🐱石播よ、おまえもか!?2023年03月18日 01:59

石播よ、おまえもか!?
石播よ、おまえもか!?


先日来、7機体制のみちびきシステムについて調べている。

調べれば調べる程、実に怪しいということが分かる(軍事衛星だから、公開情報が少ない?)。

三菱電機の技報の一部がネットで閲覧できるようになっている。

(特集論文
高精度測位社会実現に向けた準天頂衛星システム7機態勢の確立)
https://www.giho.mitsubishielectric.co.jp/giho/pdf/2021/2102106.pdf

コピペできないので、読んでいただくしかないけど、なかなか興味深い内容だ。

もちろん、浮沈子的関心はQZSS(準天頂衛星システム)そのものにはない。

MITの設計製造による静止軌道衛星監視装置搭載の記述があるかどうかを探った。

6号機と7号機(いずれも搭載予定)がロンパリ(東経90.5度と190度←西経170度:日付変更線の向こう側です)になっているのはなぜかとか、7号機の軌道が準静止軌道(赤道を中心に5度程度の幅でズレるようです)なのはなぜか(6号機は静止軌道)など、細かい突っ込みはあるが、明らかなことはCGのイラストでも、表2の衛星主要諸元でも、静止軌道衛星監視装置は出てこない。

本文中にそれらしき記載もない。

「質量配分値内のバランスウエイトを適切に配置し、サービス期間中の質量中心位置を機軸にほぼ一致させられる機器配置を実現した。」

そーか、米軍の静止軌道衛星監視装置は、バランスウエイトだったわけだな(その割には、電力も使うし通信機能だって使うようですけど)。

まあいい。

この他にも、図2の各衛星軌道面への投影においては、現在の初号機の軌道には、後継機ではなく5号機が入ること、初号機と後継機は、現在の準天頂軌道から東にズレて配置されることが分かる。

この図では、7号機は静止軌道のように描かれているけど、前出の表2では、「準静止軌道」と明記されている。

浮沈子は不勉強で知らなかったんだが、4機体制でも誤差を小さくする方策はあるようだし、米国のGPSなど、他のGNSSを利用して測位することは可能のようだ。

7機体制になると、準天頂衛星システム(QZSS)だけで精密測位が可能になるという。

特に、衛星/地上間測距(PRP)が実現すると、精度が向上するようだ(2027年度以降:表1参照:全機がPRP対応になるのは2036年度以降:2号機から4号機が入れ替わる時期か)。

この辺りは、まだまだ勉強中で、全国1300か所の電子基準点を使って衛星経由で誤差をフィードバックすると、センチメートル級の精度が実現するらしい(サブメーター級は別の仕掛けのようです:いずれもすでにサービス中)。

おお、精密ミサイル攻撃にも利用できる感じだ(そういうことかあ?)。

昔、攻殻機動隊の中に、GPS衛星経由で狙撃手が照準を合わせる話が出てきたけど、見通し線上にないターゲットの狙撃も可能だな(そうなのかあ?)。

もちろん、誘導ミサイルや滑空弾なら、多少荒っぽい照準でも、破壊力がデカければなんとかなるしな。

まあ、どうでもいいんですが。

米軍のGPSは、そもそもが軍事用の衛星システムで、我が国近傍では、仮にそれが敵国の攻撃衛星に破壊されたとしても、QZSSがバックアップとして機能するわけだ(まあ、たぶん、一緒にやられちゃうに決まってますけど)。

