2022年の世界航空宇宙産業の注目ポイントトップ10

2021年は人類の宇宙史上、異例の年でした。世界各国が合計145回のロケット打ち上げを実施し、史上最多の打ち上げが行われた年となりました。

2022年、世界の宇宙探査は打ち上げ回数の新記録を樹立するだけでなく、一連の困難かつ重大な課題の到来を告げると予想されています。
今日は、2022年に期待できる主要な航空宇宙イベントを見てみましょう。

パート1

中国の天宮宇宙ステーションが完成：有人宇宙飛行の新時代が幕を開ける

過去20年間、国際宇宙ステーションは人類にとって唯一の宇宙ステーションであり、長期間にわたって軌道上に留まる唯一の国際有人宇宙飛行プラットフォームでした。しかし、2021年4月29日、中国の宇宙ステーションの天河コアモジュールが宇宙に打ち上げられ、中国が正式に宇宙ステーションの建設を開始したことを意味する。

中国の宇宙ステーションの概略図（写真提供：中国有人宇宙飛行）

我が国は、11回の打ち上げミッションを通じて、3つの主要モジュール、4機の有人宇宙船、4機の貨物宇宙船を宇宙に送り、天宮宇宙ステーションを建設する計画であり、2022年に完成する予定です。これは、有人宇宙飛行によって、2つの主要な宇宙ステーションが同時に軌道上で運用される状況が実現することを意味し、両方とも2030年以降まで運用される予定です。

同時に、国際有人宇宙産業も一連の成果をもたらすだろう。中国、米国、ロシアは次々に新世代の有人宇宙船とロケットを打ち上げるだろう。アルテミス月面計画における「ルナゲートウェイ」宇宙ステーションの建設が開始される。商業用宇宙ステーションが実質的な開発段階に入り、さまざまな宇宙観光計画が盛んになる...これは、2022年からさまざまな有人宇宙記録が徐々に更新され、爆発的な発展の時代を迎えることを意味します。

パート2

宇宙写真の第一弾が地球に送られる：ジェイムズ・ウェッブが「深宇宙の目」を開く

2021年12月25日、史上最も高価な宇宙船であるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が無事に打ち上げられました。これは、20 か国が 25 年かけて何万人もの科学者の協力を得て作成されました。総予算は100億米ドルを超えています。質量がわずか6.5トンであることを考えると、その単価は1グラムあたり1万元以上となり、金の単価の20倍以上となる。その最高レベルの技術は、ビッグバン後に生成された最初の赤外線の探索に重点を置き、130億年以上前の宇宙の秘密を明らかにし、世界の起源を見つけ出すことを目指します。

ウェッブは高価だが、その高価格には理由がある。ウェッブのレンズ面積（25.4平方メートル）は、その前身であるハッブル宇宙望遠鏡のレンズ面積（4.5平方メートル）よりもはるかに大きいため、まず18枚の鏡を折りたたんでおき、宇宙に入った後に広げる必要があるのだ。同時に、熱から身を守るために髪の毛ほどの厚さしかない5つの巨大な熱シールド（日傘）も搭載しており、地球から150万キロ離れた太陽地球ラグランジュ点2に隠れています。修理のために地球に戻ることはできないため、この一連の作業は一度に成功する必要があります。

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が無事に展開されました（画像提供：NASA）

10日間以上の旅を経て、ウェッブの最も重要なパラソルと18個のレンズが無事に開封されました。軌道操作と軌道上デバッグの後、約6か月以内に最初の一連の撮影画像を公開する予定です。それが人類の最も強力な「深宇宙の目」であることに疑いの余地はありません。ウェッブの旅は非常に順調だった。大量の推進剤を節約できるだけでなく、約20年間稼働する可能性もありました。人類の宇宙に対する理解を大きく促進することが予測されます。

