このシリーズでは、ワープスペースのChief Dream Officerに就任した伊東せりか宇宙飛行士と一緒に宇宙開発の今と未来を思索していきます。
第15弾となる今回のテーマは、技術の社会実装を通じた社会課題の解決です。水を推進剤とした推進機(水エンジン)を開発するスタートアップPale Blueで広報を担当する奥原えみりさんをお迎えして、いま水エンジンが注目されている理由や社会課題の解決に取り組むモチベーションの源泉をうかがいました。
水で動く衛星用エンジンが注目されるわけ
(c)小山宙哉/講談社
せりか:奥原さん、はじめまして!今日は「水エンジン」について聞かせていただけるということで楽しみにしていました。早速ですが、衛星の推進機とはどのようなものですか。水を推進剤として使っていらっしゃるのはなぜですか。
奥原えみりさん
奥原さん:推進機とは、宇宙空間にある衛星が軌道を変更したり、軌道を維持したりするときなどに必要な推力を生み出すエンジンのことです。人間の身体に例えると、心臓のポンプのようなものだと言えます。
従来の衛星はヒドラジンやキセノンを推進剤として使っていました。しかし、これらの推進剤は毒性が強く、取り扱いにかかるコストが小型衛星にはマッチしません。また、ヒドラジンやキセノンは圧力をかけて保存しなければならないので、タンクが大きくなってしまい、小型衛星に搭載するのが難しくなります。
貴ガス(希ガス)のキセノンは、供給量が少ないため、数十から数百機、数千機の衛星コンステレーションを構築する需要には応えられないという課題もありました。
水エンジン (c)Pale Blue
そこで、私たちが開発を始めた水エンジンは、ティッシュを吹き飛ばす程度の推進力なので地上からロケットを打ち上げるには全然足りませんが、宇宙では衛星を動かせるんです!
せりか:アルテミスⅠのオリオン宇宙船と相乗りして2022年11月に打ち上げられた日本の月を目指す超小型探査機「EQUULEUS」にも、水エンジンが採用されたと聞きました!
奥原さん:EQUULEUSの水エンジンの開発には、Pale Blueの創業メンバーが携わっていたんですよ。水を推進剤とするエンジンで、世界初の地球低軌道以遠での軌道制御に成功しました!
Pale Blueの水エンジンもすでに開発と地上試験は完了していて、お客様への納品も済んでいます。水エンジンを搭載した衛星がこれからどんどん打ち上げられていくのを待っているところです。宇宙での実証を積み重ねて、信頼される企業を目指していきます!
用途に合わせて使い分けできるハイブリット式エンジン
せりか:水エンジンを開発している企業は、Pale Blueのほかにもあるのでしょうか。奥原さん:水を温めて、水蒸気をノズルから放出するタイプの水エンジンを開発している企業がアメリカやヨーロッパに4社あります。Pale Blueの強みはイオンエンジンと水蒸気式エンジンのハイブリット式のエンジンを作れることです。
水蒸気タイプのエンジンは大きな推力がありますが、燃費はあまり優れていません。一方、イオンエンジンの推力は水蒸気タイプには劣りますが、燃費が優れています。例えば水蒸気は軌道投入や軌道変更など大きな推力が必要なタイミングで使って、軌道維持にはイオンエンジンを使うなど、用途に合わせて使い分けていくことで、限られた燃料を効率良く使えます。