RLV-TD
インド宇宙研究機関（ISRO）は、将来の宇宙輸送コストを大幅に削減することを目指し、再使用可能な宇宙往還機（Reusable Launch Vehicle, RLV）の開発を進めています。その実現に向けた重要な第一歩として開発されたのが、「再使用型ロケット技術実証機（RLV-Technology Demonstrator, RLV-TD）」です。これは、最終的に目指す完全再使用型の二段式宇宙輸送機（Two Stage To Orbit, TSTO）を実現するために必要な様々な基盤技術を、実際の飛行試験を通じて検証するための先行試験機として位置づけられています。
RLV-TDの開発目的は、有翼の再使用型機体が宇宙空間に近い高度から大気圏に再突入し、極超音速で飛行する際の空力特性や熱防護、さらには自動操縦による正確な飛行制御、そして最終的な地上への帰還・着陸といった一連の重要な技術要素を実証することにあります。また、将来的にエア・ブリードサイクルエンジンを用いた巡航飛行や極超音速飛行を実現するための試験も視野に入れられています。
ISROは、RLV-TDを用いて合計4回の飛行試験を計画しています。これらはそれぞれ、極超音速飛行実験（Hypersonic Flight Experiment, HEX）、着陸実験（Landing Experiment, LEX）、帰還飛行実験（Return Flight Experiment, REX）、そしてスクラムジェット推進実験（Scramjet Propulsion Experiment, SPEX）と名付けられており、段階的に再使用に必要な技術要素を積み上げていく予定です。
最初の飛行試験であるHEXは、2016年5月23日午前7時、インド南東部のサティシュ・ダワン宇宙センターから実施されました。この試験には、全長約6メートルという小型の無人試験機が用いられました。RLV-TD機体は、直径1メートル、重量9トンにも及ぶ固体ロケットブースター「HS9」の上部に搭載されて打ち上げられました。
打ち上げ後、HS9ブースターは約90秒間燃焼を続け、RLV-TDを高度およそ70キロメートルまで運びました。その後、ブースターは機体から分離され、RLV-TDは慣性飛行によってさらに上昇を続け、最終的に高度65キロメートルに到達しました。この高度から、機体は地球の重力に従って降下を開始し、極超音速で大気圏に再突入しました。
このHEX試験の主な目的は、まさにこの極超音速での大気圏再突入から飛行中のデータ取得にありました。機体に搭載されたセンサー類は、極超音速で飛行する際の空気抵抗や機体にかかる力、温度などの詳細なデータを収集しました。これらのテレメトリデータはリアルタイムで地上に送信され、将来開発される実物大のRLV設計に活かされる予定です。RLV-TDは有翼機ですが、最初のHEX試験では滑空や自律的な飛行制御は限定的で、主に弾道軌道に近い経路をたどりました。
HEX試験機体は、着陸装置や着陸誘導システムを備えていませんでした。そのため、飛行データの取得を終えた後、インド東部のベンガル湾に計画通り着水しました。この最初の試験では、機体の回収は想定されておらず、着水地点での回収作業も行われませんでした。純粋に極超音速飛行時のデータ取得とその検証に重点が置かれていたのです。
RLV-TDの機体構造にも、大気圏再突入時の過酷な環境に耐えるための工夫が凝らされています。全長6.5メートル、重量1.75トンという小型ながら、機体の前頭部には極めて高い耐熱性を持つ炭素繊維強化炭素複合材料が使用されています。また、機体下面は、再突入時の断熱・耐熱を担う600枚ものセラミックタイルで覆われています。垂直尾翼、方向舵、主翼の前縁部には強度の高い15CDV6合金が、そして飛行制御を担うエレボンには軽量かつ高強度のTi6Al4Vチタン合金が採用されています。機体上部には、ある程度の柔軟性を持つ耐熱繊維が使用されており、多様な環境変化に対応できるよう設計されています。
RLV-TDは、インドが長期的に取り組む再使用型宇宙輸送システム開発における重要な一歩であり、今後のLEX、REX、SPEXといった段階的な試験を通じて、宇宙へのより安価で信頼性の高いアクセス手段の実現を目指しています。これらの試験で得られる知見は、世界各国が進める再使用型宇宙機開発の動向とも関連しており、宇宙開発の将来像を占う上でも注目されています。
関連するものとして、
HYFLEX - 1996年にJ-Iロケットで打ち上げられた同種の弾道飛行実験機
HOPE (宇宙往還機) - 日本の無人宇宙往還機計画
HIMES - コンセプト段階の大型再使用型輸送機
スペースシャトル - アメリカの再使用型有人宇宙往還機
スペースプレーン - 再使用可能な有翼型宇宙機全般の総称
X-37 (航空機) - アメリカの無人軌道試験機