パート3

月面着陸時代の再開：スペース・ローンチ・システムとオリオン宇宙船の初飛行

人類初の月面着陸を成し遂げた1969年のアポロ11号ミッションから50年後の今日まで、人類の宇宙技術は大きな進歩を遂げてきました。現在、いくつかの主要な宇宙大国は、今後10年以内に月に戻り、有人月面着陸を達成する計画を立てています。その中で、アルテミス計画と中国とロシアによる国際月面研究ステーションの共同建設は、2つの重要な力となるでしょう。

さらに、各国は大型月ロケット、新世代有人宇宙船、月面着陸船などの航空宇宙プロジェクトも立ち上げており、人的、資金的、技術的資源が急速に集まっています。

注目すべきは、現在トップの座にあるスペース・ローンチ・システム（SLS）とオリオン宇宙船の組み合わせが2022年にデビューし、月を周回する「1回の打ち上げで複数の衛星」の無人月面探査試験ミッションを完了することだ。

スペース・ローンチ・システムとオリオン宇宙船（画像提供：NASA）

このスーパーグループは過去10年間で400億ドルという巨額の資金を費やしてきました。彼らのデビューは、人類の月への再到達の旅における重要な節目となることは間違いないだろうし、また、主要な航空宇宙軍に月へ向けて全力疾走するよう警鐘を鳴らすものとなるだろう。

パート4

スターシップ、ロケット初飛行を完了: 商用ロケットは有人宇宙飛行の未来に革命をもたらすことができるか?

SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation) は、ロケットエンジンとさまざまなロケット回収技術でよく知られています。同社が計画している最も重要なプロジェクトは、スターシップとスーパーファルコンロケットの組み合わせだ。目標は、完全に回収可能なロケット、数百回の有人宇宙飛行、深宇宙探査、惑星への着陸と帰還など、非常に困難な技術を実現することです。過去3年間、SpaceXは従来の航空宇宙開発の考え方を完全に覆す「爆発するまでテストする」技術開発アプローチを採用してきました。 10機以上の試作機を次々に爆破することで、宇宙船技術の急速な反復的開発が達成されました。

2021年に、スターシップとスーパーファルコンロケットの最初の組み合わせが組み立てられ、テストされましたが、技術的な詳細や規制当局による環境アセスメントの遅れなどの要因により、スムーズに打ち上げられませんでした。 2022年3月に初の飛行試験を実施する予定。試験がうまくいけば、スターシップは月周回旅行に乗客を乗せることになる。

組み立てられテストされたスターシップの組立て（出典：SpaceX）

同書のデータから判断すると、スターシップは数百人の乗客を運ぶことができ、その推進力と輸送能力は、現在世界各国で開発されている新世代の月ロケットをも上回っている。また、月面（NASAとの契約をすでに獲得）や火星（将来計画）への着陸・探査能力も備えており、その展望は無限大です。

スターシップが期待通りの低コストと大きな乗客定員を実現できれば、人類は低コストの商業宇宙飛行の時代へと非常に近づくことになるだろう。

パート5

危険な小惑星に衝突：人類史上初の宇宙防衛

恐竜絶滅の原因となった隕石説やツングースカ大爆発説により、人類は常に地球外天体の「訪問」を心配してきた。これは根拠のない心配ではありません。宇宙では「小さい」ように見える1キロメートル規模の小惑星が地球に衝突した場合、地球の気候リズムが完全に崩壊し、多数の種が絶滅し、人類の未来を直接脅かすには十分でしょう。もっと大きな小惑星が衝突すれば、その結果は悲惨なものとなるだろう。したがって、地球に潜在的な脅威をもたらす危険な天体を防ぐことは、間違いなく、人類の宇宙飛行が直面しなければならない課題です。

2021年11月24日、人類初の小惑星衝突迂回実験「DART」の打ち上げに成功した。この探査機は、連星系小惑星ディディモスの中の小さな小惑星ディモルフォスに衝突し、衝突が小惑星の軌道に与える影響を評価する予定だ。

