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月を目指す「HAKUTO-R」、着陸船の熱環境試験をクリア。フライトモデル組立へ
2021年7月14日 14:34
日本初民間開発の月着陸船による「月面着陸」と「月面探査」の2つのミッションを行なうプログラム「HAKUTO-R」に取り組んでいる宇宙スタートアップ企業のispaceは、2021年7月14日、ミッションの進捗状況の報告記者会見を行なった。
「HAKUTO-R」は2022年に月面着陸ミッション(Mission1)、2023年に月面探査ミッション(Mission2)を予定している。ミッション1のランダー(月着陸船)の熱構造モデル(Structural Thermal Model)の環境試験を完了し、実際に打ち上げるフライトモデルの組み立てを開始した。会見ではこのほか、「HAKUTO-R」コーポレートパートナーであるシチズン時計と日本特殊陶業との協業の進捗が公開された。
ミッション1の打ち上げは2022年末を予定し、SpaceX社のファルコン9で行なう。着陸予定地点は「夢の湖」という意味を持つ「Lacus Somniorum」。「HAKUTO-R」のランダー(月着陸船)の上部には約30kgのペイロード(荷物)の搭載が可能で、コーポレートパートナーである日本特殊陶業の全固体電池や、科学探査または実証試験用の機器を月に運ぶ計画となっている。HAKUTOのクラウドファンディング支援者名を刻印したパネルも月面に届ける予定だ。ミッション2で運ぶペイロードや、パートナー企業も引き続き募集している。
打ち上げは2022年末を予定 世界的な月探査への機運の高まりのなかで
ispace ファウンダー＆代表取締役の袴田武史氏は「世界中で月探査への注目が集まっている。6月15日には『宇宙資源の探査及び開発に関する事業活動の促進に関する法律』が成立しており、国際的ルールづくりでも指導的立場を発揮することを期待している。さらに各国が月面開発を進む現状を踏まえて『月面産業ビジョン協議会』が発足した。日本での月面産業への投資が加速すると期待している。月産業が発展するための制度が進む中で次は我々が着実にミッションを遂行することが重要」と挨拶した。
ispaceは現在、約150名の社員で日本、アメリカ、ルクセンブルクで事業を行なっている。リモートワークとなっているが開発は順調で、日本橋に2020年にミッションコントロールセンターを開設した。ランダーの組み立ては成田で行なわれている。今年４月から熱構造モデルの組み立てを行なった。今後はランダーのフライトモデルの組み立てをドイツのランポルツハウゼンにあるアリアングループの施設で本格的に進める。
既に6月初旬から作業を始めており、7月末までに主要構造物の組み立てを行なう。ペイロードの組立と統合は2021年末までに完了する予定で、フライトモデルの最終試験は2022年初めに行なわれる予定。最終試験後、ランダーのフライトモデルは打ち上げ地であるアメリカのフロリダに輸送される。打ち上げは2022年後半予定。
宇宙機開発には様々な試験によるリスク低減が必要となる。袴田氏は「熱構造モデルでの試験完了により、いよいよ自信をもってフライトモデルを組み立てることができる。私自身も試験時にSTMモデルを見てワクワクした。リモートワークのなかで社員はスケジュール通り進めることに創意工夫をしてくれている。エンジニアチームに感謝をする。さらにコーポレートパートナーの協業のおかげで進んでいる」と語った。
試験結果は順調
ispace CTOの下村秀樹氏は熱環境試験の内容を具体的に紹介した。
行なわれた試験は3つ。振動試験、音響試験、熱真空試験だ。
振動試験では機械的に振動を与える装置を用いて衝撃や振動の試験を行なった。打ち上げ時の衝撃や機械的な振動と、空気抵抗による振動で破損が発生しないか試験を行なうものだ。音響試験は打ち上げの音響を、熱真空試験は宇宙環境および月面での耐性を試験した。直径8mの垂直円筒型のチャンバーのなかを真空にしたあとヒーターで加温。温度変化をさせながら10日間、その様子を観察した。
宇宙空間では太陽光があたる部分では非常に高温、いっぽう日陰ではマイナス270度程度まで下がる。真空環境では対流がないので、熱放射を利用するしかない。ここに宇宙機特有の熱設計の難しさがある。試験ではその適切さを確認した。ispaceのランダーは、独自のCFRPによるモノコック構造をとっている。製造過程では加工法による苦労はあったが、試験では想定内だったとのこと。熱構造モデルの試験と並行して、ドイツでのフライトモデルの組み立ても順調に進んでいるという。
