유인월·화성 탐사를 목표로 한, ISS에 뒤잇는 대규모 우주 계획
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국제 우주 스테이션(ISS) 계획에 참가하는 각국의 우주 기관은 2019년 3월 5일, ISS의 다음의 계획으로서 달을 도는 유인의 우주 스테이션 「게이트웨이(Gateway)」의 개발을 진행시킬 방침을 굳히고 공동 성명을 발표했다.
실현되면, ISS에 뒤잇는 대형의 우주 계획이 되는 것과 동시에, 달이나 화성의 유인 탐사를 향한 큰 발판이 된다.일본도 거주 모듈의 개발이나 물자 보급등에서 관계될 예정이 되고 있다.
게이트웨이와는 도대체 어떤 것인가, 그리고 실현될 가능성은 있다의일까.
월 궤도 플랫폼·게이트웨이(통칭:게이트웨이)의 상상도 (C) NASA
월 궤도 플랫폼·게이트웨이
이번 개최된 것은, 국제 우주 스테이션 다수자 사이 조정 회합(International Space Station Multilateral Coordination Board:ISS MCB)으로 불리는 것으로, ISS 계획의 상급 국제 조정 회합이며, ISS의 운용이나 이용 등에 관한 중요한 사항에 대해서, 정기적으로 논의하는 것을 목적으로 한 것이다.
회합에는, ISS 계획에 참가하는 미국 항공 우주국(NASA), 캐나다 우주쵸(CSA), 유럽 우주 기관(ESA), 러시아 국영 우주 기업 로스 코스모스, 그리고 일본에서는 문부 과학성과 우주 항공 연구 개발 기구(JAXA)가 참가했다.
이 안에서, ISS의 다음의 스텝으로서 인류의 활동 영역을 달, 또 화성으로 확대하기 위해서, 달을 도는 유인의 우주 스테이션 「게이트웨이」의 개발을 진행시킬 방침을 굳힐 수 있었다.
게이트웨이는, 정식으로는 「달궤도 플랫폼·게이트웨이(Lunar OrbitalPlatform-Gateway)」이라고 불리고 있는 것으로, ISS와 같이 모듈을 여러 차례로 나누어 쏘아 올리고 달을 도는 궤도에서 도킹 해 건설한다.그리고, 유인월 탐사의 전초 기지로서 또 심우주로 우주비행사가 장기간 체재하는 훈련시설로서 한층 더 유인 화성 비행을 향한 토대로도 된다고 하는, 장대한 계획이다.
검토는 2017년부터 시작되어, 서서히 모습이나들이나, 어떤 나라가 어느 부분의 개발이나 발사를 담당하는가 한 만큼 담안이 가다듬어져 2018년중에는 거의 굳어졌다.또 금년 2월에는, CSA가 계획에 참가하는 것을 정식으로 표명하고 있다.
게이트웨이의 상상도 (C) NASA
게이트웨이의 구성, 분담안과는
게이트웨이는 현시점에서, 크고 6개의 모듈을 조합해 만드는 것이 검토되고 있다.
1번째는 「전력·추진 요소(Power and Propulsion Element:PPE)」로, 거대한 태양전지로 게이트웨이의 전력을 만들어 내, 또 전기 추진 엔진을 탑재해, 궤도 변경등을 실시하는 것을 목적으로 하고 있다.개발은 NASA가 담당한다.
2번째는 「에스프리(ESPRIT)」라고 이름이 붙여진 모듈로, 이름으로부터도 알도록(듯이) 유럽의 ESA가 개발한다.에스프리와는 European System Providing Refuelling, Infrastructure and Telecommunications의 약어로, PPE의 전기 추진 엔진의 연료가 되는 크세논이나, 스라스타의 연료인 히드라진의 탱크를 가지는 것 외에 통신설비나 에아록크 등 모모개.
3번째는 「미국 이용 모듈(U.S. Utilization Module)」로, 우주선의 도킹·포토를 가지는 것 외에 작으면서 이스미구나 창고로서 사용할 수도 있다.개발은 NASA가 담당한다.
4번째는 「국제 파트너 이스미구(International Partner Habitat)」로, 우주비행사가 체재, 생활을 실시하는 장소가 된다.개발은 ESA와 JAXA가 담당한다.또 5번째로서 NASA가 개발하는 「미국 이스미구(U.S. Habitat)」도 있다.