DART は人類史上初の宇宙防衛を達成する (出典: NASA)

軌道は出発時から綿密に設計されており、衝突予定時刻は2022年9月26日。その時は、搭載する小型衛星がその全過程を記録するだけでなく、地球上の主要望遠鏡もその衛星に向けられ、この壮大な「宇宙花火」を観察することになる。

対象となる小惑星の直径はわずか170メートルだが、DARTと比較するとすでに巨大だ。たとえDARTが正確に命中し、完全に爆発したとしても、速度は0.4mm/秒しか変化せず、まさに「蟻が木を揺さぶろうとしている」ようなものになります。しかし、宇宙環境では、あらゆる軌道の影響が蓄積され、つまり「小さな誤差が大きな誤差につながる」ことになります。しかし、科学者たちが真剣な研究を行い、この衝突によって小惑星の進路がどう変化しても、地球に脅威を与えることはないという結論に達したので、誰もが安心できる。

パート6

さらなる秘密を明らかにする、史上最強の火星探査チームが最新の成果を発表

2020年、人類は前例のない火星探査チームを派遣した。中国、米国、アラブ首長国連邦はいずれも火星探査機を打ち上げ、2021年に火星への到着に成功した。その中でも中国の「天問1号」は、一度のミッションで「周回、着陸、巡回」を達成した初の探査機成功作である。 NASAの「パーセベランス」は史上最も先進的な探査機で、人類初の火星ヘリコプター「インジェニュイティ」を搭載している。

現在、火星探査機や火星軌道上で活動している有人探査機の数は、周回衛星を含めると中国、米国、欧州/ロシア、インド、アラブ首長国連邦から合わせて11機に増加している。

中国の珠栄と米国のパーサヴィアランス/インジェニュイティは、人類の火星探査の最高レベルを象徴している（出典：CNSA/NASA）

2021年、中国と米国の2つの主要な火星探査車が着陸した後、両社はエンジニアリングの検証、テスト、科学的データの収集に多くの時間を費やした。例えば、天問1号は合計13個の科学ペイロードを搭載しており、そのうち7個は火星上空の探査機に搭載され、6個は火星表面に着陸した珠容探査車に搭載された。彼らの科学研究目標は合計5つあり、主に火星の宇宙環境、表面形態特性、土壌表面構造などの研究に関係し、火星に関する直接的な情報を中国の科学研究コミュニティにもたらすことになる。

現在、天問1号に搭載された火星イオン・中性粒子分析装置の測定データは、我が国初の惑星間太陽風の放射状進化に関する研究成果に貢献しており、その研究成果は『地球惑星物理学ジャーナル』に掲載されている。 2022年には、さらに多くのデータが科学者によって一つずつ解釈されるでしょう。これは人類の火星探査の歴史において最も重要な科学的成果の一つとなり、火星に対する人類の理解を大きく深めることになるでしょう。

パート7

宇宙の金鉱を狙って、スピリットは太陽系の超お宝を目指して出発する

人類の生存と発展は、地球上のさまざまな貴重な資源、特に再生不可能な資源と切り離すことはできません。それらの価値は自明であり、歴史上、この理由をめぐって多くの紛争が勃発してきました。しかし、地球の外には想像を絶するほどの資源が存在し、その一つが金属資源です。
金属資源の獲得が目的であれば、小惑星帯にある 16 Psyche が最適な選択です。ほぼ完全に鉄、ニッケル、金などの元素で構成されており、岩石惑星の核に非常に似ており、より多くの希少金属が含まれている可能性も非常に高いです。その重量は2700兆トンに上り、人類が毎年使用する鉄鉱石の20億トンをはるかに上回ります。人類が何千万年も使うには十分であり、ある意味「無限」の資源ともいえます。

