スペースプレーン

X-30の想像図（1986年）

X-30の想像図（1990年）

スペースプレーン（英語: Spaceplane）は、航空機と同様に特別な打ち上げ設備を必要とせず、自力で滑走し離着陸および大気圏離脱・突入を行うことができる宇宙船。広義の意味として、スペースシャトルのように翼を持ち、飛行機のように滑空して着陸する機体全てを指すこともある。

概要

宇宙空間までの輸送・移動手段としては、使い捨て型ロケットが使用される事が多いが、これは煩雑な打ち上げ設備を必要とし、発進箇所が限られるという制約がある。例外はスペースシャトルであるが、着陸については通常の滑走路を使用するものの、打ち上げについては使い捨て型ロケットと同様の設備を必要としている。

スペースプレーンにおいては、通常の航空機と同じように滑走路から離陸し、そのまま大気圏を離脱、そして大気圏再突入後は再び滑走路に着陸することが考えられている。このため、煩雑な打ち上げ設備を必要とせず、滑走路と若干の支援設備のみで運用が可能となり、打ち上げコストの減少や運用可能地点の増加が見込まれる。また、飛行機のような運用を行う発想から、一般的に翼を有するデザインをしている。

これまでに構想されたほとんどの計画が、多かれ少なかれ現実性が薄かったこともあって明確にはなっていないが、「スペースプレーン」と銘打ったものが、宇宙弾道飛行にとどまるものか、衛星軌道と往還する再使用型宇宙往還機であるのかは、実現可能性としては大きく異なる。最初期の構想であるSilbervogelは弾道を予定しており、X-30は「ワシントン-東京の間を2時間」とうたった「衛星軌道経由の旅客機」という構想であった。なお、2段式（空中発進）で完全再利用の有人弾道飛行はX-15とスペースシップワンで達成されている。

技術的特徴として、大気圏内においてはエアブリージング（空気吸い込み型）エンジンを利用することが挙げられる。通常のロケットでは燃料となる液体水素以外に酸化剤として液体酸素等を自重に含むため、ツィオルコフスキーの公式により一層の性能向上は難しい。そこで、酸化剤を全て搭載せず、ジェットエンジンのように空気中の酸素を酸化剤として使用することが考えられている。また、大気圏内飛行のために主翼もしくはリフティングボディなどの揚力発生機構を有する。

かつては、実現すれば宇宙飛行の大幅なコスト削減に繋がるとして期待されていたものの、スクラムジェットエンジンの開発が難航しており、2009年現在の技術では、飛行速度・高度に応じて何種類ものエンジンを搭載しなければならず、また大気圏外ではロケットエンジンも必要不可欠である。そして、実際に作成された部分再使用型宇宙往還機のスペースシャトルが、使い捨て型ロケットよりも高コストであったという結果もあって、完全再使用型宇宙往還機のスペースプレーンに対しても懐疑的な見方がされている。

スペースシャトルの後継の有人宇宙船に、使い捨て型ロケットを用いるカプセル型宇宙船のオリオンが、またソユーズの後継機として構想されたクリーペルが再使用型宇宙往還機ではあるものの、打ち上げ自体は使い捨て型ロケットを用いて行われる形となったように、スペースプレーンの実用化の目処は全く立っていない。

主なスペースプレーン

以下のリストには、翼を持ち飛行機のように滑空して着陸するものの打ち上げにはロケットを用いるといった、広義のスペースプレーンも含まれている。

開発元	名称	画像	初出	初飛行	状態	備考
ドイツ	Silbervogel		1930年代		中止	ナチス・ドイツ敗戦と共に研究中止
アメリカ合衆国	X-15		1954年	1959年 9月17日	退役	有人弾道飛行ロケットプレーン
アメリカ合衆国	アイシングラス計画 (Project Isinglass)		1964年		中止	A-12/SR-71の後継として1964年から1968年にかけて進められたが中止された。
アメリカ合衆国	スペースシャトル		1969年	1981年 4月12日	退役	有人宇宙船。ロケットにより打ち上げ
ソビエト連邦	エネルギア-ブラン		1960年代	1988年 11月15日	退役	ロケットにより打ち上げ
アメリカ合衆国	DC-3		1960年代		中止
イギリス	HOTOL		1985年		中止	研究中止（1985年～1988年）
アメリカ合衆国	X-30 NASP		1986年		中止	開発中止（1986年～1994年）
ソビエト連邦	MAKS・スペースプレーン		1988年		中止
ドイツ	ゼンガーII		1988年		中止	将来型欧州宇宙輸送調査計画 (FESTIP) に移行（1988年～1994年）
日本	スペースプレーン		1980年代		開発中	2010年時点で研究レベル。実現はかなり先。
日本	HOPE		1990年代始め		中止	ロケットにより打ち上げ
アメリカ合衆国	ベンチャースター		1996年		中止	垂直離陸水平着陸の単段式ロケットプレーン
アメリカ合衆国	X-37		1996年	2010年 4月22日	運用中	無人研究機。ロケットにより打ち上げ。アメリカ航空宇宙局が手を引いたため、2006年以降はアメリカ空軍専属プロジェクトとなる。
インド	Avatar		1998年		開発中
ロシア	クリーペル		1990年代		中止	有人宇宙船。ロケットにより打ち上げ
スケールド・コンポジッツ	スペースシップワン			2003年 12月17日	退役	有人弾道飛行。母機から空中発射するロケットプレーン
シエラ・ネヴァダ・コーポレーション	ドリームチェイサー		2004年		開発中	有人宇宙船。ロケットにより打ち上げ
スペースシップ・カンパニー	スペースシップツー		2006年	2013年 4月29日	開発中	有人弾道飛行。母機から空中発射するロケットプレーン
中国	シェンロン		2007年
リアクション・エンジンズ	スカイロン		2000年代		開発中	エアブリージングエンジンを用いる単段式スペースプレーン
オービタル・サイエンシズ	プロメテウス		2010年		開発中	有人宇宙船。ロケットにより打ち上げ
アメリカ合衆国	XS-1		2013年		開発中	無人弾道飛行。多段式ロケットの1段目をスペースプレーンに置き換える計画。

JAXAのスペースプレーン

旧NALは1980年代からスペースプレーンの研究を行っており、2003年のJAXAへの統合後も研究は続けられている。このスペースプレーンには2006年現在も特別な名称が無く、単に「スペースプレーン」と呼ばれている。アメリカのNASPに似た形状の想像図や、スペースシャトルのような宇宙船を背負った二段式の想像図が公開されている。 また、旧ISASで基礎研究が行われ、統合後も研究が続けられているATREXにおいても、応用例として2段式スペースプレーンの想像図を示している。

関連項目

• 再使用型宇宙往還機 (RLV)
• 単段式宇宙輸送機 (SSTO)

参考文献

• 松浦晋也 『われらの有人宇宙船-日本独自の宇宙輸送システム「ふじ」-』 裳華房、2003年。ISBN 4-7853-8758-0。

外部リンク

• JAXA オンライン・スペースノート ロケット - スペースプレーン - ウェイバックマシン（2006年5月8日アーカイブ分）