6번째가 「다목적 모듈(Multi-Purpose Module)」로, 에아록크나, 우주선이 도킹 하는 도킹·포토등을 가진다.개발은 로스 코스모스가 담당한다.
게이트웨이의 건설은 2022년부터 시작되어, 최초로 PPE가 발사 된다.로켓은, 스페이스 X등의 민간의 로켓을 사용하는 것이 예정되어 있다.
PPE는 자력으로, 달을 도는 「Near Rectilinear Halo Orbit(NRHO)」라고 불리는 특수한 궤도에 투입된다.NRHO는, 달을 남북으로 도는, 고도 1500 km에서 7만 km라고 하는 극단적으로 홀쪽한 타원 궤도로, 그 홀쪽함으로부터 마치 직선과 같이 보이는 것부터“NearRectilinear(거의 직선)”라는 이름이 붙어 있다.이 궤도는, 안정되어 달의 주위를 돌아 계속될 뿐만 아니라, 궤도 투입에 필요한 에너지가 비교적 적고, 또 지구와의 통신이 달에 의해서 차단해질 것도 없고, 한층 더 열적으로도 안정되어 있다.즉, 사람이 체재하거나 게이트웨이를 운용하거나 하기 쉬운 조건이 갖추어지고 있다.
그 후, 2024년에는 에스프리와 미국 이용 모듈을, 같은 2024년에는 국제 파트너 이스미구를, 게다가 2025년에는 미국 이스미구를, 그리고 2026년에는 다목적 모듈을 쏘아 올려 이것을 차례차례로 꼬치 경단과 같이 도킹시켜, 게이트웨이는 완성이 된다.
덧붙여 PPE 이외의 모듈의 발사에는, 모두 NASA가 개발중의 초대형 로켓 「스페이스·론치·시스템(SLS)」를 사용한다.또 동시에, 같은 NASA가 개발중의 「오리온(Orion)」우주선을, 우주비행사를 태워 쏘아 올려 비행사는 체재나 건설 작업을 실시한다.
게다가 NASA와 JAXA는, 이 게이트웨이에 물자를 보급하는 보급선을 개발.최초의 발사는 2024년의 예정으로, 로켓은 SLS를 사용한다.또, 이 최초의 발사에서는, CSA가 개발하는 로봇·암도 탑재해, 결합처의 국제 파트나 -이스미구에 설치한다. (덧붙여 이 구성·분담안은 어디까지나 현시점의 것이며, 향후 변경될 가능성이 있다 일, 또, 각 모듈의 일본어 번역은, 공식의 것이 없기 때문에, 잠정적인 것임에 주의받고 싶다)
게이트웨이의 구성안과 어느 우주 기관이 어느 부분을 담당하는지를 나타낸 그림 (C) NASA
有人月・火星探査を目指した、ISSに次ぐ大規模な宇宙計画
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国際宇宙ステーション(ISS)計画に参加する各国の宇宙機関は2019年3月5日、ISSの次の計画として、月を回る有人の宇宙ステーション「ゲートウェイ(Gateway)」の開発を進める方針を固め、共同声明を発表した。
実現すれば、ISSに次ぐ大型の宇宙計画になると同時に、月や火星の有人探査に向けた大きな足がかりとなる。日本も居住モジュールの開発や物資補給などでかかわる予定となっている。
ゲートウェイとはいったいどんなものなのか、そして実現する可能性はあるのだろうか。
月軌道プラットフォーム・ゲートウェイ(通称:ゲートウェイ)の想像図 (C) NASA
月軌道プラットフォーム・ゲートウェイ
今回開催されたのは、国際宇宙ステーション多数者間調整会合(International Space Station Multilateral Coordination Board:ISS MCB)と呼ばれるもので、ISS計画の上級国際調整会合であり、ISSの運用や利用などに関する重要な事項について、定期的に議論することを目的としたものである。
会合には、ISS計画に参加する米国航空宇宙局(NASA)、カナダ宇宙庁(CSA)、欧州宇宙機関(ESA)、ロシア国営宇宙企業ロスコスモス、そして日本からは文部科学省と宇宙航空研究開発機構(JAXA)が参加した。
この中で、ISSの次のステップとして、人類の活動領域を月、さらには火星へと拡大するために、月を回る有人の宇宙ステーション「ゲートウェイ」の開発を進める方針が固められた。
