スペースライナー

スペースライナー
	上昇中のスペースライナー7の想像図
国	ドイツ
状態	研究中
乗務員	乗員2名、; 乗客50名

スペースライナーは、2005年にドイツ航空宇宙センター（Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt、DLR）で考案された、亜軌道、極超音速、有翼の旅客用超音速輸送機のコンセプトです。 ^[1]スペースライナーの2つ目の役割は、重いペイロードを軌道に乗せることができる再利用可能な打ち上げロケット（RLV）となることです。^[2]

スペースライナーは非常に長期にわたるプロジェクトであり、2017年時点ではシステム開発を開始するための資金が確保されていない。 2015年の予測では、十分な資金が確保されれば、スペースライナーのコンセプトは2040年代に運用可能なスペースプレーンになる可能性があるとされていた。 ^[3]^[2]

コンセプト

SpaceLiner のコンセプトは、2 段式の垂直離陸・水平着陸構成で、大型の無人ブースターと、乗客 50 名と乗務員 2 名を乗せる有人段で構成されています。完全に再利用可能なこのシステムは、合計 11 基の液体ロケットエンジン (ブースター段用に 9 基、乗客段用に 2 基) によって加速され、極低温液体酸素 ( LOX ) と水素 ( LH2 ) を使用して作動します。エンジン停止後、乗客段は高速滑空飛行段階に入り、非常に短時間で大陸間の長距離を移動できるようになります。ミッションと飛行する軌道に応じて、高度 80 キロメートル、速度マッハ20 を超えることが予測されています。選択された基準ミッションであるオーストラリアからヨーロッパまでの SpaceLiner の飛行時間は 90 分です。これにより、たとえばヨーロッパからカリフォルニアなどのより短い距離であれば、60 分以内で到達できるようになります。^[4]乗客にかかる加速荷重は、飛行中の推進区間のみで2.5G未満に抑えられ、スペースシャトルの宇宙飛行士が経験する加速度よりもはるかに低く設計されています。

コンセプトデザインでは、乗客キャビンが自律型救助カプセルとして機能することも想定されており、緊急時には機体から分離して乗客が安全に地球に帰還できるようにしている。^[5]

スペースライナーのコンセプトの重要な側面は、完全な再利用性と機体の大量生産であり、これは航空業界の生産率に非常に近いものとなる。量産化により、2000年代初頭の従来の宇宙輸送システムと比較して、コスト効率が大幅に向上すると期待されている。^[6]大きな課題は、安全基準、特にロケットエンジンなどの宇宙コンポーネントの堅牢性と信頼性を向上させ、スペースライナーのような旅客輸送機の日常的な運用に適したものにし、同時に必要な再利用基準を満たすことにある。^[4]

2013年現在^{[アップデート]}、このコンセプトスタディはDLRの内部リソースによって資金提供されているほか、FAST20XXやCHATTなどのEU- FP7資金提供プロジェクトの枠組み内でも資金提供されている。DLRに加えて、欧州の航空宇宙部門のさまざまなパートナーが関与している。^[7]

コンセプト開発

2012年末、FAST20XXフレームワークのコンテキスト内で実施された調査と継続的な研究により、SpaceLiner 7バージョンの改良と定義が行われました。^[8] これまでの研究結果に基づいて、さまざまなサブシステムの詳細で徹底した検討、モデリングとシミュレーション、およびそれらの設計と統合が継続的に進められています。さまざまな要件と仕様を考慮して、ベースライン構成の選択されたバリアントが研究され、関連する結果が構成プロセス全体に影響を及ぼし、方向転換しました。^[9]

スペースライナー1は2005年に考案された最初のバージョンでした。^[1]

スペースライナー2は最初のバージョンを指し、大気圏再突入時に特に高い熱応力が発生する機首と翼の前縁部分に革新的なアクティブ冷却システム^[10]を統合したのが特徴です。

スペースライナー3

スペースライナー4のコンセプトは、2015年にバージョン2から進化したもので、空力特性と飛行力学特性が改善されています。この構成に基づいて、スペースライナーに必要なさまざまな技術が実験的および数値的に検討され、EUの研究プロジェクトFAST20XXによって資金提供された研究です。^[11]

スペースライナー5

スペースライナー6

2015年現在^{[アップデート]}、DLRで研究されている最新の構成はSpaceLiner 7である。^[3]極超音速飛行における空力、熱、構造機械特性の改善を達成した数値最適化手法の適用から得られた結果に基づいて、以前のバージョンの最初のダブルデルタ翼は修正され、シングルデルタ翼に置き換えられた。これまでに、客室、極低温タンク、推進剤供給システム、機体熱保護などのサブシステム^[12]が予備的に定義され、統合されている。^[3]^[13]^[14]また、必要な仮定を置いた場合の予想されるプログラム開発および製造コストの予備計算とともに、コンセプトの経済的およびロジスティック的側面に関する研究も行われている。^[7]^[6]

スペースライナーの軌道分析の基礎となった可能性のあるルートが特定されました。これらは距離に基づいて分類およびグループ化されており、クラス 1 は最長ルート、クラス 3 は最短ですが経済的に興味深い適切な距離を表しています。これに沿って、100 人の乗客を乗せて中長距離を飛行できるスペースライナー 7 の修正バージョンが検討されました。SL7-100 という名前が付けられたこのコンセプトバリアントは、クラス 2 およびクラス 3 の距離飛行に適しています。^[15]さまざまなスペースライナー構成に対応するために、必要な距離に応じて、50 人または 100 人のステージバージョンと組み合わせて、ミッション要件を満たすために、ブースターステージの長いバージョンと短いバージョンが検討されました。さらに、本土、オフショアプラットフォーム、人工島の可能性、および潜在的なスペースライナー宇宙港に必要なインフラストラクチャを決定する、可能性のある宇宙港のバリアントの調査も行われました。^[3]^[6]

技術データ

スペースライナー7人乗りバージョンの仕様は以下のとおりです。^[5]

推進

スペースライナーのコンセプトでは、フルフロー段階燃焼サイクルモードで動作する単一タイプの再利用可能な液体ロケットエンジンを使用することを意図しています。スペースライナーの両ステージに共通のエンジン設計を持つことは、システムの共通性と一致しており、開発段階と製造段階の両方でコストの最適化をサポートすると予想されています。ノズルの膨張比は、ブースターステージと乗客ステージの異なるミッションに合わせて調整されます。さらに、液体水素と液体酸素が推進剤として使用され、非常に強力でありながら環境に優しい組み合わせです。^[3]^[16]

参照

外部リンク

「The SpaceLiner」、ラウム輸送システム研究所、ラウム輸送システム分析 (SART)、DLR。
「DLR の弾道スペースライナーの新ロードマップ」、Aviation Week、2015 年 8 月 18 日。
「スペースライナー - 映画 (2019)」、スペースライナー映画 4K ✈ 2050 年の極超音速旅行(ビデオ)。
極超音速で90分でオーストラリアへ（ブログ）（ビデオ）、DE：DLR、2013年2月19日。
「スペースライナー - アニメーション (2012)」、You tube (ビデオ)。
「スペースライナー」、You tube（ビデオ）。

参考文献

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