SpaceXの打ち上げロケット

SpaceXは、打ち上げプロバイダーサービスを運営し、さまざまな探査目標を実行するために打ち上げロケットを製造しています。SpaceXは現在、中型打ち上げロケットのFalcon 9 Block 5ファミリーと大型打ち上げロケットのFalcon Heavyファミリーを製造および運用しています。どちらもSpaceX Merlinエンジンを搭載し、第1段を再利用するVTVLテクノロジーを採用しています。2024年現在、同社は完全に再利用可能なStarship打ち上げシステムも開発しており、これはFalcon 9、Falcon Heavy、Dragonに代わるものです。^[1]

スペースXの最初の打ち上げロケットであるファルコン1は、軌道に打ち上げられた最初の民間開発された液体燃料打ち上げロケットであり、第1段と第2段にそれぞれスペースXのマーリンエンジンとケストレルエンジンを使用しました。 2006年から2009年の間にオメレク島から5回打ち上げられました。ファルコン1eとファルコン5の派生型が計画されましたが、開発されませんでした。ファルコン9 v1.0は、両方の段でアップグレードされたマーリンエンジンを使用し、アメリカ空軍の発展型使い捨て打ち上げロケットプログラムとNASAの商業軌道輸送サービスプログラムの一環として開発されました。2010年にケープカナベラルから最初に打ち上げられ、後に2013年にカリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地から打ち上げられたファルコン9 v1.1シリーズに置き換えられました。2015年にはファルコン9フルスラストとファルコンヘビーの派生型が、2018年にはファルコンヘビーが続いた。ファルコンヘビーはフロリダ州ケネディ宇宙センターから打ち上げられ、ファルコン9はフロリダ州ケープカナベラル宇宙軍基地とヴァンデンバーグからも打ち上げられる。

スペースXのCEOであるイーロン・マスクは、ファルコン1、9、ヘビーはスターウォーズ映画シリーズのミレニアム・ファルコンにちなんで名付けられたと述べています。^[2]

ファルコン・ヘビー（FH）は、スペースXが設計・製造した超重量級の宇宙打ち上げロケットである。ファルコン・ヘビーはファルコン9ロケットの派生型で、ファルコン9の第一段である強化センターコアと2つの追加サイドブースターの3つから構成されている。3つのブースターはすべて回収して再利用することができるが、ほとんどのフライトでは回収不可能な剥ぎ取られたセンターコアを使用して性能を向上させている。ファルコン・ヘビーの初飛行に割り当てられたサイドブースターは、以前の2回のファルコン9ミッションから回収されたものである。スペースXは2018年2月6日にファルコン・ヘビーの打ち上げに成功し、火星の軌道に到達する軌道にマスクの個人用テスラ・ロードスターを含むペイロードを乗せた。^[3]

ファルコン 9 の「フル スラスト」バージョンは、ファルコン 9 v1.1 のアップグレード バージョンです。2015 年 12 月 22 日、ケープ カナベラル SLC-40 発射台で ORBCOMM-2 の打ち上げに初めて使用されました。^{[引用が必要]}

第一段はより大きな液体酸素タンクにアップグレードされ、サブクール燃料を積載することで、同じタンク容量でより大きな燃料質量を確保した。第二段も燃料タンク容量を増やすために延長された。これらのアップグレードにより、以前のロケットの性能が33%向上した。^[4] 5つのサブバリアントが飛行したが、現在も稼働しているのはファルコン9ブロック5のみである。^[要出典]

デフォルトでは、第 1 段は着陸して再利用されますが、ペイロード容量を増やすために使用することもできます。^{[引用が必要]}

スターシップは、アメリカの航空宇宙企業スペースXが開発中の2段式の完全再利用可能な 超大型ロケットである。2023年4月20日、初の統合飛行試験で、スターシップは史上最大規模、最大出力、最大高さのロケットとなった。^{[5]スペースXは}規模の経済を利用して打ち上げコストを下げることを目的としてスターシップを開発しており、^[6]ロケットの両段を発射塔のシステムで「キャッチ」して再利用し、軌道へのペイロード質量を増やし、打ち上げ頻度を上げ、ロケットを大量生産して幅広い宇宙ミッションに適応させることでこれを達成することを目指している。 ^{[7] [8]スターシップは、スペースXの}再利用可能な打ち上げシステム開発プログラムおよび火星植民地化計画における最新のプロジェクトである。

スターシップの2つのステージは、スーパーヘビーブースターとスターシップ宇宙船です。両方のステージには、液体メタン（天然ガス）と液体酸素を燃焼させる、初めて飛行し量産されたフルフロー段階燃焼サイクルエンジンであるラプターエンジンが搭載されています。メイン構造は、スペースXが「30X」と名付けた特殊なステンレス鋼合金で作られています。^[9]

