SpaceXの「スターシップ」ロケットが18日、テキサスの基地で地上テスト中に爆発し、火花や濃い煙がテスト施設全体を覆った。この事故は、SpaceXが設計上および技術的な重大な課題を克服し、創業者マスク（Elon Musk）の火星植民計画を実現できるのかについて外部からの疑問を再び引き起こした。
マスクは最近、テキサスで社員に対して、「火星の自給自足文明を築く時間表を持つことが成功の基準だ」と強調した。この発言は、スターシップのプロトタイプが大気圏再突入中に失敗してから2日後に行われ、今年3度目のテスト飛行が早期に終了したことを受けたものだ。
火星転移ウィンドウ
マスクはまた、SpaceXの火星計画のスケジュールについても説明した。地球と火星の距離は軌道の位置によって異なり、最短で約5600万キロメートル、最長で約4億キロメートルに達する。両惑星が「火星転移ウィンドウ」と呼ばれる「最適な組み合わせ」に達する必要があり、これは26か月ごとに一度、数週間だけ訪れる。これにより、火星への飛行時間が1年から6〜9か月に短縮される。
次の「火星転移ウィンドウ」は2026年末に来る予定だ。マスクは、このタイミングで最大5隻の無人スターシップを打ち上げ、物資を火星に運ぶ計画を立てている。しかし、最初の貨物船が出発する前に、SpaceXは解決すべき重大な懸念が多く存在しており、18日のをはじめ、今年4度目となるロケットの爆発はこうした課題を浮き彫りにしている。今年5月、マスクはSpaceXのスターシップが2026年に火星に到達できる可能性は「五分五分」だと認めた。
2026年の転移ウィンドウに先立ち、SpaceXはアップグレードされたスターシップとスーパーヘビー・ロケットブースターを発表する予定だ。この組み合わせは史上最強の打ち上げシステムとなり、第一段ブースターと上段の宇宙船のサイズがわずかに大きくなり、推進剤の総容量が30万トン（約66万ポンド）に達する。今年初めにSpaceXが発表した「スターシップ2.0」は燃料容量を25%増加させたが、テスト過程でたびたび挫折を経験した。今年1月と3月の2度の試験飛行は、数分後に失敗し、残骸はフロリダ東方の人の住む島付近に落下した。今年5月の最新の試験はより遠くまで飛行したが、大気圏再突入前に制御を失い、最終的にインド洋に墜落した。
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スターシップはなぜ爆発したのか？
18日の地上での爆発事故により、SpaceXがタイムリーにスターシップの設計を完成させ、安全に物資や人を輸送できるかについての外部の疑問は一層深まった。会社はこの事故がスターシップや打ち上げ施設に与えた実際の影響についてまだ明らかにしていない。マスクのSNS上の発言によれば、爆発の原因はガスタンクが圧力テストの基準を下回った際に破裂したことが初期調査で判明しているという。しかし、過去の応力テストや既知の特性から、そのタンクは具体の状況に耐えるべきであり、SpaceXが「スターシップ」ロケットの状況を完全に把握できていないことも明らかになっている。
マスクは5月29日の演説で、スターシップは継続的なアップグレードと拡充が必要であり、そうでなければ長期的な成功はありえないことを強調した。彼は「どんな重要な新技術も、3度の大きな改版を経て初めて本当にうまく機能するようになる」と述べた。マスクは、新バージョンのスターシップが年内に初めての試験飛行を行うことを願っている。しかし、新バージョンが既存のサブオービタル試験路線で無事に飛行を終えても、すでに進行中の星間遠征の準備が整ったわけではない。ただし、現在の「スターシップ」の最大の課題は、推進剤の容量が向上しても、火星に飛行するには軌道に入り次第、軌道上での燃料補給が必要となることだ。
スターシップ（Starship）を火星への航続力を持たせるために、SpaceXは燃料と酸化剤を専門に輸送する「タンカースターシップ」を一連で打ち上げる計画をしている。これらのタンカースターシップは地球の軌道でメインのスターシップと合流し、宇宙探査を続けるために必要な燃料を大規模に転送する。
火星着陸の課題：燃料補給