プシケ探査機は私たちに宝物でいっぱいの世界を明かしてくれるだろう（画像提供：NASA）

2022年8月1日、NASAはファルコン・ヘビーロケットを使ってこの謎の小惑星に探査機「プシケ」を打ち上げ、そのベールを脱ぐ予定です。このミッションは本当の意味での「宇宙採掘」ではないが、すでに標準的な「宇宙探査」である。将来、人類は希少な資源に悩まされることはなくなるかもしれない。なぜなら、人類の宇宙飛行によって宇宙に持ち帰ることができる限り、宇宙のほぼすべての資源は「無限」だからだ。

パート8

火星「鳩の王」がゴールラインまで全力疾走します。ヨーロッパとロシアは再び火星探査の機会を逃すことになるのだろうか？
火星探査の機会は26か月に一度しか訪れず、それは本当に簡単なことではありません。 2020年7月、中国、米国、UAEはいずれも貴重な機会をつかんだが、欧州とロシアが長らく計画していたエクソマーズ2回目のミッションは、またしても機会を逃した。

このミッションの探査車は、打ち上げに向けて意欲的に準備を進めていた2019年の早い段階で、DNAとウイルスの研究に多大な貢献をしたこの女性科学者を記念して「ロザリンド・フランクリン」と名付けられました。これはまた、探査車の中核ミッションの 1 つが火星上の水、有機物、および潜在的な生命の探索であり、他の火星探査車の探査ミッションを効果的に補完するものであることを示しています。

ロザリンド・フランクリンがついに打ち上げられる（出典：ESA）

「ロザリンド・フランクリン」はこれまで、資金問題や設計変更により2度延期され、2020年も流行と試験スケジュールの都合で再度延期された。 2022年9月、地球は再び火星探査に最適な時期を迎えることになる。ロザリンド・フランクリン号は、ESAの深宇宙巡航技術とロシアの着陸船技術を組み合わせて、新たな打ち上げを試みる予定だ。今回、この機会を捉えて予定通り打ち上げることができるかどうかは、今後の展開を見守るしかない。

パート9

複数のロケットが初飛行: 中国、米国、ロシア、欧州、日本はいずれも打ち上げロケットの能力を大幅に拡大

打ち上げロケットは宇宙開発の基礎です。宇宙打ち上げのニーズがますます複雑になるにつれ、主要なロケットファミリーも急速に拡大しています。

いくつかの国のロケット産業では、2022年に以下の新たな展開が期待されています。中国の長征シリーズは近年、長征5号/5B/6号/7号/7A/8号/11号などの新メンバーを迎え入れており、開発中のいくつかの主要な新モデル（長征6号A/8R/9号、新型有人ロケット）も2022年に大きな進展が見込まれます。ロシアはアンガラシリーズを開発しており、2022年に主力のアンガラA5とA1.2ロケットの試験飛行を再び行う予定である。米国は大きな変化を遂げ、アトラスとデルタのターゲットは直接退役し、徐々にバルカンロケットに置き換えられ、2022年に初飛行を行い、大型ロケット宇宙打ち上げシステムも月への初飛行を行う。日本は2022年に新世代H3ロケットの初飛行を迎える。欧州宇宙機関が40億ユーロ近くを投じて開発した新世代のアリアン6ロケットも初飛行に挑む。

ESA アリアン 6 ロケットのアーティストによるレンダリング (出典: ESA)

主要な国家航空宇宙チームに加えて、商業ロケット会社も雨後の筍のように出現した。人気のSpaceX Falconシリーズのロケットに加えて、2022年には多くの種類の商用ロケットの初飛行も予定されています。たとえば、ブルーオリジンの待望のニューグレン大型ロケットは、ファルコンヘビーロケットの能力と直接競合することになる。さらに、米国の複数の民間ロケット会社は、2022年に自社ロケットの初飛行を行うと発表している。