2024年現在、スターシップはプロトタイプ機の試験飛行を含む反復的かつ漸進的なアプローチ^{[アップデート]}で開発中です。SpaceXのファルコン9およびファルコンヘビーロケットの後継機として、スターシップは幅広い宇宙ミッションを実行することを目的としています。静止軌道、月、火星などのさらなる目的地へのミッションでは、スターシップは軌道上燃料補給に依存します。船から船への燃料移送のデモンストレーションは2025年に行われる予定です。^{[10] [11] SpaceXは、貨物（SpaceXの第2世代}スターリンク衛星群を展開）や有人宇宙飛行（有人着陸システムのバリアントは、2026年に開始されるアルテミス計画の一環として宇宙飛行士を月に着陸させる予定）など、スターシップ宇宙船の他のバージョンも計画しています。

ファルコン1は、数百キログラムの物を低軌道に打ち上げることができる、部分的に再利用可能な小型ロケットであった。^[12]また、より大型のファルコン9のコンセプトとコンポーネントを開発するためのテストベッドとしても機能した。 ^{[12]ファルコン1の最初の飛行は、太平洋の}クェゼリン環礁にある米国政府の レーガン試験場から打ち上げられ、その場所から地上発射ロケットを軌道に乗せる最初の試みとなった。^[13]

2006年3月26日、ファルコン1の初飛行は発射台を離れてわずか数秒後に燃料ラインの破裂により失敗した。^{[14] [15]} 1年後の2007年3月22日に2回目の飛行が開始されたが、スピン安定化の問題によりセンサーが自動的にケストレル第2段エンジンをオフにしたため、これも失敗に終わった。^[13]ファルコン1の3回目の飛行では、第1段のマーリンエンジンに新しい再生冷却システムが使用され、エンジン開発が約17か月の飛行遅延の原因となった。^{[16]新しい冷却システムがミッション失敗の主な原因であることが判明した。高推進剤容量の冷却システムから残った残留推進剤によって過剰な推力が発生したため、第1段が}ステージング時に第2段エンジンベルに衝突したためである。^[16] 2008年9月28日、ファルコン1号は4回目の試みで軌道到達に成功し、民間資金による液体燃料ロケットとしては初の軌道到達を果たした。^[17]ファルコン1号は2009年7月13日の5回目の打ち上げで、最初で唯一の商業ペイロードを軌道に乗せることに成功した。^{[18] 2009年以降、ファルコン1号の打ち上げは行われておらず、SpaceXはより大型のファルコン9ロケットやその他の}開発プロジェクトに会社の資源を集中させるために、ファルコン1号の打ち上げ予約を受け付けていない。^[要出典]

ファルコン 9 ロケットの最初のバージョンであるファルコン 9 v1.0 は、2005 年から 2010 年にかけて開発され、2010 年に初めて打ち上げられました。ファルコン 9 v1.0 は、2010 年から 2013 年にかけて 5 回の飛行を行い、その後退役しました。

2005年9月8日、スペースXはファルコン9ロケットの開発を発表した。このロケットは第一段に9基のマーリンエンジンを搭載している。 ^[19]この設計はEELVクラスのロケットで、デルタIVやアトラスV、さらには他国の打ち上げ機と競合することを目的としている。両段とも再利用できるように設計されている。同様に設計されたファルコン5ロケットもファルコン1とファルコン9の間に収まるように構想されていたが^[20]、ファルコン9に集中するため開発は中止された。^[19]

ファルコン9の最初のバージョンであるファルコン9 v1.0は2005年から2010年にかけて開発され、2010年から2013年にかけて5回の軌道ミッションを遂行した。一方、この打ち上げシステムの2番目のバージョンであるファルコン9 v1.1は廃止されている。

ファルコン9 v1.1は2010年から2013年にかけて開発され、2013年9月に初飛行を行った。ファルコン9 v1.1はファルコン9のv1.0バージョンよりも60％重く、推力も60％増加している。 ^[21]再調整された第1段エンジン^[22]と60％長い燃料タンクが含まれており、飛行中に曲がりやすくなっている。 ^{[21]エンジン自体はより強力な}マーリン1Dにアップグレードされた。これらの改良により、ペイロード容量が10,450キログラムから13,150キログラム（23,040ポンドから28,990ポンド）に増加した。^[23]

段分離システムは再設計され、取り付けポイントの数は12から3に削減され、^[21]機体の航空電子機器とソフトウェアがアップグレードされました。^[21]

