「長征8号堯2号」が1機のロケットで衛星22基の打ち上げに成功！これほど多くの衛星がどのようにして「軌道に乗るために一列に並ぶ」のでしょうか?

3月5日、長征2号Cロケットは7つの衛星を宇宙に打ち上げることに成功した。 1 基のロケットで複数の衛星を打ち上げる際の難しさは何ですか?これほど多くの衛星がどのようにして軌道上に分散されているのでしょうか?

ニューメディア編集者ドゥアン・ダウェイが編集

3月5日14時1分、中国航天科技集団傘下の中国ロケット技術研究院が開発した長征2号Cロケットが西昌衛星発射センターから点火、打ち上げられ、銀河宇宙バッチ02衛星6機と宣明星源マイクロナノ衛星1機を予定軌道に乗せることに成功した。打ち上げミッションは完全に成功しました。

（写真提供：北京日報クライアント、撮影：肖国軍）

つい先日、2月27日午前、長征8号ロケット「堯2号」が点火し、文昌宇宙発射センターから打ち上げられ、22基の衛星を所定の軌道に乗せることに成功し、我が国の1基のロケットによる複数衛星打ち上げの新記録を樹立しました。

▲長征8号・堯2号ロケット発射場（出典：China.com）

今回の打ち上げは、長征8号のブースターレス構成の初飛行であり、また、我が国の今年最初の新世代運搬ロケットの打ち上げでもあります。海南1号01号、02号、大運衛星など合計22機の商用衛星を搭載している。これらの衛星は主に地球観測、低軌道IoT通信、宇宙科学実験に使用されます。

我が国は早くから「1つのロケットで複数の衛星」技術の探究を始めており、最も古い「1つのロケットで複数の衛星」の打ち上げは1981年9月20日に遡ります。同日、Storm-1ロケットは、Practice-2、Practice-2A、Practice-2Bの3つの科学実験衛星の打ち上げに成功しました。それ以来、我が国は「1つのロケットで複数の衛星」の技術を習得した世界で4番目の国となりました。 1 基のロケットで複数の衛星を打ち上げる際の難しさは何ですか?これほど多くの衛星がどのようにして軌道上に分散されているのでしょうか?複数の衛星を打ち上げる利点は何ですか? 1 基のロケットで複数の衛星を打ち上げた世界記録保持者は誰ですか?

✶ ✶ ✶

1 基のロケットで複数の衛星を打ち上げる際の難しさは何ですか?

現在、米国、ロシア、中国などの主要な航空大国は、1つのロケットで複数の衛星を打ち上げる技術を習得しているが、打ち上げを成功させるにはまだ多くの問題を解決する必要がある。

重力の損失は、打ち上げ時に直面する最大の困難です。理論的には、キャリアロケットを最高速で宇宙に打ち上げるのが最もエネルギー効率が良い。しかし、地球は非常に強い重力を持つ天体であるため、ロケットの速度が十分でなければ、重力によって大きなエネルギー損失が発生し、大量の推進剤が無駄になります。

一方、地球には濃い大気があり、ロケットが速すぎると大気の抵抗によってエネルギーの一部が消費されてしまいます。同時に、大気もロケットに多くの干渉を引き起こします。ロケットエンジンで使用される液体燃料は、燃焼室で燃焼してノズルから噴出するときに振動を発生します。さらに、ロケットは大気圏を高速で通過する際にも振動を発生します。最終的に、これらの激しい振動はペイロード、つまり衛星に伝わります。

▲打ち上げ準備が整った長征8号ロケット「堯2号」。 （写真提供：中国ロケット技術研究院）

複数衛星打ち上げ技術では、より多くの衛星を搭載するためにロケット上部のアダプタを大きくする必要があります。同時に、エネルギーを節約するために軽量化が求められ、搭載能力をすべてペイロードに残し、打ち上げロケットのメリットを効果的に最大化する必要があります。そのため、ロケット1基につき1基の衛星を打ち上げる場合と比較して、ロケット1基につき複数の衛星を打ち上げる場合は振動条件がより複雑になり、打ち上げロケットのさまざまな部分に搭載された衛星が振動に耐えられることを確認するために、科学研究者は複雑で正確な数学的計算を実行する必要があります。

衛星は、機械的な問題に加えて、地上開発段階で熱真空テストなど、技術的な安全リスクを排除するためのさまざまなテストを受ける必要があります。

✶ ✶ ✶

衛星はどのようにして軌道上に分散されるのでしょうか?