繰り返すが、浮沈子的関心は、そっちじゃなくて6、7号機に搭載される静止軌道衛星監視装置にあったんだがな。

我が国上空とはかけ離れた位置に配置されるのは、測位精度の向上のためと言われているが、それだけということはないだろう。

同じ様に静止軌道に配置されている3号機の後継機にも、監視装置が詰まれるようになることは間違いないだろう(未確認)。

QZSSにおいて、測位精度の向上が期待できるなら、当然、GPSにおいても精度の向上に繋がるだろうしな。

気象観測衛星だって、そもそもは軍事目的のアイテムだ。

例えば、台湾有事の際には、台風情報だって出なくなるかもしれないからな。

我が国の衛星システムは、何らかの形で米軍のグローバルシステムに組み込まれている。

調べていくうちに、益々そんな思い(妄想?)に囚われていたらまんまな記事がヒットした!。

(ノースロップ・グラマンとIHIが協力して日本の宇宙領域認識能力を強化)
https://spacenews.com/146960-2/

「Northrop Grumman と日本の重工業メーカーである IHI Corporation・・・」

「共同開発された衛星は、疑わしい衛星に接近し、画像を撮影し、画像を分析のために地上に送信」

「既存のノースロップ グラマン衛星バスを利用する」

もちろん、この記事の中にも準天頂衛星に搭載されるセンサーの話は出てくる(前に参照したのも、スペースニュースの記事だからな)。

「2020 年 12 月、 米国宇宙軍と日本の国家宇宙政策局は、地域ナビゲーションに使用される星座である日本の準天頂衛星システムで、宇宙領域を認識するための 2 つの米国宇宙センサー ペイロードを打ち上げることに合意しました。」

「2つのセンサーのうちの最初のものは1月に日本に納入されました . 最初のセンサーは QZS-6 で飛行し、2 番目のセンサーは QZS-7 で飛行し、現在、それぞれ 2023 年と 2024 年に打ち上げられる予定です。」

まあ、H3が飛ばなくなっちまって、おまけにトラブルの原因が2段目の電源系統ということになり、H2Aと共通のシステムを使っていることから、そっちも飛ばなくなりそうな気配で、最悪、ファルコン9にお願いして上げてもらうしかなくなりそうな雲行きだけどな(いつになったら上がるかは、完全に闇の中だし)。

コバンザメではなく、独立した静止軌道監視衛星というのは、どこかで聞いたような気がする。

(ORS 5 (センサーサット))
https://space.skyrocket.de/doc_sdat/ors-5.htm

「一生:3年」(打ち上げ日:26.08.2017)

「質量:140キロ」

「軌道:599km × 604km、0.02°」

うーん、設計寿命はとっくに切れているからな。

打上げはオービタルATK(当時)がミノタウロスで行っている。

衛星製作のノウハウを持たないIHIが主契約社として請け負うとしたら、ノースロップグラマン(NG)の我が国に於ける代理店程度の役割しか果たせないだろう。

センサーサットはMITが衛星まで作った様だが(特殊な運用形態なので)、今度はNGが作るのかも知れない(未確認)。

打上げはイプシロンとかになるんだろうか?。

しかし、あっちもトラブルで大変だしな(原因究明中:たぶん、1液タンク内のダイヤフラムの配管への吸着:メカニズムの解明と対策はこれから:いつになったら次が上がるかは未定:そもそも、イプシロンで軍事衛星上げるのかあ?)。

ひょっとすると、共同開発とは名ばかりで、我が国の金だけ使って、米国のロケットで打ち上げになるかも知れない。

やれやれ・・・。

小型衛星がどれ程の規模になるのか、役割分担と軌道投入の時期とかは不明だ。

スペースニュースの記述では、配置される軌道は静止軌道になる。

「疑わしい衛星に接近し、画像を撮影・・・。」(再掲)

小型と言っても、センサーやマニューバに必要な小型ロケットエンジン、通信装置などで、乾燥重量は少なくとも100kg以上はあるだろうし、静止軌道に上がるための燃料や、軌道上でのマニューバにも燃料を使うからな。

­H3も上がらず、H2Aにも影響が出てきた状態で、どう始末をつけるかというのは難しい問題なのではないか。

もっとも、相乗りという手があるからな。

中途半端な重量の衛星打ち上げに相乗りして、分離後にシコシコ上昇すればいい。

いずれにしても、H3や少なくともH2A再開のめどが立たなければ話が始まらない。

衛星の作成自体は、ひょっとするともう始まっているのかも知れない。

バスは汎用だし、センサーは出来合いで、最終組み立てだけすればいいのかもな(未確認)。

静止軌道衛星監視は、浮沈子は最近知ったばかりだが、以前から継続的に行われているようだ。

(宇宙ベースの宇宙監視:静止宇宙状況認識プログラム)
https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Based_Space_Surveillance#Geosynchronous_Space_Situational_Awareness_Program

「最初の 2 基の GSSAP 宇宙船は 2014 年に打ち上げられ、さらに 2 基は 2016 年 8 月 19 日に打ち上げられました (USA-270 と USA-271)。」

