征10号」は、3段半構成、ロケット本体の直径5メートル、高さ約92メートル、離陸質量約2,187トン、離陸推力約2,678トンと報じられている。低地球軌道の積載量は70トン、地球・月トランスファー軌道の積載量は約27トンです。しかし、このような搭載能力では、新世代の有人宇宙船や月面着陸船を一度に月周回軌道に送り込むには不十分です。そこで我が国は、まず重さ約26トンの月着陸船を打ち上げ、次に重さ20トンを超える有人宇宙船を打ち上げるという2回の打ち上げ計画を採用しました。

▲「宇宙を夢見る-中国有人宇宙計画30年の成果」展で展示された長征10号ロケットの模型（写真提供：Visual China）

国家宇宙探査技術の主任科学コミュニケーション専門家である龐志豪研究員は、大型運搬ロケットの開発は困難で、時間がかかり、費用もかかると語った。 2 基の運搬ロケットを使用すると、ロケットの運搬能力に対する要件が軽減されます。我が国は、有人月面着陸を実施する前に、大型運搬ロケットが開発されるまで待つ必要はありません。こうすることで、我が国は予定より早く有人月面着陸の夢を実現することができます。さらに、我が国の3人の宇宙飛行士を乗せることができる新世代の有人宇宙船は、脱出塔、帰還カプセル、サービスモジュールで構成されています。地球近傍および深宇宙ミッションの要件に適応するためにモジュール設計を採用しています。月着陸船は月着陸船と推進モジュールで構成されており、2 人の宇宙飛行士を月面に送り込むことができます (月周回軌道上の有人宇宙船に滞在する別の宇宙飛行士が 2 機の月着陸船のサポート サービスを提供します)。有人月面探査車の重量は約200キログラムで、2人の宇宙飛行士を乗せることができる。月面に着陸する宇宙飛行士の安全を確保するためには、新しい月面用スーツを開発する必要がある。我が国が開発している月面服は半硬質構造を採用しており、1回の稼働時間は8時間以上です。作業、歩行、登山、しゃがみ、運転、人間と機械の連携など、月面での宇宙飛行士の船外活動をサポートする機能を備えています。

有人月面着陸のための研究ペイロードの募集を開始

有人月面着陸が実現しつつある今、可能な限り多くの科学的調査と研究を行うことが、この活動の重要な目標です。この点に関して我が国の関連研究機関の迅速なフォローアップを促進するため、中国有人宇宙工程弁公室は7月17日に「有人月探査プロジェクト月面科学ペイロード提案募集に関するお知らせ」を発行した。発表では、飛行ミッションのリソースを最大限に活用し、月面探査と科学研究を促進するために、月着陸船に科学ペイロードを搭載し、月面で関連する科学探査活動を行う予定であると述べられた。現在、科学的なペイロードの提案を募集しています。この募集の対象には、独立した法人格を持つ科学研究機関、大学、ハイテク企業が含まれます。つまり、興味と能力さえあれば、中国の有人月面着陸プロジェクトに参加できるのです。

▲中国は嫦娥3号と4号の無人月探査ミッションを達成した（写真提供：Visual China）

ペイロードには、無人月面飛行ミッション用の科学ペイロード、有人月面飛行ミッション用の科学ペイロード、月面掘削用の特殊ペイロードの 3 つのカテゴリが含まれると理解されています。ペイロードの基本要件は、強力な先見性と革新性を備え、月面科学研究の最前線に向けられていることです。参照方向としては、月の地質学や物理学、観測や物理的研究、宇宙生命科学、さらには月の深部掘削や月の資源利用などが含まれます。これらのペイロードはどのように機能しますか?嫦娥3号と嫦娥4号の無人月面ミッションでは、月面車が月面着陸船によって切り離され、自律的に作業を行ったと報告されている。有人月面ミッションの際には、宇宙飛行士の参加のもと展開し、作業を行うことができます。中でも、宇宙飛行士が使用する月面探査車は注目の的となるでしょう。月面では、宇宙飛行士が月面探査車内で科学調査を行うことができ、活動範囲が大幅に拡大し、作業効率も向上するからです。現在、中国有人宇宙工程弁公室は社会全体から有人月面探査車の開発提案を募集している。その時までに、中国の宇宙飛行士は有人月面探査車を運転し、月面を探索するだろう。そのシーンは間違いなくかなりかっこいいでしょう！

米国の新たな有人月面着陸計画とどう違うのでしょうか？

米国の最新の有人月面着陸計画は「アルテミス計画」と呼ばれ、米国政府が資金を提供する有人宇宙計画である。当初の目標は、男性1名と女性1名の宇宙飛行士2名を月に送り、2024年までに帰還させることだった。