新しい第一段は、ファルコン・ヘビー打ち上げロケットのサイドブースターとしても使用される予定だった。^[24]

同社は、廃業したビール・エアロスペースのテキサス州マクレガーの試験施設を購入し、施設内の最大の試験スタンドをファルコン9の試験用に改装した。2008年11月22日、このスタンドではファルコン9の9基のマーリン1Cエンジンを試験した。このエンジンの推力は77万ポンド力（3,400 kN）で、スタンドの能力である3,300,000ポンド力（15,000 kN）を大きく下回っていた。^[25]

最初のファルコン9ロケットは2008年12月30日にケープカナベラルで組み立てられました。NASAは2010年1月に飛行を計画していましたが^[26] 、初飛行は数回延期され、2010年6月4日に行われました。 ^[27]東部標準時午後2時50分（東部標準時午後14時50分）、ファルコン9ロケットは軌道に無事到達しました。^[要出典]

ファルコン9の2回目の飛行はCOTSデモフライト1で、新しいブースター開発のための「元手」を提供することを目的としたNASAの商業軌道輸送サービス（COTS）契約に基づく最初の打ち上げであった。 ^[28] NASAの当初の契約では、COTSデモフライト1は2008年の第2四半期に行われることになっていた。^[29]この飛行は数回延期され、2010年12月8日15:43 GMTに行われた。 ^[30]ロケットは15:53 GMTに運用可能なドラゴン宇宙船を正常に展開した。^[30]ドラゴンは地球を2周した後、制御された再突入噴射を行い、メキシコ沖の太平洋に着水する予定であった。^[要出典]ファルコン9 v1.1の初飛行は2013年9月29日、ヴァンデンバーグ空軍基地からカナダのCASSIOPE技術実証衛星を含むいくつかのペイロードを運んで行われた。^[31]ファルコン9 v1.1は、第一段と第二段が延長され、第一段に9基のマーリン1Dエンジンが八角形に配置されている（v1.0のエンジンの四角形パターンに代わる）。スペースXは、ファルコン9 v1.1はv1.0よりも製造コストが安く、長さも長いと指摘している。また、ペイロード容量も大きく、低軌道では13,150キログラム、静止トランスファー軌道では4,850キログラムである。^[31]

グラスホッパーは実験的な技術実証機で、弾道 再使用型打ち上げロケット（RLV）、垂直離着陸ロケット（VTVL）であった。^[32]最初のVTVL飛行試験機であるグラスホッパーは、ファルコン9 v1.0第一段燃料タンクをベースに構築され、 2012年9月から2013年10月の間に合計8回の試験飛行を行った。 ^{[33] 8回の飛行はすべて}テキサス州マクレガーの試験施設から行われた。

グラスホッパーは2012年9月に3秒間の短いホップで飛行試験を開始した。その後2012年11月に2回目のホップが行われ、8秒間の飛行でテストベッドは地上約5.4メートル（18フィート）まで上昇した。2012年12月には3回目の飛行が行われ、29秒間の飛行でロケットエンジンの力で長時間ホバリングし、高度40メートル（130フィート）まで上昇した後、ロケットの力で下降し、垂直着陸に成功した。^[34]グラスホッパーは2013年10月7日に8回目で最後のテスト飛行を行い、高度744メートル（2,441フィート、0.462マイル）まで飛行した後、8回目の垂直着陸に成功した。^[35]グラスホッパーのテスト機は現在退役している。^[33]

ファルコン1eは、スペースXのファルコン1のアップグレード案として提案された。ファルコン1eは、より大きな第1段と高推力エンジン、アップグレードされた第2段エンジン、より大きなペイロードフェアリングを特徴とし、部分的に再利用できるように設計されていた。最初の打ち上げは2011年半ばに計画されていたが^[36] 、ファルコン1とファルコン1eは、スペースXが「需要が限られている」ことを理由に、デビュー前に市場から撤退した。^{[37] [38]}ファルコン1で飛行する予定だったペイロードは、余剰容量を使用してファルコン9で飛行することになっていた。^[39]

ファルコン 1eはファルコン 1よりも6.1メートル（20フィート）長く、全長は27.4メートル（90フィート）であったが、直径は同じ1.68メートル（5フィート6インチ）であった。その第1段は乾燥質量が2,580キログラム（5,680ポンド）で、39,000キログラム（87,000ポンド）のRP-1と液体酸素を燃焼する改良された^[40] ポンプ供給^[41] マーリン1Cエンジンによって駆動された。第1段の燃焼時間は約169秒であった。^[41]第2段は乾燥質量が540キログラム（1,200ポンド）で、圧力供給^[41]ケストレル2エンジンは4,000キログラム（8,900ポンド）の推進剤を燃焼した。再始動可能なケストレル2は、最大で合計418秒間燃焼することができた。^[42]