「2017 年 9 月 12 日に、3 番目と 4 番目の衛星の運用が宣言されました。」

「さらに 2 つの衛星 (GSSAP-5 および GSSAP-6) が、2022 年 1 月 21 日にアトラス V ロケットによって打ち上げられました。」

(ULA の Atlas V が宇宙軍の衛星検査ミッションを開始)
https://www.nasaspaceflight.com/2022/01/ussf-satellite-inspection/

「GSSAP 衛星はNorthrop Grumman (以前の Orbital ATK) によって製造されており、軽量の GeoStar-1 バスに基づいています。」

「軌道は、傾斜角 0 度で 36,106 x 36,165 km (22,435 x 22,472 マイル、19,497 x 19,528 海里) です。GSSAP-6 の場合、分離軌道の近地点は約 30 キロメートル低く、遠地点は約 2 キロメートル高くなります。」

おっと、551構成でほぼ静止軌道に投入されている(H3では、こういう芸当はムリポ?)。

「これまで使用されたことのない 511 構成で飛行するアトラスは、衛星をほぼ静止軌道に投入する長いミッションのために、EST 午後 2:00 (UTC 19:00) にケープカナベラル宇宙軍基地から離陸」

(GSSAP 1、2、3、4、5、6 (ホーネット 1、2、3、4、5、6))
https://space.skyrocket.de/doc_sdat/gssap-1.htm

「GSSAP 衛星は GEO ベルトの上下を漂い、電気光学センサーを使用してその地域の衛星やその他の物体に関する情報を収集します。衛星は機動性があり、特定のターゲット衛星に関する情報を収集できます。」

NGが提案しているのはこれだな。

運用方法が、頻繁なマニューバを伴うものである以上、燃料消費が多くなることは避けられず、一定の運用期間を確保しようとすれば、必然的に静止軌道への直接投入となる。

そうすると、打ち上げ自体も米国から行われることになるだろう。

「請負業者:オービタル サイエンシズ コーポレーション (OSC)」(→オービタルATK(2014)→ノースロップ・グラマン・イノベーション・システムズ(2018))

(静止宇宙状況認識プログラム)
https://www.spaceforce.mil/About-Us/Fact-Sheets/Article/2197772/geosynchronous-space-situational-awareness-program/

「Geosynchronous Space Situational Awareness Program (GSSAP) 衛星は、専用の Space Surveillance Network (SSN) センサーとして、米国宇宙軍の宇宙監視活動をサポートする準静止軌道体制で動作する宇宙ベースの機能です。」

「静止帯の近くで運用され、ランデブーおよび近接運用 (RPO) を実行する機能を備えています。」

問題は次だ。

「GSSAP 衛星は、世界規模の空軍衛星管制ネットワーク (AFSCN) 地上局を介して情報を通信し、その後、スペース デルタ 6 が日常業務を行っているコロラド州シュリーバー空軍基地に情報を通信します。」

石播が作った(ことになる?)衛星が、米国のネットワークに直接データを送る(ことになる?)。

いやはや・・・。

我が国は、完全に米軍のサブシステムとして取り込まれていくんだろうな。

欧州が言うこと聞かなくなってきて、思い通りになるのは我が国と豪州位なのかもしれない(そうなのかあ?:カナダもあるか・・・)。

静止軌道は、既に使い古されていて、過去の話題だとばっか思っていたけど(もちろん、最新流行は地球低軌道メガコンステレーション!)、情報収集衛星という名のスパイ衛星が跳梁跋扈する極軌道と共に、まだまだバリバリの現役だ。