この月への再訪を「アポロ計画 2.0」と呼ぶ人もいます。一部のプロジェクトが順調に進んでいないため、今回は延期となりました。当初は2025年に延期されると言われていたが、最新の兆候から判断すると、打ち上げ時期はさらに延期されることになるだろう。

▲ 米国のアルテミス計画は、2024年までに男性1名と女性1名の宇宙飛行士を月まで送り、帰還させることを目指している（画像提供：NASA）

アメリカ航空宇宙局（NASA）は、初めて2回の月面飛行ミッションを実施する計画を立てている。最初の飛行は宇宙飛行士なしで、2回目の飛行は宇宙飛行士を乗せて、3回目の飛行は米宇宙探査技術会社（スペースX）が開発した「スターシップ」を通じて宇宙飛行士を月面に送り込む予定だ。計画によれば、彼らは月の南極付近に人類を着陸させる予定だ。

中国とは異なり、米国は依然として「スペース・ローンチ・システム」と呼ばれる単一のロケット打ち上げ方式を採用している。アポロ月面ミッションで使用されたサターン V ロケットと比較すると、スペース ローンチ システムはより短く、より狭いですが、より強力です。このロケットは高さ98メートル、推力は最大4,100トンで、サターンVを上回ります。低軌道での積載量は70～130トンに達し、運用中の最大の積載量を持つ超重量級の運搬ロケットとなります。

中国の有人月面着陸の方法は、米国のこれまでのアポロ有人月面着陸とは異なると報じられている。彼らの月着陸船は上昇段と下降段とともに月面に着陸しましたが、私たちは月着陸船の燃料消費を減らすために推進モジュールを減速させる計画を採用しました。着陸船が月面に到達する直前に推進モジュールを切り離し、その後月着陸船を月に着陸させました。

▲中国の有人月面着陸プロジェクトの着陸船の模式図。月着陸船と推進モジュールを含む（写真提供：Visual China）

中国と米国の月面着陸計画は、いずれも比較的成熟した独自の技術と計画を活用しており、それぞれに長所がある。しかし、龐志豪氏は、わが国の有人月面着陸計画は打ち上げに2基の運搬ロケットを使用し、月面着陸の方法も米国とは異なると述べた。これらはすべて、我が国の国情に基づいたイノベーションです。

現時点では、アメリカの新たな有人月面宇宙飛行士の着陸方法にどのような変更が加えられるかについての詳細な計画はない。

中国が月からの「往復チケット」を入手

これまでのところ、1960年代後半から1970年代前半にかけて複数回の有人月面着陸を達成したのは米国だけだ。それ以来、世界で新たな有人月面着陸の事例は発生していない。

1969年から1972年12月までの間に、米国は7回の有人月面探査ミッションを実施し、そのうち6回は成功し、合計12人の宇宙飛行士を月に送りました。

最終的にアメリカはこの競争でソ連を破り、大きな名誉を獲得した。今日まで、月の静かの海に立てられたアメリカの国旗は、人類の月征服の唯一の象徴となっている。つまり、有人月面着陸に成功した国はアメリカだけである。

中国の有人月探査プロジェクトの月面着陸段階の全体的な目標は、2030年までに中国初の月面着陸を実現し、月面科学探検と関連技術実験を実施し、地球と月の有人往復ミッション、月面短期居住、人間と機械の共同探査などの主要技術を突破・習得し、「着陸、巡回、収集、研究、帰還」の複数の任務を完了し、独立した有人月面探査能力を形成することです。

▲中国の有人月探査ミッションのレンダリング（写真提供：中国有人宇宙工学事務所）

その後、中国は月面科学研究試験ステーションの建設を検討し、月面探査と関連技術試験・検証を体系的かつ継続的に実施し、地球近傍から深宇宙までの有人宇宙技術の飛躍的発展を促進し、月と太陽系の起源と進化に対する人類の理解を深める。

有人宇宙プロジェクト（および宇宙ステーション）の建設を通じて、我が国はランデブーとドッキングの技術を習得しました。嫦娥5号ミッションの実施中に、世界初となる月周回軌道での無人ランデブーが成功裏に実施された。嫦娥5号の月サンプルリターンを通じて、中国は月からの「帰還チケット」も手に入れ、有人月面着陸プロジェクトの実施は自然な流れとなった。

もちろん、有人月面着陸プロジェクトを実施する上で最も重要なのは、月着陸船を月面から月周回軌道に帰還させ、新世代の有人宇宙船とドッキングを成功させることです。龐志豪氏は、2人の宇宙飛行士を乗せた月着陸船は、嫦娥5号のサンプル帰還ミッションの昇降機よりもはるかに大きく重いと述べた。その設計では、十分な推力を備えているだけでなく、エンジンには冗長バックアップも必要です。いくつのエンジンが使用されるかは明らかではありませんが、エラーの余地がないようにするために、複数のエンジンが使用されることは間違いありません。着陸時には推進モジュールが使用されたため、月着陸船は比較的重いにもかかわらず、月周回軌道まで飛行して宇宙船とドッキングするのに十分な燃料を持っていました。