ファルコン1eは第2段にアルミニウムリチウム合金 2195を使用する予定であったが、これはファルコン1の第2段に使用された2014アルミニウムからの変更であった。 ^[41]

ファルコン1eの打ち上げは、マーシャル諸島のクェゼリン環礁の一部であるオメレク島とケープカナベラルから行われる予定であったが、スペースXは、「要求された打ち上げ場所を確立するためのビジネスケース」がある限り、他の場所を検討すると発表していた。^{[42]デモ飛行の後、ファルコン1eは、}オーブコムO2G宇宙船を積んだ一連の打ち上げを行う予定であり、ロケットごとに数基、合計18基の衛星が打ち上げられる予定であった。^[43] EADSアストリウムは、ヨーロッパでのファルコン1eのマーケティングを担当していた。^[36]

ファルコン5は、スペースXが設計した2段式軌道投入型の部分再利用可能な打ち上げロケットであった。^[44]

ファルコン5の第1段は5基のマーリンエンジンで駆動され、上段は1基のマーリンエンジンで駆動され、どちらもRP-1を液体酸素酸化剤で燃焼させる予定だった。ファルコン9と並んで、ファルコン5は再利用できるように設計された第1段を持つ世界で唯一の打ち上げロケットとなるはずだった。^[45]

ファルコン5は、サターンV以来、アメリカのロケットとしては初めて、エンジンを完全に停止できる能力を持つものだった。つまり、エンジン1基を失っても、他の4基のエンジンを長時間燃焼させて正しい軌道に到達することで、ミッション要件を満たすことができるということだ。 ^[46]これに比べて、スペースシャトルはエンジンを部分的に停止できる能力しか持たなかった。つまり、残りのエンジンを長時間燃焼させても正しい軌道に到達できなかったのだ。^[46]

2006年、スペースXはファルコン5はファルコン9から4つのエンジンを取り除いたものであると述べた。^[46]ロケットは共同開発されていたため、ファルコン9の作業はファルコン5にも適用可能であった。^{[46] [47]}

ファルコン9エアは、スペースX社が2011年から2012年にかけて開発中だった空中発射 多段式 ロケットである。ファルコン9エアは、翼幅が世界最大の航空機であるストラトローンチ・システムズの運搬機によって発射位置と発射高度まで運ばれる予定だった。低地球軌道へのペイロードは6,100kg（13,400ポンド）になると予想されていた。

ロケットの推進力は、4基のマーリン1D ロケットエンジンによって供給される予定であった。このエンジンは、2013年からファルコン9 v1.1にも使用され、2014年にはファルコンヘビーにも使用される予定であった。初飛行は名目上2016年に計画されていた。

2011年12月、ストラトローンチ・システムズは、スペースXと契約を結び、ファルコン9技術の派生版として、ファルコン9エアと呼ばれる空中発射多段式ロケットを開発することを発表した。 ^[48]これはストラトローンチ・プロジェクトの一環である。^[49]スペースXのファルコン9エア（F9A）ロケットで当初考えられていたように、ストラトローンチは当初最大6,100kg（13,400ポンド）の衛星を低地球軌道に投入することになっていた。そして、信頼性の高いシステムとして確立された後、有人バージョンを検討すると発表した。^[50]このシステムは最短3,700メートル（12,100フィート）の長さの飛行場から離陸することができ、F9A空母機は飛行場から最大2,200キロメートル（1,200海里）離れた発射地点まで移動し、発射高度9,100メートル（30,000フィート）で飛行することが提案された。^[49]

最初の発表から1か月後、ストラトローンチは、F9Aロケットの第1段には、12月のミッションビデオで示されていた5基ではなく、4基のエンジンのみが搭載され、スペースXのマーリン1Dエンジンになることを確認しました。^[51]

当初発表されたように、ストラトローンチ・システムズは、スペースX、スケールド・コンポジッツ、ダイネティクスなどの下請け企業が参加する共同プロジェクトであり、資金はマイクロソフトの共同創業者ポール・G・アレンの投資・プロジェクト管理会社バルカンが提供した。 ^[52]ストラトローンチは、3つの主要コンポーネントからなる移動式発射システムの構築に着手した。運搬機（機体のコンセプトはバート・ルータンが設計したが、機体の設計と製造はスケールド・コンポジッツが行う）、スペースXが開発と製造を行う多段式ロケット、そしてアラバマ州ハンツビルに拠点を置くエンジニアリング会社ダイネティクスが製造する結合・統合システム（運搬機がブースターを安全に運搬し、放出できるようにする）である。^[50]システム全体が、これまでに建造された航空機の中で最大となる。当初、運搬機の初飛行試験は2015年にカリフォルニア州モハベのスケールド・コンポジッツ社の施設で行われる予定だったが^[50]、ロケットの初飛行試験はプロジェクト開始時点では2016年より前には行われないと予想されていた^{[53] 。}