もう一つの商業宇宙戦場では、中国の民間ロケット企業が全液体燃料ロケットの初の打ち上げをめぐる競争にも直面することになる。

パート10

宇宙飛行の黄金時代に潜む懸念：宇宙ゴミが最大の問題になる可能性

現在は商業宇宙飛行の黄金時代ですが、宇宙技術が急速に推進され応用される一方で、大きな問題も引き起こしています。例えば、スターリンクはわずか2年で約2,000基の衛星からなる大規模なネットワークを構築し、地球上の天文観測に支障をきたしただけでなく、複数の衛星が衝突を避けるために何度も軌道変更を余儀なくされ、天宮宇宙ステーションが2度も衝突を回避したことさえありました。スターリンクの長期計画は、現在の初期段階をはるかに超える数万基の衛星です。

宇宙交通はますます混雑し、危険になっている（画像提供：ESA）

無限の収益が見込めるレッドオーシャン市場である低軌道衛星インターネットは、多数の熱心なプレーヤーの参加を惹きつけています。 Amazon、Samsung、Airbus、OneWeb、StarNetなどはいずれも大規模なネットワーク計画を立てるでしょう。これらすべてが実現すれば、将来的には最大 10 万個の衛星が打ち上げられることになります。さらに、多数の商業ロケットもさまざまなペイロードを宇宙に絶えず打ち上げていますが、これらのペイロードの多くは科学的研究上の重要性が極めて限られており、すぐに宇宙ゴミとなってしまいます。将来、有人宇宙ミッションはますます頻繁になり、宇宙ゴミもますます増えていくでしょう。一連の合理的な宇宙開発ルールをいかに交渉し、それを厳密に実施するかは、将来の有人宇宙飛行の発展における最大の課題の一つとなるかもしれない。

最後の言葉

2021年、人類の宇宙飛行は歴史的な急速な発展を遂げ、この栄光は2022年も続くでしょう。私たちは徐々に偉大な宇宙時代への扉を開き、人類を「多惑星種」にするために努力しています。しかし、宇宙産業の急速な発展と宇宙の平和的かつ秩序ある利用は、複数の国による適切な協力を必要とする課題であることも認識する必要があります。ますます忙しくなる空間には、人類からのさらなる知恵と協力が必要です。

宇宙は人類が「未来を共有するコミュニティ」という概念を実践するための最良のプラットフォームです。

参考文献:

[1] 天河コアモジュールは正常に打ち上げられました。中国はなぜ独自の宇宙ステーションを建設したいのでしょうか? ”、http://www.xinhuanet.com/sikepro/20210429/28d65fc260914ac8a63e5ab4d9552d8d/c.html、新華網。

【2】《2022年の宇宙飛行》、https://en.wikipedia.org/wiki/2022_in_spaceflight#Expected_maiden_flights、Wikipedia。

【3】「JWST（ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡）」https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/j/jwst.

【4】「スターシップ」、https://www.spacex.com/vehicles/starship/.

【5】「ダブル小惑星リダイレクトテスト（DART）ミッション」、https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart.

【6】「Psyche」、https://www.jpl.nasa.gov/missions/psyche.

【7】「エクソマーズ 2022 探査機」、https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/ExoMars_2022_rover。

【8】Zhang、AB、Kong、LG、Li、WY、Li、L.、Tang、BB、Rong、ZJ、Wei、Y.、Ma、JJ、Zhang、YT、...およびWang、Chi。 （2022年）。天問1号MINPAによる太陽風の観測。地球惑星。物理学、6(1)、1–9。 http://doi.org/10.26464/epp2022014。

制作：中国科学普及協会

制作：スペースクラフトビール

制作：中国科学院コンピュータネットワーク情報センター（本記事に掲載されている出典付きの画像は許可を得ています）

この記事は著者の見解のみを表したものであり、中国科学博覧会の立場を代表するものではありません。この記事は、China Science Expo (kepubolan) に最初に掲載されました。転載の際は公開アカウントの出典を明記してください。