ドリームチェイサー (宇宙船)

ドリームチェイサー

概要

ドリームチェイサーは、シエラ・ネヴァダ・コーポレーション（SNC）の子会社であるシエラ・スペース社によって開発が進められている特徴的な宇宙船です。元来は、最大7名の乗員を低軌道へ輸送し、地球に帰還することを目的とした有人宇宙船として構想されていましたが、現在では国際宇宙ステーション（ISS）への無人での物資輸送船としての運用が中心に考えられています。一般的なロケットのようにカプセル型で帰還するのではなく、航空機のように滑空しながら地上の通常の滑走路へ着陸できるというユニークな方式を採用しています。機体サイズはスペースシャトルの約3分の1であり、15回以上の繰り返し使用が可能となる設計がなされています。ヴァルカンロケットなどに搭載されて垂直に打ち上げられますが、様々なロケットへの搭載を想定した設計となっています。

開発の歴史

ドリームチェイサーの開発の端緒は、2004年9月にSpaceDev社がNASAの商業軌道輸送サービス（COTS）計画への対応として発表したことに遡ります。しかし、SpaceDevはこの計画の最初の選定で採用されませんでした。これを受け、SpaceDevの創業者であるジェームス・ベンソン氏は会社を辞任し、ドリームチェイサー開発のため新たにベンソン・スペース・カンパニーを設立するという動きがありました。その後、2008年12月にSpaceDevはシエラ・ネヴァダ・コーポレーション（SNC）に買収され、ドリームチェイサーの開発はSNCに引き継がれました。

SNCは2010年2月、NASAの商業乗員輸送開発（CCDev）計画において、ドリームチェイサーの開発資金として2000万ドルを獲得しました。これは当時のCCDev計画全体の予算の中で最大の割合を占めるものでした。開発は着実に進められ、ハイブリッドロケット推進器の燃焼試験成功や、複合材構造製造に必要な治具の準備完了といったマイルストーンを達成しました。2013年には地上滑走試験に続き、ヘリコプターによる吊り下げ飛行試験を実施。さらに同年10月には、ヘリコプターからの投下による初の無人滑空飛行テストが行われました。このテストでは滑空自体は成功したものの、着陸時に着陸脚（試験用に流用されたもの）が破損する事態となりましたが、宇宙飛行用の設計とは異なる脚だったため、テストの目的は達成されたと判断されました。当時の計画では、数年内の宇宙飛行を目指していました。

2014年1月には、2016年11月に最初の軌道飛行（無人）を行う予定が発表されました。しかし、同年9月にNASAが商業乗員輸送能力（CCtCAP）プログラムの参加企業としてボーイングとスペースXの2社を選定した際に、ドリームチェイサーは残念ながら採用されませんでした。後に公開された情報によると、ドリームチェイサーはコスト面で有利な点があったものの、開発スケジュールの不確実性が評価に影響したとされています。

CCtCAP選定に漏れた後も、SNCは開発を継続しました。選定結果に異議申し立てを行う一方で、ISSへの商業補給サービス（CRS）の次期契約であるCRS-2への無人型での応募を表明しました。また、2014年9月末には、顧客の要求に応じてカスタマイズ可能な有人宇宙機を「ターンキー方式」で提供する「グローバルプロジェクト」を発表。さらに、大型航空機による空中発射システムを手掛けるストラトローンチ・システムズとの連携による小型化された有人機開発構想も明らかにしました。これらの取り組みが実を結び、2016年1月、NASAはCRS-2契約において、ドリームチェイサーの無人補給船型を選定しました。この補給船型は「ドリーム・チェイサー・カーゴ・システム」と呼ばれています。近年の動きとしては、2019年にヴァルカンロケットでの打ち上げに向けたユナイテッド・ローンチ・アライアンス（ULA）との協力合意、2021年にフロリダ州との着陸施設利用契約締結などがあります。

日本との関わり

日本においても、ドリームチェイサーに関する動きが見られます。2014年7月には、SNC社が日本の宇宙航空研究開発機構（JAXA）と、ドリームチェイサー開発における技術協力に関する覚書を結んだと発表しました。これは将来的な技術協力に向けた話し合いの開始を示すものでした。さらに2022年2月には、シエラ・スペース社、兼松、そして大分県が、アジアにおける宇宙輸送船の着陸拠点として大分空港を活用することを検討するための覚書を締結しており、ドリームチェイサーの大分空港への着陸実現を目指した議論が進められています。

特徴的な設計

ドリームチェイサーの設計は、NASAがかつて研究していたリフティングボディ機HL-20の成果を取り入れています。これは、翼だけでなく胴体全体で揚力を発生させる形状であり、大気圏再突入時の空力特性に優れています。打ち上げ時には、ヴァルカンロケットなど多様なロケットのフェアリングに収められて垂直に打ち上げられます。宇宙での任務完了後、地球への帰還では、航空機のように滑空しながら軌道を制御し、世界中の通常の滑走路へソフトランディングすることが可能です。この滑空着陸方式により、カプセル型宇宙船がパラシュートなどで着水・着地する際に比べて、帰還時の加速度（G）が最大でも約1.5Gと非常に小さいという利点があります。これは、特に有人飛行において乗員への負担が少ないという点で重要です。

初期の開発構想では、推進システムとしてハイブリッドロケットエンジンが採用される予定でした。これは固体燃料と液体酸化剤を組み合わせたものでしたが、再使用型機として運用コストを考慮した結果、2014年に液体推進系への変更が決定されました。液体エンジンの方が、繰り返し使用する際のコスト効率が良いと判断されたためです。

ドリーム・チェイサー・カーゴ・システム

現在、ドリームチェイサーの主要な運用形態として計画されているのが、ISSへの無人物資輸送を目的とした「ドリーム・チェイサー・カーゴ・システム」です。これは、基本となるドリームチェイサー本体と、その後部に取り付けられる専用のカーゴモジュールから構成されます。このカーゴモジュールには、与圧された区画と真空に曝される非与圧区画の両方があり、合わせて最大5,500kgの物資をISSへ送り届ける能力を持っています。打ち上げには主にヴァルカンロケットが想定されており、そのために機体の翼を折り畳むことができる設計となっています。

地球への帰還能力を持つため、ISSで使用済みの物品や不要になった機器などを地球へ持ち帰ることも可能です。これは、カプセル型輸送船の多くが廃棄されるのと対照的です。前述の通り、帰還時の加速度が低いことは、特に精密機器や生物試料などのデリケートな貨物を回収する際に大きなメリットとなります。

開発に携わる企業

ドリームチェイサーの開発には、シエラ・スペース社を中心に多くの企業が協力しています。主な協力企業としては、製造と試験を担当するボーイング・ファントムワークス、誘導航法制御システムの開発を行うチャールズ・スターク・ドレイパー研究所、姿勢制御システム技術を提供するエアロジェット、有人仕様に関する知見を提供するコロラド大学ボルダー校、複合材製造に関わるアダム・ワークス、システム工学を担当するMDAなどが挙げられます。また、生命維持装置の開発には、Oceaneeringやパラゴン・スペース・デベロップメントといった企業の参加が見込まれています。

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