特筆すべきは、2隻の宇宙船が軌道上で自動的に燃料を転送することは、これまでにどの国や企業も成し遂げたことがない。アメリカのコロラド大学ボルダー校大気および宇宙物理学研究所の名誉教授、ジャコスキー（Bruce Jakosky）氏は「私たちはこれまでにこのようなことをしたことはない。軌道上で自動的に燃料を宇宙船から別の宇宙船へ移すということを」と指摘している。特にスターシップは、極低温の液体燃料（液体酸素とメタン）を使用しており、微小重力環境下では、燃料がタンク内で浮遊し、集中させることができない。SpaceXは、宇宙での燃料の輸送を効率的に行うためのポンプやモーターを開発する必要があり、これは技術的な課題の一つに過ぎない。
現在、SpaceXが火星への旅を完了するためには、どれぐらいの数のタンカースターシップが必要なのかは正確には分かっていない。これまでのNASAおよび外部の専門家の推定によると、単に月面ミッションを実行するためにも約12隻のスターシップタンカーが必要となる可能性があるという。マスクは、この燃料転送は「技術的に可能」であるとの見解を示しているが、SpaceXは最も早くても来年に最初のタンカースターシップテストを行う予定だとしている。
火星着陸の課題：安全な着陸
仮にSpaceXが燃料補給の問題を解決したとしても、もう一つ大きな技術的課題が残る。それはどのようにしてスターシップを火星の表面に安全に着陸させるかというものである。マスクはこれが「最も難しい問題の一つ」であると坦言している。「誰も本当に使いやすい軌道級の断熱シールドを開発したことはない。これは極めて困難で、改良にはさらに数年かかる可能性がある」と述べている。
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軌道速度で安全に着陸する必要のある宇宙機は、進入時に生じる高温に耐えるための特別なコーティングを施した断熱シールドが必要だ。火星の最大の問題はその大気の構成にある。大気のほぼすべてが二酸化炭素で構成されているのだ。高速で火星大気に突入したスターシップが先頭部分の空気を圧縮すると、高温が発生するうえに、分子が分離し、酸素原子を放出する。マスクはこれらの酸素がさらに宇宙船の断熱シールドを「酸化」してしまうと説明する。したがって、スターシップの断熱シールドは、地球と火星の大気層を何度も突破する間に耐久性を維持できるものである必要がある。
火星着陸の課題：乗員需要の満たし方
たとえSpaceXが来年末までにすべての技術的な障害を解決し、貨物を運ぶスターシップを火星に到達させることができても、乗員を運ぶとなれば更なる挑戦が待ち受けることになる。SpaceXは、宇宙での6か月間にわたる旅の中で致命的な宇宙線を遮るために、スターシップの外殻を確実に保護しなければならない。また、居住者が呼吸可能な十分な空気を確保するための完璧な生命維持システムも搭載する必要がある。マスクは人間の生理的な要求はすべて考慮されなくてはならず、「ビタミンCのような小さな問題すら見逃してはならない」と直言している。さらに、スターシップが地球に帰還するためには、火星上で燃料ステーションを設立し、燃料を再補充しなければならないが、これもまた大規模な工事を必要とする。
マスクは、2029年あるいは2031年には、火星上に有人ミッションを支えるのに十分なインフラが整っているとSNSで発言しているが、技術的な進展を見る限り、これは非常に困難な目標である。マサチューセッツ工科大学（MIT）のアポロ計画航空宇宙工学教授ウィック（Olivier de Weck）氏は「私はSpaceXが行っていることを非常に魅力的に感じており、多惑星社会を構築するというビジョンを完全に支持している。しかし、根本的にこれは物流の問題だと考えている。私にとって、現在不足しているのは、循環や燃料の製造、そして地球に戻るための詳細な計画だ」と述べている。
一方で、フロリダ宇宙研究所の惑星物理学者メッツガー（Phil Metzger）氏は、スターシップの試験が連続して失敗したのは「不運」としながらも、彼らの設計および開発哲学から見ても、現時点での進捗は合理的な範囲内であると語っている。「最近のいくつかの試験が失敗したのは運が悪かったと思う。彼らが一貫して使用しているデザインと開発の方法から見れば、今はまだ許容範囲内の進捗ウィンドウである」としつつも、「すでに心配し始める段階に来ている」とも率直に認めている。
