グラスホッパー (ロケット)

グラスホッパー：ロケット再利用への第一歩

グラスホッパー（英語: Grasshopper）は、アメリカの宇宙開発企業スペースX社が、将来的なロケットの再利用を実現するために開発した実験用の機体です。特に、主力ロケットであるファルコン9の第1段を回収し、再利用するための技術検証を目的として製造されました。

この試験機は、ファルコン9の第1段を基に、底部に4本の頑丈な着陸脚を追加した独特の形態をしており、自律的な垂直離着陸を可能としていました。衛星を軌道に投入する能力は持たず、純粋に着陸技術の実証に特化していました。

機体構成と試験施設

グラスホッパーは、ファルコン9の第1段構造を流用しつつ、推進システムとしてマーリン1Dエンジン1基を搭載していました。燃料にはケロシンと液体酸素を使用し、約55キロニュートン（12万2000ポンド重）の推力を発生させました。全長は約32.3メートルでした。

飛行試験は、スペースXがテキサス州マクレガーに持つロケット開発・試験施設で行われました。この施設で、機体を垂直に浮上させ、正確に着陸させる一連の動作が繰り返し検証されました。

スペースXは当時から、使用済みロケットを回収・再利用することで、宇宙への輸送コストを大幅に削減する計画を持っていました。従来のロケット打ち上げ費用において燃料費が占める割合は1%以下と非常に小さく、機体を再利用できれば打ち上げコストを理論上100分の1まで低減できる可能性があるとされており、グラスホッパーはその野心的な目標達成に向けた最初の実証機としての役割を担いました。

段階的な飛行試験

グラスホッパーの飛行試験は、段階的に高度を上げて行われました。2012年9月21日に行われた初飛行では、機体はエンジン点火後わずか2.5メートル浮上し、すぐに垂直に着地しました。飛行時間はわずか3秒でしたが、垂直離着陸技術の最初の成功例となりました。

試験計画は複数のフェーズに分けられ、フェーズ1では最高73メートル、フェーズ2では最高203メートルまでの比較的低高度での飛行を目指しました。これらの初期段階の飛行は短時間（最長45秒）で、管制空域外で行われました。最終段階であるフェーズ3では、最高3505メートル、飛行時間160秒というより高速・高高度での試験が計画されていました。

グラスホッパーによる飛行試験は合計8回行われ、2013年10月7日の最後の飛行では、目標には届きませんでしたが最高到達高度744メートルを記録しました。この試験をもってグラスホッパーの役割は終了し、より本格的な開発試験は後継機に引き継がれることとなりました。

後継機 F9R-Dev

グラスホッパーの試験終了後、スペースXは再使用型ファルコン9ロケット（F9R）の開発を加速するため、後継機となるF9R-Dev（Falcon 9 Reusable Development Vehicle）を用いた試験に移行しました。F9R-Devは、グラスホッパーよりも実機のファルコン9 v1.1に近い設計となっており、機体は同径・同長、エンジンもマーリン1Dを3基搭載し、実機に使用されるものと同タイプの着陸脚（1本あたり約500kg、計約2000kg）を備えていました。

F9R-Devは2機製造され、1機（F9R-Dev-1）はテキサス州マクレガー試験場で、もう1機（F9R-Dev-2）はニューメキシコ州スペースポート・アメリカで試験が行われました。テキサス州の試験場ではFAAの規制により飛行高度が3キロメートル以下に制限されたため、より高高度（最高90キロメートル）での試験はニューメキシコ州で行われる計画でした。

F9R-Dev-1は2014年4月17日に初飛行に成功し、高度約250メートルに到達しました。しかし、同年8月にはF9R-Dev-1が飛行中に事故を起こしました。これは、3基のエンジンのうち1基でセンサーの異常が発生し、機体が規定の飛行経路から逸脱したため、自動的に指令破壊システムが作動したことによるものでした。この事故は、エンジンが9基あるファルコン9と比べて、3基のF9R-Devでは冗長性が低いという課題を浮き彫りにしました。

F9R-Devでの試験経験を経て、スペースXは2015年から実際に衛星打ち上げミッションを終えたファルコン9の第1段を用いた洋上や陸上への着陸試験を開始しました。何度かの失敗を経て、改良型のファルコン9フル・スラストの初打ち上げとなった2015年12月、ついに第1段ロケットの地上への垂直着陸に成功。この歴史的な成功は、グラスホッパーから始まった一連の垂直離着陸技術開発の集大成であり、宇宙輸送コスト削減というスペースXの目標実現に向けた大きな一歩となりました。

グラスホッパーとF9R-Devは、単なる試験機ではなく、現代の再利用可能ロケット技術の礎を築いた重要なマイルストーンと言えるでしょう。

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