龐志豪氏は、我が国の有人月面着陸プロジェクトにおいて、ランデブーとドッキングは「二重の保険」であると述べた。まず、有人宇宙船は月周回軌道に戻る月着陸船または月着陸船と自動的にランデブーしドッキングすることができます。 2 つ目は、自動ランデブー中に事故が発生した場合、宇宙飛行士は手動ドッキングに切り替えることもできることです。月着陸船の2人の宇宙飛行士に加えて、月周回軌道上の有人宇宙船の別の宇宙飛行士も作業に協力できるため、有人月面着陸プロジェクトのリスクがさらに軽減されます。月周回軌道に戻った後、月着陸船は有人宇宙船とドッキングし、その後、着陸した2人の宇宙飛行士が月着陸船から宇宙船に乗り込んだ。宇宙船は月着陸船から分離し、秒速11.2キロメートルという第二宇宙速度に近い速度で地球に帰還した。我が国で完全に実現可能であることが検証されている月と地球間の「スキッピングストーン」宇宙帰還技術により、安全に帰還することができます。

▲中国有人宇宙工程事務所によると、7月20日21時40分、約8時間に及ぶ船外活動を経て、神舟16号の宇宙飛行士、景海鵬、朱楊珠、桂海超は緊密に協力し、宇宙ステーションのロボットアームのサポートを受けて、船外活動のすべての定められた任務を無事に完了した。宇宙飛行士の景海鵬と朱楊珠は宇宙ステーションの文天実験室に無事帰還し、船外活動は完全に成功した（写真提供：中国有人宇宙工学事務所）

中国は有人月面着陸の前に、嫦娥6号、嫦娥7号、嫦娥8号ミッションを含む月探査プロジェクトの第4段階を全面的に推進すると報じられている。中国の月探査プロジェクトの主任設計者、呉維仁氏は、嫦娥6号が2024年頃に打ち上げられ、初の月面サンプル採取と帰還ミッションを実施することを明らかにした。嫦娥7号は2026年頃に打ち上げられ、月の南極の環境と資源の詳細な調査を行い、月の南極での水の発見を目指す。嫦娥8号は2028年頃に打ち上げられ、月資源利用実験や検証、月の基礎科学研究基地の建設を行う予定。

このうち、嫦娥8号は、月周回衛星、月着陸船、月面車、フライバイ、およびいくつかの科学探査機器を含む、嫦娥7号月探査機とともに月科学研究ステーションの基本モデルを形成することになる。中国は月を主要拠点として、データ中継、ナビゲーション、リモートセンシングを統合した月インターネットを構築し、月面の一部資源と探査機を効果的に管理する計画だ。

月探査プロジェクトの第4フェーズは、我が国が有人月面着陸を実現するためのより良い基盤を築くことにもなります。関連技術の成熟と信頼性の向上は、我が国の有人月面着陸プロジェクトにさらに十分な保証を与えることになるでしょう。

有人月面着陸は巨大なシステムエンジニアリングである

中国にとっても米国にとっても、有人月面着陸プロジェクトの実施は、数千の研究機関や企業が関与する極めて大規模な組織的プロジェクトであり、大きなチャンスも秘めている。

有人月面着陸の目標を達成するために、中国有人宇宙工程事務所は、初期の主要技術研究開発とプログラム実証に基づいて、研究開発と建設作業の展開を全面的に開始しました。これらには、新世代の有人運搬ロケット（長征10号）、新世代の有人宇宙船、月面着陸船、月面服、その他の飛行製品、および新しい発射場における関連する試験および発射施設と機器が含まれます。

我が国の有人月面着陸プロジェクトがより大きな経済的、社会的利益を生み出すことができるよう、我が国の有人月面着陸プロジェクトもオープンかつ協力的なアプローチを採用します。数多くの新たな研究成果や技術が応用され、我が国の社会経済の発展に大きく貢献することが期待されます。

▲ 中国の有人月面着陸予備計画の概略図（写真提供：Visual China）

前世紀の「アポロ月面着陸計画」は、いくつかの技術の研究開発と応用を通じて人類に大きな影響を与えました。たとえば、パソコンやスマートフォンの登場につながったコンピューターの小型化は、最も顕著な例の一つです。

また、中国の有人月面着陸プロジェクトを通じて、人類に大きな影響を与える技術が誕生したり、応用が促進されたりすることを期待しています。