ゲートウェイは、正式には「月軌道プラットフォーム・ゲートウェイ(Lunar Orbital Platform-Gateway)」と呼ばれているもので、ISSのようにモジュールを複数回に分けて打ち上げ、月を回る軌道でドッキングして建設する。そして、有人月探査の前哨基地として、また深宇宙で宇宙飛行士が長期間滞在する訓練施設として、さらに有人火星飛行に向けた土台にもなるという、壮大な計画である。
検討は2017年から始まり、徐々に姿かたちや、どこの国がどの部分の開発や打ち上げを担当するのかといった分担案が練られ、2018年中にはほぼ固まった。また今年2月には、CSAが計画に参加することを正式に表明している。
ゲートウェイの想像図 (C) NASA
ゲートウェイの構成、分担案とは
ゲートウェイは現時点で、大きく6つのモジュールを組み合わせて造ることが検討されている。
1つ目は「電力・推進要素(Power and Propulsion Element:PPE)」で、巨大な太陽電池でゲートウェイの電力を作り出し、また電気推進エンジンを搭載し、軌道変更などを行うことを目的としている。開発はNASAが担当する。
2つ目は「エスプリ(ESPRIT)」と名付けられたモジュールで、名前からもわかるように欧州のESAが開発する。エスプリとはEuropean System Providing Refuelling, Infrastructure and Telecommunicationsの略で、PPEの電気推進エンジンの燃料となるキセノンや、スラスターの燃料であるヒドラジンのタンクをもつほか、通信設備やエアロックなどももつ。
3つ目は「米国利用モジュール(U.S. Utilization Module)」で、宇宙船のドッキング・ポートをもつほか、小さいながらも居住区や倉庫として使うこともできる。開発はNASAが担当する。
4つ目は「国際パートナー居住区(International Partner Habitat)」で、宇宙飛行士が滞在、生活を行う場となる。開発はESAとJAXAが担当する。また5つ目として、NASAが開発する「米国居住区(U.S. Habitat)」もある。
6つ目が「多目的モジュール(Multi-Purpose Module)」で、エアロックや、宇宙船がドッキングするドッキング・ポートなどをもつ。開発はロスコスモスが担当する。
ゲートウェイの建設は2022年から始まり、最初にPPEが打ち上げられる。ロケットは、スペースXなどの民間のロケットを使うことが予定されている。
PPEは自力で、月を回る「Near Rectilinear Halo Orbit(NRHO)」と呼ばれる特殊な軌道に投入される。NRHOは、月を南北に回る、高度1500kmから7万kmという極端に細長い楕円軌道のことで、その細長さからあたかも直線のように見えることから"Near Rectilinear(ほとんど直線)"という名前がついている。この軌道は、安定して月のまわりを回り続けられる上に、軌道投入に必要なエネルギーが比較的少なく、また地球との通信が月によってさえぎられることもなく、さらに熱的にも安定している。つまり、人が滞在したり、ゲートウェイを運用したりしやすい条件が整っている。
その後、2024年にはエスプリと米国利用モジュールを、同じ2024年には国際パートナー居住区を、さらに2025年には米国居住区を、そして2026年には多目的モジュールを打ち上げ、これを次々と串団子のようにドッキングさせ、ゲートウェイは完成となる。
なお、PPE以外のモジュールの打ち上げには、すべてNASAが開発中の超大型ロケット「スペース・ローンチ・システム(SLS)」を使う。また同時に、同じくNASAが開発中の「オライオン(Orion)」宇宙船を、宇宙飛行士を乗せて打ち上げ、飛行士は滞在や建設作業を行う。
さらに、NASAとJAXAは、このゲートウェイに物資を補給する補給船を開発。最初の打ち上げは2024年の予定で、ロケットはSLSを使う。また、この最初の打ち上げでは、CSAが開発するロボット・アームも搭載し、結合先の国際パートナー居住区に設置する。 (なお、この構成・分担案はあくまで現時点のものであり、今後変更される可能性があること、また、各モジュールの日本語訳は、公式のものがないため、暫定的なものであることに注意されたい)
ゲートウェイの構成案と、どの宇宙機関がどの部分を担当するかを示した図 (C) NASA