シチズン時計はランダーの脚部材料を提供
ispace 取締役&COOの中村貴裕氏は協業進捗について紹介。いま「HAKUTO-R」はコーポレートパートナーとして８社が参加している。今回はシチズン時計と日本特殊陶業の取り組みが紹介された。
シチズン時計とはミッション1のランダーの着陸脚素材として用いられるシチズンのスーパーチタニウムの活用で協業している。フライトモデルにも採用されることが決まり、ドイツでフライトモデルの組み立てが進められる予定。また7月から「HAKUTO-R」コラボモデルが発売されている。
シチズン時計 執行役員の矢島義久氏は、同社の1918年創業以来の企業理念と、自社で一貫で生産できる体制や技術を紹介。「1970年には世界で初めてチタニウムを時計ケースに採用し、その後改良を続けてきた」と述べ、てスーパーチタニウムを改めて紹介した。「スーパーチタニウム」は、チタニウムにシチズン独自の硬化技術「デュラテクト」を施してステンレスの約5倍以上の硬さを実現した金属素材。キズに強く、軽く肌にもやさしい。快適な着け心地で使用できるとして腕時計に用いられている。
ランダーの脚部に用いるために、同社とHAKUTO-Rでは2019年より検討開発を行なってきた。現在は、7月末の納入に向けてシチズンの工場内で、検品や表面効果処理を行なっている段階。中村氏は「軽量化と強度の観点からランダーの信頼性向上に寄与できると信じている」と語った。
シチズンアテッサから7月8日に発売したコラボレーション2モデルは、エコ・ドライブGPS衛星電波時計F950ダブルダイレクトフライト ACT Line(286,000円・世界限定1,200本)とエコ･ドライブ電波時計 ダイレクトフライト ACT Line(165,000円・世界限定1,600本)。それぞれ、月の淡い明るさと月の暗闇を表現するモデルだという。
日本特殊陶業は全固体電池で協業
全固体電池で協業する日本特殊陶業 研究開発本部研究部 主任の獅子原大介氏はビデオで登壇。同社は月面で固体電池の実証実験を行う計画をしている。既に熱環境試験など宇宙向けの環境試験をクリアしたフライトモデル電池の試作を完了し、打ち上げに向けて順調に準備を進めているという。
全固体電池とは、従来のリチウムイオン電池の「電解液」に代わり「固体電解質」を使用した電池。電解質が可燃性の液体から不燃性の固体に変わることにより、燃えることなく安全性が向上する。稼働可能な温度範囲が広く、安全性も高いため、実用化に向けて、さまざまな産業での研究開発が進んでいると紹介した。
日本特殊陶業の全固体電池は、有毒ガス(硫化水素)が発生しない環境安定性の高い、酸化物セラミックスを使用するため、電解液を使用しているリチウムイオン電池や硫化物タイプの全固体電池に比べ、より安全という特徴がある。宇宙環境向け試験では電池を保護する金属筐体の設計でシミュレーションを用いて構造面や材料面を最適化。宇宙環境での妥当性を確認した。
獅子原氏は「試験装置の適用可否の確認や、より効果的で正確な試験のために、どのような条件で行なうかといった検討も初めてだったので容易ではなかった。月面では低温・高温領域でのテストを行なって今後のための実績を作りたい。将来、月極域探査などの過酷環境では安定して電力を提供できる電池が重要。軽量化のため温度調整システムの簡素化にもつなげたい」と述べ、「日本特殊陶業は、『IGNITE YOUR SPIRIT』というコーポレートメッセージを掲げ、人々の魂に火をつける挑戦を続けている。多くの人々の心に火をつけるであろうHAKUTO-Rプログラムを通して、さらに固体電池の活躍の場を広げていきたい」と語った。
着実にミッションの成功を目指す
最後に袴田氏はヴァージンギャラクティックのリチャード・ブランソン氏による宇宙飛行についてふれ、「感慨深い。私自身もアンサリXプライズによって宇宙開発に強い興味を持った。そしてGoogle Lunar Xprizeに参画した。彼らに遅れを取らないように頑張りたい。誇りと重責を感じている。ただそんなに宇宙開発は簡単ではない。注意深く様々な想定をして計画をしていく。今後も大小様々な困難が起こるだろうが、どんな状況でも諦めずに着実にミッションの成功を目指していきたい」と語った。