ストラトローンチの開発計画が進むにつれ、ストラトローンチとシステムインテグレーターのダイネティクスが、スペースXの基本的な打ち上げロケットの設計に、同社の成長の方向性にとって戦略的ではないと感じた変更を望んでいることが明らかになった。これには、打ち上げロケットにチャインを追加する変更が含まれていた。^[54]

開発は2012年第4四半期に中止され、SpaceXとストラトローンチは「[ストラトローンチ]の打ち上げロケットの設計がSpaceXが構想していたファルコン派生型ロケットから大きく逸脱し、[SpaceX]の長期戦略的ビジネスモデルにうまく適合しなかったため、[両者の]契約関係を終了することに友好的に合意した」^{[54] 。}

2012年11月27日、ストラトローンチは、当初空中発射型ロケットの研究契約で提携していたスペースXではなくオービタル・サイエンシズ・コーポレーションと提携し、事実上ファルコン9エアの開発を終了すると発表した。^[54]

2013年5月、ファルコン9エアの開発計画は最終的にオービタルサイエンシズの ペガサスII空中発射ロケットに置き換えられました。^[55]

SpaceXのファルコンロケットは打ち上げ業界に非常に競争力のある 価格で提供されており、SpaceXは2013年後半までに50回以上の打ち上げを計画しており、その3分の2は米国政府の飛行を除く商業顧客向けとなっている。^{[56] [57]}

米国の打ち上げ業界では、SpaceXは競合他社よりはるかに安い価格で製品を提供している。しかし、「やや矛盾しているが、米国の主要競合他社であるユナイテッド・ローンチ・アライアンス（ULA）は、市場機会の欠如を理由に、財政的に存続するためにはSpaceXもオービタル・サイエンシズも受け取っていない多額の年間補助金が必要だと（2013年初頭に）主張しており、この姿勢は市場自体と矛盾しているように思われる。」^[58]

スペースXは2013年12月に最初の衛星（ SES-8 ）を静止軌道に打ち上げ、その1か月後に2番目の衛星であるタイコム6を打ち上げ、近年の商用通信衛星市場の主要プレーヤーであったヨーロッパとロシアの打ち上げプロバイダーに競争を仕掛け始めました。^[57]

スペースXの価格は、この市場における主要な競合企業であるアリアン5やプロトンよりも安い。^[59]

さらに、スペースXのファルコン9とファルコンヘビーの価格は、2024年に利用可能になると予測されているアリアン6の予想価格よりもはるかに低い。^[60]

政府による打ち上げには追加のミッション要件があるため、SpaceXは米国政府のミッションの価格を同様の商業ミッションよりもいくらか高く設定しているが、これらの追加サービスがあっても、政府に契約されたファルコン9ミッションの価格は1億ドルを大きく下回っており（一部のミッションでは約900万ドルの特別セキュリティ料金がかかる）、これは同じサイズの政府ペイロードのULA価格と比較して非常に競争力のある価格であると指摘している。^[61]

米国政府に対するULAの価格は、現在のファルコン9およびファルコンヘビークラスのペイロードの打ち上げで約4億ドルです。^{[62] [更新が必要]}

スペースXは、2023年1月10日に4基のロケット（運用中および開発中のすべての種類のロケット）が4つの軌道発射台すべてに、2基のドラゴン2（両方の種類のドラゴン2）が軌道上に存在するという珍しい偶然の一致を経験しました。 ^[63]これは年末までに、スペースXが2023年12月28日から29日にかけて24時間以内にすべてのロケットに点火したことと相まって（ファルコンファミリーのロケットがミッションに打ち上げられ、スターシップの両方のステージが静的点火を実行しました）。^{[64] [65]}

^A ファルコン1の3回目から5回目の飛行に使用。マーリン1Aはファルコン1の1回目と2回目の飛行に使用された。 ^[90]

• ファルコン9とファルコンヘビーの打ち上げリスト

ウィキメディア・コモンズには、ファルコンロケットに関連するメディアがあります。

• SpaceX社のウェブサイトに掲載されたFalcon 9の概要
• SpaceX 社のウェブサイトに掲載されている Falcon Heavy の概要 ( Wayback Machineで 2020-05-19 にアーカイブ)