衛星の分離は、衛星を同じ軌道に送ることと、異なる軌道に送ることの 2 つのカテゴリに分けられます。

▲ファルコン9ロケットが64機の小型衛星を低軌道に打ち上げる（写真提供：中国新聞社）

軌道投入精度と時間間隔は、複数の衛星を異なる軌道に分離することを実現するための鍵となります。打ち上げロケットはまず姿勢を制御し、軌道を変える能力を持たなければなりません。キャリアロケットが目標軌道に入った後、ペイロードをすぐに放出することはできず、時間間隔を置いて順番に放出する必要があります。同時に、最終段のロケットは、軌道に到達した際に姿勢を調整し、特定のペイロードの放出が所定の方向と一致するようにする必要もあります。

搭載ペイロードが大きいため、衛星との衝突を確実に回避するために放出時間間隔がそれに応じて長くなり、搬送ロケットには一定の電源容量が必要になります。現在、ほとんどの衛星は太陽電池パネルを使用しており、持続可能な電力供給能力を備えています。しかし、打ち上げロケットは通常バッテリーを使用しますが、バッテリーでは継続的な電力供給ができません。実際の運用前に、地上の科学研究者は、ロケットが軌道に入った後にペイロードを順次放出するプロセスをシミュレートするための詳細な数値計算と数学的シミュレーションを実行し、衛星が確実かつ安全に放出されることを保証する必要があります。

✶ ✶ ✶

複数衛星の打ち上げの利点は何ですか?

中国航空宇宙科学工業公司第二研究院の研究員で、国際宇宙連盟宇宙輸送委員会副委員長の楊雨光氏は、1つのロケットで複数の衛星を打ち上げる技術は世界的に比較的成熟しており、米国、ロシア、中国などの主要な宇宙大国はこの技術を比較的よく習得していると述べた。

現在、超小型衛星産業は急速に発展しています。このような衛星の場合、別の小型ロケットを使用して打ち上げる方が柔軟性が高く、打ち上げニーズに迅速に対応できますが、コストが比較的高くなります。

ロケット自体の制御システム、電力システム、構造システムなどの部品は比較的大きな重量を占めます。ロケットが大型化するほど、これらのシステムの割合は低くなり、つまり、ペイロード 1 キログラムあたりのロケットの単価は低くなります。一般的に言えば、より大きなロケットで打ち上げると打ち上げコストは低くなります。

小型衛星の急速な発展と大型ロケットの輸送コストの低下により、「集団発注」による打ち上げがトレンドとなっている。楊雨光氏は、我が国の打ち上げロケットが将来、商業的にさらに成熟すると信じている。より信頼性の高い技術に加え、良好な商業運用により打ち上げコストがさらに削減され、我が国の複数衛星打ち上げ技術の競争力が向上します。

✶ ✶ ✶

「1つのロケットで複数の衛星を打ち上げる」世界記録保持者は誰ですか？

2021年1月24日、米国宇宙探査技術公社（スペースX）はトランスポーター1号の打ち上げミッションを完了した。ファルコン9ロケットは143機の衛星を宇宙に運び、1回のミッションで打ち上げられた衛星の数の新記録を樹立した。これは、2017年にインドの企業が打ち上げた「1つのロケットで104個の衛星を打ち上げる」という記録を破った。

▲「1回の打ち上げで143個の星」ミッションは、SpaceXの再使用型ロケットFalcon 9にとって新たなマイルストーンとなる（写真提供：新華網）

143基の衛星を1基のロケットで打ち上げることに成功したことで、「ロケット速達」がついに実現したことになる。現在、米国宇宙技術探査会社はロケットの商業運用において新たな進歩を遂げています。同社は、衛星の料金は最初の200キログラムまでは100ドル、超過分は1キログラム当たり5,000ドルと規定している。これは同社がロケットの商業運用において成熟したことを示しています。将来的には、個人や企業が必要に応じて宇宙に物を送ることができるようになるでしょう。

（情報元：中国国営ラジオ、新華網、新聞、中国新聞網、中国ロケット技術研究院など）

制作：サイエンス・セントラル・キッチン

制作：北京科学技術ニュース |北京科学技術メディア

友達の輪にシェアしましょう

無断転載は禁止です