27年間の素晴らしい成果の後、アリアン5ロケットは正式に終了しました

北京時間7月6日の早朝、ヨーロッパの名高いアリアン5ロケットが117回目にして最後の打ち上げを実施し、通信衛星2基を軌道上に送り込むことに成功した。 27年間運用されてきたロケットが退役するとき、私たちはそれについてどのように最終的な判断を下すべきでしょうか?

先生は有名で、シンプルで信頼できる

アリアン 5 ロケットは有名なアリアン打ち上げロケットファミリーに属し、欧州宇宙機関によって開発されました。アリアン5ロケットに先立ち、ESAはヨーロッパの独立した衛星打ち上げのニーズを満たすために、1970年代と1980年代にアリアン1から4までの4つのモデルを開発しました。

当時、ソ連のロケットは商業打ち上げ市場に参入しておらず、米国は使い捨てロケットを退役させたもののスペースシャトルの事故に見舞われたため、成熟度と信頼性に優れたアリアン4ロケットは、打ち上げ能力のギャップを埋める機会を捉え、国際商業打ち上げ市場で前例のない成功を収めました。

商業打ち上げ市場における通信衛星の大型化の傾向と低軌道の開発と利用の必要性に応えて、ESA は 1987 年 11 月の閣僚会議でアリアン 5 ロケットの開発を正式に承認しました。アリアン 5 ロケットの当初の目的は、さまざまな種類の衛星を静止トランスファー軌道と太陽同期軌道に打ち上げ、宇宙ステーションの大型モジュール、自由飛行プラットフォームのコロンバス、および宇宙シャトルのハーミーズを低軌道に打ち上げて宇宙ステーションの運用をサポートすることでした。

アリアン5ロケットは、6.8トンの単一または二重の衛星を打ち上げるというニーズ、特に21トンのヘルメススペースシャトルを打ち上げるという要件を満たすために、アリアン4ロケットの直径とエンジン計画を採用せず、大口径のロケット本体構造、高推力エンジン、段数の少ない新しい計画を採用しました。

アリアン5ロケットのコアステージ直径5.4メートルは、アリアン4ロケットの直径3.8メートルの約1.5倍であり、大きな積載量を実現するための基礎を築いています。ロケットの第1段には、推力90トンの新開発の高性能バルカン水素酸素エンジンが使用されています。 2つの大型固体ブースターが組み合わされており、1回の推力は最大455トンです。高推力エンジンをベースにしたアリアン5ロケットは離陸に3基のエンジンのみを必要としますが、アリアン4ロケットでは6基または8基のエンジンが必要です。同時に、3段半のアリアン4ロケットと比較すると、2段半のアリアン5ロケットは飛行中に分離段を1つ少なくすることができます。上記の設計スキームは、ロケットの信頼性の向上に役立ちます。

ESAは基本モデルの開発に成功した後、アリアネ5ロケットの搭載能力を高め、商業打ち上げ市場における優位な地位を確保するために、アリアネ5G+、アリアネ5GS、アリアネ5ECAなどの改良モデルを開発するための一連の措置を講じてきました。国際宇宙ステーションへの物流サービスを提供する自動移送機の打ち上げの必要性に応えて、ESA はアリアン 5ES モデルを改良し開発しました。アリアン5Gからアリアン5ECAにかけて、ロケットの離陸重量は737トンから777トンに増加し、低軌道容量は16トンから21トンに跳ね上がり、静止トランスファー軌道容量は6.95トンから10.5トンに増加しました。

アリアン5ロケットは5つのモデルをベースとし、27年間の運用期間中に合計117回の打ち上げミッションを実施し、そのうち112回は成功し、打ち上げ成功率は95.7%でした。世界のロケット開発の歴史に大きな足跡を残した、成熟した信頼性の高いロケットです。

苦難の始まりが輝かしい成功につながる

アリアン 5 ロケットの性能と技術レベルは、前世代のアリアン ロケットに比べて飛躍的に向上しました。しかし、順調に開発が進んだアリアン4号ロケットに比べ、アリアン5号ロケットの打ち上げの道のりは紆余曲折に満ちていた。

1996年6月、アリアネ5ロケットが初めて打ち上げられましたが、残念ながら出だしは芳しくありませんでした。誘導・制御ソフトウェアコードのエラーにより、ロケットは制御を失い、打ち上げからわずか37秒後に自爆して爆発した。

あらゆる欠陥を徹底的に点検し修正した後、アリアン5ロケットは1997年10月に2度目の打ち上げが行われたが、残念ながらまだ完全には成功しなかった。失敗の原因は、バルカンエンジンの異常によりエンジンが予定より早く停止し、衛星が予定の軌道に入らなかったことだった。

1998年10月21日、アリアン5ロケットの3回目の打ち上げがついに完全に成功しました。その後、このロケットは商業打ち上げミッションを開始したが、その不運はそこで終わらなかった。

