チャンドラヤーン3号は着陸に成功した。 60年間の紆余曲折を経て、インドの宇宙計画はどの程度のレベルにまで達したのでしょうか?

インドのチャンドラヤーン3号の月面着陸成功もインターネット上で大きな議論を巻き起こした。インドの宇宙技術がどれほど優れているかを知りたい人はたくさんいます。彼らと私たちの違いは何でしょうか？

実際、ことわざにあるように、素人は興奮を感じますが、専門家は細部に目を向けます。プロジェクトの成功や失敗に基づいて国の航空宇宙技術を議論するのは、十分包括的ではありません。そこで今日は、インドの打ち上げロケットの開発の歴史を振り返り、インドの航空宇宙技術を垣間見てみましょう。

インドのチャンドラヤーン 3 号、画像出典: インターネット

インドの宇宙産業はスタート地点は高いが進歩は遅い

インドは1947年に独立を果たしました。第二次世界大戦では主要な戦場ではなかったため、独立の過程で激しい戦闘は起こりませんでした。インドにおけるイギリスの長年にわたる活動によって残された産業と教育の基盤は、まだそこに残っていた。したがって、中華人民共和国が建国されたばかりの頃と比べると、インドの出発点は我が国よりも多かれ少なかれ高かったのです。

彼らの出発点が私たちより高いだけでなく、彼らの国際環境も私たちよりも強力です。私たちと違って、アメリカのように揺りかごの中でそれを絞め殺そうとする超大国は存在しない。このような出発点と環境は航空宇宙技術の発展にさらに貢献するはずだと思われますが、実際はまったく逆です。国際環境が緩和しているからこそ、核技術や弾道ミサイル技術を早急に保有する必要がないのだ。各国の宇宙開発は弾道ミサイルから始まったが、両者は本質的には同じものである。

1960年代まで、インドは宇宙探査に真剣に取り組んでおらず、宇宙探査を専門とする国家部門さえ存在していませんでした。 1962年、我々は中印国境での自衛反撃戦争に勝利し、インドは猛スピードで我々に追いつき始めた。

衛星は他人のロケットを使って宇宙に打ち上げられた

当時、我が国の東風1号弾道ミサイルは既に試験に成功し、東風2号もすでに開発中でしたが、インドにはまだ何もありませんでした。わが東風1号はソ連から提供されたP2ミサイルをコピーしたもので、ソ連が技術を提供したのと同じである。

インドはこれを実行できるでしょうか?いいえ、当時は非同盟運動を行っていたため、米国であろうとソ連であろうと、同盟も敵対もしないという姿勢でした。主な目的は、近くて遠く、捉えどころのないものにすることだった。当然、弾道ミサイルのような重要な技術を入手することは不可能だった。

同盟国がなければ敵対陣営は存在せず、研究のために各国から観測ロケットを購入することもできない。それはボウルほどの太さで、長さが数メートルもある小さなものでした。彼らはアメリカ、ソ連、フランスから来ました。

インドの初期の探査ロケットは自転車でしか運べなかった。

1967年、インドはついに全長150センチメートル、高度1万メートルまで飛行できる初の観測ロケット「ルッシーニ」の打ち上げに成功した。今日のそれは雹に耐えるロケットだけです。

3年後、中国の長征1号ロケットが東方紅1号衛星を地球の軌道に乗せた。今回、インドは全くじっとしていられなかった。何をすべきでしょうか?

当時、中ソ関係は崩壊し、ソ連は積極的にインドを味方につけようとしており、流れに乗らないのはもったいないことだった。そこでインドは、インド国内のいくつかの重要な港の使用権を航空宇宙技術の協力と交換する協定をソ連と締結した。ソ連がインドにロケットの作り方を教えるには遅すぎたため、インドはまず人工衛星を作り、ソ連に自国のロケットで打ち上げさせました。

初期のインドのロケットのいくつかは性能が悪かった

ロケッツの成長への困難な道

その後、打ち上げ失敗の後、1980年にインドが独自に開発したSLV-3ロケットがルッシーニ1号衛星を宇宙に打ち上げました。インド人はついに宇宙技術を習得したようだ。

SLV-3ロケット。画像出典：著者提供

しかし、SLV-3 を見てみると、実は少し変わっていることがわかります。 4段式の純固体ロケットを使用しています。固体ロケットは液体ロケットよりもシンプルですが、効率も比較的低いです。そのため、軌道に乗るためには、インドは35キログラムのルッシーニ1号を4段階に分割して宇宙に送り出す必要があった。また、軌道高度が比較的低く、20か月の運用後に大気圏に落ちてしまいました。

我々の東方紅1号は重量が173キログラムで、軌道高度も高くなっています。 1970年に開始され、現在も運用されています。

SLV-3ロケット。画像出典：著者提供

インドもSLVロケットが弱すぎることを知っており、存在するかどうかという問題を解決することしかできないが、それは絶対に実用的ではない。積載量が40キログラム未満なので、何もできません。そこで彼らはSLVをベースにASLVを開発しました。これは実際には元のロケットエンジンをベースにして第1段にブースターを追加しただけであり、すべて固体ロケットエンジンのままでした。

ASLV は確かに収容力を高めましたが、どの程度でしょうか?低軌道に150キログラムの荷物を積載できるこのロケットは、長征1号ほどの性能はありません。ASLVが初めて打ち上げられたのは、私が生まれる1年ちょっと前の1987年のことでした。しかし、4回目の試験打ち上げで完全な成功を収めたのは、私が幼稚園に通っていた1994年のことでした。

ASLVロケット、画像出典：著者提供

成功すれば、広く使われるようになるのでしょうか?

