スーパーヘビー

スーパーヘビーは、スターシップを打ち上げる巨大な第1段ブースターである。スターシップは、乗員と貨物を地球周回軌道、月、火星へ運ぶためにスペースXがつくる完全再使用型の2段式システムである。スーパーヘビーは史上最も強力なロケットブースターで、戻ってくることを前提に設計されている。使い捨てにされる代わりに発射場へ飛んで戻り、発射塔の2本のアームに空中で受け止められる。発射塔は第5回、第7回、第8回の飛行でブースターを受け止め、そのうち2機が第9回と第11回の飛行で再び飛んだ。

スーパーヘビーとは？

バージョン3のスーパーヘビーは高さ約72mで、23階建てのビルとほぼ同じ高さがあり、直径は9mである。液体メタン（CH4）と液体酸素（LOX）を燃やすラプター3エンジン33基で飛ぶ。技術者はこの組み合わせをメタロックスと呼ぶ。スペースXの数値では、離昇時の推力は約80.8メガニュートン（MN）、約1820万ポンドで、推力約8,240トンにあたる。スーパーヘビーはスターシップの下半分で、地上から飛び立つ重労働を担う段である。

スーパーヘビー誕生の背景

このブースターは、宇宙飛行で最も古い課題を解くために生まれた。ロケットは通常1回使うと捨てられ、移動の手段としては非常に高くつく。スーパーヘビーは、かつてBFRと呼ばれたスペースXの惑星間輸送構想から発展したもので、その考え方は明快である。両方の段を再使用し、1回の飛行で運ぶペイロード（搭載物）を増やし、より頻繁に飛ばし、ロケットを工場のラインでつくる。すべては1つの目標につながっている。軌道へ1kgを運ぶコストを、月や火星へのミッションが手の届く費用になるまで下げることである。

仕組み

33基のエンジンは、首振り（ジンバル）で向きを変えて機体を操る内側の13基と、固定された外側の20基で構成される。合わせた離昇推力はロケットの中で最大級で、米航空宇宙局（NASA）のスペース・ローンチ・システム（SLS）を大きく上回り、アポロ時代のサターンVの2倍を超える。

その力の源はラプターエンジンで、世代を重ねるごとに強くなってきた。海面での推力は、ラプター1からラプター2、そしてバージョン3のブースターに積む現行のラプター3へと伸び、ラプター3では1基あたり280トンに達している。

ただ、本当の工夫は戻り方にある。スーパーヘビーは着陸脚で降りるのでも海に着水するのでもなく、発射場に飛んで戻り、発射塔の2本の機械式アームに空中で受け止められる。このアームは「メカジラ」の愛称で呼ばれる。発射台のすぐそばでブースターを受け止めれば、同じ場所で点検し、燃焼試験を行い、再び飛ばせる。はしけも、メキシコ湾から引き揚げる作業も、時間のかかる分解もいらない。

スーパーヘビーの経済学

第1段をまるごと再使用することで、軌道へ1kgを運ぶコストを大きく下げるのが狙いである。カギは、ラプターエンジンが出力を上げながら軽くなっていることにある。ラプター3はエンジン用の耐熱シールドをなくし、配管をエンジン本体に組み込んだ。その結果、エンジンと機体側の部品は大幅に軽くなった。より少ない金属でより大きな推力を出すことは推力重量比の向上であり、33基のエンジン全体ではその効果がすぐに積み上がる。

スーパーヘビーの現状

スペースXは、スターシップとして初めて軌道に到達した2026年9月28日の第14回飛行試験までに、14回の統合飛行試験を行った。バージョン3のブースターは最初の一連の飛行試験の段階にある。第12回と第13回の飛行では、帰還時に再点火したエンジンが計画より少なく、どちらのブースターもメキシコ湾に着水した。第14回の飛行でスペースXは、今後の発射塔への帰還に向けて限界を確かめる試験として、ブースターを発射場の方向へ折り返させるブーストバック噴射で、メインタンクに残った液体酸素を使い切るよう計画した。ブースターは3基のエンジンでメキシコ湾に着水した。

今後の展望

目標は迅速な完全再使用で、次の飛行までの準備期間を数カ月から1〜2カ月、いずれは数週間に縮める。ブースターの回収が飛行機の着陸と同じくらい日常的になれば、頻繁な打ち上げは珍しい出来事から当たり前のことに変わる。下がっていくコストが、月や火星への有人ミッションと大規模な衛星の展開を支える資金になる。

まとめ

スーパーヘビーは、スペースXが設計時に狙った推力をすでに出している。コスト削減は、発射塔で受け止めて再び飛ばすことから生まれ、それがバージョン3のブースターの次の段階である。