2001年7月、アリアン5ロケットの第2段が二重衛星ミッションの打ち上げ中に故障し、衛星は予定の軌道に投入できなかった。 2002年12月11日、アリアン5ECAロケットは初飛行に失敗しました。第一段のバルカン2エンジンの故障により、ロケットは打ち上げから3分後に自爆した。 2年以上の努力を経て、アリアン5ECAロケットは2005年2月12日に再び打ち上げられ、大成功を収めました。

ECA ロケットの初飛行は、アリアネ 5 ロケットの最後の失敗となった。徐々に成熟し、最終的にはアリアン4ロケットに取って代わり、輝かしい伝説の歴史を開きました。欧州宇宙機関の主力打ち上げロケットであるアリアン5ロケットは、欧州航空宇宙の象徴ともいえる。同社は長年にわたり世界の商業打ち上げ市場の約半分を占めており、スペースXのファルコン9ロケットが登場するまでは輝かしい「優位」記録を誇っていた。

アリアン5ロケットは27年間で、ESAやNASAを含む30か国以上の65の政府機関や企業顧客向けに239機の宇宙船を打ち上げました。これには、197 基の静止軌道衛星と 5 基の自動補給機による国際宇宙ステーション補給ミッションが含まれます。最も有名なペイロードは、費用が100億ドルのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡です。このミッションは高精度で軌道上に打ち上げられ、ウェッブ望遠鏡の軌道燃料を大量に節約し、その運用寿命を20年まで延長することができました。

また、アリアン5ロケットは、1回の打ち上げでガリレオ航法衛星4基を打ち上げるというミッションも遂行し、3回の打ち上げで合計12基の衛星を展開軌道に送り込み、ガリレオシステムのネットワーク化の急速な完成に大きく貢献した。

深宇宙探査ミッションに関して言えば、アリアン5ロケットはロゼッタ彗星探査機、ハーシェル宇宙望遠鏡、プランク宇宙望遠鏡、ベピ・コロンブス水星探査機、木星氷衛星探査機などの重要な宇宙船を次々と軌道に乗せてきたことから、「模範的な宇宙飛行士」とも言える。アリアン5ロケットは過去20年間、欧州の宇宙計画の礎となってきたと言っても過言ではありません。

変わりゆく時代の中で名残惜しむ別れ

アリアン5ロケットは1980年代から1990年代に開発された打ち上げロケットとして多大な貢献と輝かしい成果を挙げてきたが、その基本設計と性能は米国の新興ロケットであるファルコン9ロケットに劣る。特に、打ち上げ価格が約2億ドルと高額であるため、ファルコン9ロケットの打ち上げ価格6,200万ドルには太刀打ちできない。したがって、商業市場における「リーダー」としての地位を失ったことは驚くべきことではありません。

そのため、ファルコン9ロケットのシンプルさ、信頼性、低コストによる前例のない成功に刺激され、欧州宇宙機関、宇宙航空研究開発機構、ユナイテッド・ローンチ・アライアンスなどのロケット開発部門は、新世代ロケットの研究開発を開始する必要があります。

アリアン6ロケット、H3ロケット、バルカンロケットは2014年と2015年に正式に打ち上げられ開発が開始され、現在は開発作業が最終段階に入っている。アリアン5ロケットに加え、米国のデルタ4ロケットは最後の打ち上げミッションが1回のみ残っており、アトラス5ロケットは現在複数の打ち上げミッションを発注済みであり、日本のH-2Aロケットは2024年に退役する予定となっている。

今後2～3年は、世界中で新旧ロケットの移行期となると言えるでしょう。この古いものと新しいものの交代は、アリアン 5 ロケット、デルタ 4 ロケット、アトラス 5 ロケットがアリアン 4 ロケットとタイタン 4 ロケットに取って代わった今世紀の初めとまったく同じです。違いは、元の代替品が、今では置き換えられたものであるということです。

ESA は 10 年前に古いロケットを新しいロケットに置き換えることを検討していたと言わなければなりません。当初の対応戦略は、アリアネ 5 ロケットの中期アップグレード モデル、つまりアリアネ 5ME ロケットと最新のアリアネ 6 ロケットを開発することでした。この戦略は妥当ではあるものの、ESA には 2 つのプロジェクトの並行開発をサポートするのに十分な予算がありません。 ESAは2014年末にアリアネ5MEロケットを断念し、アリアネ6ロケットの開発に注力しましたが、アリアネ6ロケットの性能は依然として不十分であり、研究開発の進捗は常に遅れていました。 2020年に始まった世界的な新型コロナウイルスのパンデミックの影響もあって、最初の打ち上げは2024年初頭まで行われないと予想されています。

このような状況下で、アリアン5ロケットは惜しまれつつ終了したと言わざるを得ません。一方、後継機であるアリアン6ロケットの打ち上げコストは削減されたが、ファルコン9ロケットと比較すると依然として価格面での優位性はない。アリアンロケットが国際商業打ち上げ市場でかつての栄光を取り戻す可能性は非常に低い。 （執筆者：呉勝宝、レビュー専門家：中国航天科学技術集団科学技術委員会副委員長 江凡）