違います。インドは即座に断固としてこのロケットを断念しました。固体ロケットの最大の欠点は効率が低いことであり、大きな積載量を持つロケットの製造に固体ロケットを使用することは困難だからです。

インドのロケットはあまり優れてはいないが、衛星の製造は非常に優れている。さまざまな通信衛星や科学衛星が次々と打ち上げられています。しかし、これらの衛星は大きすぎるか、極軌道に送る必要があり、ASLV ではそれができません。そのため、インドはその期間中、衛星はあってもロケットがないという苦境に陥った。

ついに便利なものが登場しました！

そこでインド人は失敗から学び、液体ロケットエンジンの開発に熱心に取り組み始めました。ソ連の経験の一部を活用して、彼らは最終的に4つの中核段階を持つPSLVを建造した。ステージ 1 と 3 は固体であり、ステージ 2 と 4 は液体です。また、固体ロケットブースターも6基搭載されています。低軌道での積載量は3.8トンで、静止軌道に1.2トンのペイロードを送ることができる。

デザインは依然として型破りで、米国やソ連のものとは異なりますが、結果は非常に良好です。 1990 年代初頭から使用されており、非常に信頼性が高いです。このロケットは数多くの商業衛星打ち上げミッションを遂行してきただけでなく、104機の衛星を1基のロケットで打ち上げた最後のミッションも、その後改良されたバージョンによって達成された。

PSLVロケット。画像出典：著者提供

PSLVの重要性は、インドがようやく実用的なロケットを手に入れたということだけではなく、さらに重要なのは、インドが液体ロケットエンジン「Vikas」を開発し、それが非常に成功したことだ。このエンジンは、アリアネロケットのエンジンであるフランスのバイキング2エンジンをベースにインドで開発されました。

インドにおけるその地位は、中国におけるYF-20の地位と多少似ています。従来の推進剤、つまりヒドラジン燃料を使用し、推力レベルは同等で、約70〜80トンです。 PSLVでは第2ステージの試運転に過ぎず、主役ではなかった。しかし、インドがそれを信頼できると判断し、より強力な搭載能力を持つロケットが必要になったとき、ビカスはインドの宇宙産業の旗を掲げました。

彼らはGSLVシリーズのロケットを開発しました。これにはMK1、MK2、MK3の3つのモデルがあります。第 1 世代と第 2 世代の GSLV のその他の構成は基本的に同じです。第 1 段は依然として固体ロケット エンジンであり、前述のインドの Vikas エンジンで駆動される 4 つのブースターが搭載されており、第 2 段も依然として Vikas エンジンです。

画像出典：著者提供

この一連のロケットで、インドがついに先進的なエンジン、水素酸素エンジンを使い始めたことは特筆に値する。

水素酸素エンジンは大きな推力を得るのが難しいものの、効率が非常に高く、特にロケットの上段での使用に適しています。この時、残存重量がすでに非常に軽いため、離陸時のような大きな推力は必要なく、燃料を節約して長持ちするのが最大の特徴です。 GSLV の第一世代に使用された水素酸素エンジンは、ソ連から購入した RD-56M でした。このエンジンはもともとソ連が有人月面着陸のために設計したものだが、後にプロジェクトが失敗したため、余剰金を得るために改造して販売した。

その後、インドも独自の水素酸素エンジンを開発したため、第2世代GSLVでは上段がインド製のものに置き換えられました。 GSLV の第 3 世代は、以前の 2 世代とはまったく異なる外観になっています。コアステージは前述のビカスエンジンに置き換えられ、ついに主役となったが、両側のブースターは依然として固体ロケットエンジンである。第3段はさらに強力で、20トン推力のオープンサイクル水素酸素エンジンであるCE-20水素酸素エンジンを使用しています。これは、世界中の上段水素酸素エンジンの中でも最も高い推力を持つエンジンの一つです。我が国の長征5号に使用されているYF-75Dの推力はわずか9トンであることを知っておく必要があります。

インドの打ち上げロケットの系譜。画像出典：著者提供

GSLV-3世代は、最近チャンドラヤーンを月に送ったものです。低軌道での積載量は約10トン、静止軌道での積載量は約4トンで、基本的には当社の成熟した長征2号および3号シリーズと同じです。

現在までに、インドの打ち上げロケットの基本的な搭載能力は、基本的に1990年代の我が国の水準に達していると言える。つまり、1990 年代に私たちが打ち上げることができたものは、基本的に今でも打ち上げることができるのです。実際、少なくとも打ち上げロケットに関しては、インドと米国との間の差は大幅に縮まっても広がってもいないことがわかります。基本的には、私たちは密接に追いついています。インドには、我が国に劣らない技術もいくつかあります。

例えば、高推力固体ロケットエンジンの技術は、彼らが使用してきたものですが、私たちは航空宇宙では基本的に液体推進を使用しているため、私たちのものよりも成熟している可能性があります。

例えば、先ほど申し上げた20トンの水素酸素上段については、我々はすでに25トンのものを試験しており、これはインドよりも進んだ閉鎖膨張サイクルを採用しています。しかし、少なくとも彼らは実際にそれを使って月まで飛行しましたが、私たちはまだ実際にそれを飛行していません。

インドの水素酸素エンジン第3段、画像出典：著者提供

そのため、科学技術の頂点に登りつめる道では、各国の研究者が互いに競争しており、前進しなければ遅れをとることになる。ここは火薬の煙のない戦場です。海外でも中国でも、ほとんどの専門家は一生懸命働いています。私たちがすべきことは、注意を払い、理解し、正しく見ることです。これは我が国の航空宇宙産業にとって最大の支援となります。

企画・制作

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

制作 |中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司

著者: 梁一塵（ゴウ・シェン先生）西安航空大学講師

レビュー丨中国科学院国家宇宙科学センター研究員 劉勇

編集者: リン・リン、ディン・ゾン

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