* XS-1 (宇宙機) - アメリカの再使用可能な単段式宇宙輸送機計画（後に中止、別計画に発展）
といった様々な再使用型、あるいは準軌道往還機プロジェクトが存在します。RLV-TDは、これらの先行研究や実績も参考にしながら、インド独自の技術で開発が進められています。
RLV-TDの開発目的は、有翼の再使用型機体が宇宙空間に近い高度から大気圏に再突入し、極超音速で飛行する際の空力特性や熱防護、さらには自動操縦による正確な飛行制御、そして最終的な地上への帰還・着陸といった一連の重要な技術要素を実証することにあります。また、将来的にエア・ブリードサイクルエンジンを用いた巡航飛行や極超音速飛行を実現するための試験も視野に入れられています。
ISROは、RLV-TDを用いて合計4回の飛行試験を計画しています。これらはそれぞれ、極超音速飛行実験（Hypersonic Flight Experiment, HEX）、着陸実験（Landing Experiment, LEX）、帰還飛行実験（Return Flight Experiment, REX）、そしてスクラムジェット推進実験（Scramjet Propulsion Experiment, SPEX）と名付けられており、段階的に再使用に必要な技術要素を積み上げていく予定です。
最初の飛行試験であるHEXは、2016年5月23日午前7時、インド南東部のサティシュ・ダワン宇宙センターから実施されました。この試験には、全長約6メートルという小型の無人試験機が用いられました。RLV-TD機体は、直径1メートル、重量9トンにも及ぶ固体ロケットブースター「HS9」の上部に搭載されて打ち上げられました。
打ち上げ後、HS9ブースターは約90秒間燃焼を続け、RLV-TDを高度およそ70キロメートルまで運びました。その後、ブースターは機体から分離され、RLV-TDは慣性飛行によってさらに上昇を続け、最終的に高度65キロメートルに到達しました。この高度から、機体は地球の重力に従って降下を開始し、極超音速で大気圏に再突入しました。
このHEX試験の主な目的は、まさにこの極超音速での大気圏再突入から飛行中のデータ取得にありました。機体に搭載されたセンサー類は、極超音速で飛行する際の空気抵抗や機体にかかる力、温度などの詳細なデータを収集しました。これらのテレメトリデータはリアルタイムで地上に送信され、将来開発される実物大のRLV設計に活かされる予定です。RLV-TDは有翼機ですが、最初のHEX試験では滑空や自律的な飛行制御は限定的で、主に弾道軌道に近い経路をたどりました。
HEX試験機体は、着陸装置や着陸誘導システムを備えていませんでした。そのため、飛行データの取得を終えた後、インド東部のベンガル湾に計画通り着水しました。この最初の試験では、機体の回収は想定されておらず、着水地点での回収作業も行われませんでした。純粋に極超音速飛行時のデータ取得とその検証に重点が置かれていたのです。
RLV-TDの機体構造にも、大気圏再突入時の過酷な環境に耐えるための工夫が凝らされています。全長6.5メートル、重量1.75トンという小型ながら、機体の前頭部には極めて高い耐熱性を持つ炭素繊維強化炭素複合材料が使用されています。また、機体下面は、再突入時の断熱・耐熱を担う600枚ものセラミックタイルで覆われています。垂直尾翼、方向舵、主翼の前縁部には強度の高い15CDV6合金が、そして飛行制御を担うエレボンには軽量かつ高強度のTi6Al4Vチタン合金が採用されています。機体上部には、ある程度の柔軟性を持つ耐熱繊維が使用されており、多様な環境変化に対応できるよう設計されています。
RLV-TDは、インドが長期的に取り組む再使用型宇宙輸送システム開発における重要な一歩であり、今後のLEX、REX、SPEXといった段階的な試験を通じて、宇宙へのより安価で信頼性の高いアクセス手段の実現を目指しています。これらの試験で得られる知見は、世界各国が進める再使用型宇宙機開発の動向とも関連しており、宇宙開発の将来像を占う上でも注目されています。
関連するものとして、
HYFLEX - 1996年にJ-Iロケットで打ち上げられた同種の弾道飛行実験機
HOPE (宇宙往還機) - 日本の無人宇宙往還機計画
HIMES - コンセプト段階の大型再使用型輸送機
スペースシャトル - アメリカの再使用型有人宇宙往還機
スペースプレーン - 再使用可能な有翼型宇宙機全般の総称
X-37 (航空機) - アメリカの無人軌道試験機
* XS-1 (宇宙機) - アメリカの再使用可能な単段式宇宙輸送機計画（後に中止、別計画に発展）
といった様々な再使用型、あるいは準軌道往還機プロジェクトが存在します。RLV-TDは、これらの先行研究や実績も参考にしながら、インド独自の技術で開発が進められています。
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