つーか、これからが本当の戦場になるんだろうな(米軍は、月までの宇宙空間全部を支配したいらしい)。

今はまだ、電磁波レベルで信号を盗んだりしているだけだが、抱き着いて軌道離脱させたり、レーザーぶっ放して故障させたりするようになるかもしれないしな。

木っ端微塵にしちまったりすれば、破片は永遠に落ちてこないからな。

軍事衛星なんて、飛ばさないに越したことはないけど、必要最小限の監視活動は避けようがないだろうな。

国境や排他的経済圏のない宇宙空間は、究極の無法地帯だ(一応、宇宙法みたいなのはあるようですが)。

他国の上空をいくらでも飛べるしな。

何万機の衛星を飛ばしても、一応、問題はないようだ。

が、これからは分からない。

一寸先は闇の宇宙開発。

軍事衝突(文字通りのコリジョン含む)は、避けられないだろう。

我が国は、独自開発とは名ばかりの、米軍の手先(手下、下請け、金蔓、エトセエトセ・・・)に成り下がっている(そうなのかあ?)。

何も知らない我々庶民は、H3の失敗ばかりが気になるけど、もっと気にしなければならないことがあるんじゃないのかあ?。

確認しておこう。

IHIは、ノースロップグラマンと、静止軌道監視衛星の共同開発を契約した。

我が国は既に準天頂衛星システムの一部(6号機)に静止軌道衛星監視装置の設置を終えている(えーと、まだ付けていないかも:衛星製作は三菱電機)。

7号機にも同様のシステムを搭載予定だ。

もちろん、静止軌道の監視は軍事目的だけとは限らない。

スペースデブリや故障衛星の監視も重要な目的だろう。

が、そのプログラムを主導しているのは米軍だ。

米軍自体が監視と称して軍事目的で他国の衛星に接近したり、或いは相手の監視の目を盗んでデータを盗んだりする可能性は高い。

オペレーションの主体がどこなのか、我が国はどこまで関与するのか、できるのか。

米軍と韓国軍の共同演習にムカついて、大陸間弾道ミサイルをぶっ放すご時世だからな。

よくよく考えてから行動した方がいいような気がするんだがな。

防衛費の増額に伴う増税ばっか議論してて、そういう話は、あんま聴こえてこないけどな・・・。

🐱ロシアとS社は同じか2023年03月18日 18:42

ロシアとS社は同じか
ロシアとS社は同じか


(再使用ロケットの経済性)
https://note.com/ina111/n/nf78cf6cff393

「繰返し使うと経済的であるという直感はロケットだとそのままは当てはまらない。」

「Falcon9の再使用回数は10回程度と言われているので、ほとんど使い捨てロケットと費用は変わらない。今後20回以上再使用したとしても使い捨て比較で宇宙輸送kg単価で10%程度のコスト削減にしかならない。」

この程度のコスト削減なら、H2AからH3でコスト半減にした方が効果的だという話も納得がいく。

「再使用技術だけではkg単価の100分の1は全く不可能であることがわかる。」

しかし、これはライバルであった(既に過去形?)ULAの試算に基づくものだ。

そのULAは、エンジンユニットだけを回収するという形で再使用を行おうとしていた(既に過去形?)。

「SMART Reuseの場合は、Falcon9比較で再使用経済性を向上させている。しかし、やはり低コスト化は限定的で、10%程度しか安くならない。」

要するに、インターステラテクノロジズ社を初め、再使用ロケットを採用しない言い訳として、このような試算を行っているとしか思えない。

定量的な話が苦手な素人は、当然、100分の1になる方に期待するわけだ。

仮に、すべての部品が10分の1で調達できるようになったとしても、ロケットの価格が10分の1になるわけじゃない。

使い捨てロケットには、先がないのだ。

画像に掲げたグラフ(ファルコン9のケーススタディ)を見ると、10回から20回の間(再使用回数10回)に、指数にして0.05程度(約5パーセント)の低減が見られる。

浮沈子的算数的テキトー的計算によれば、200回再使用すればタダで上げられるようになるわけだな(そういうことかあ?)。

ついでに、201回目からは、打ち上げる度にマイナスのコストになるわけだ(そんなあ!)。

それに対して、使い捨てロケットは、仮にすべての部品を10分の1で調達できたとしても、おまけに、製造コストが10分の1なインド辺りで製造したとしても、180回目からの再使用ロケットには敵わないのだ。

もちろん、そう単純な話ではない。

熱や振動、その他力学的エネルギーやら、放射線耐性含めた過酷な環境で使用されるロケット部品は、そう簡単に調達できるものばかりじゃない。

そういう中から、使える部品を探したり、安く簡単に作ること(3D印刷とかで)は大切だ。

両方の最適な組み合わせの中で、その時代の技術に応じた最適解が見つかる。

再使用の場合、回収にかかるコストも無視できない。

記事にもあるように、帰りの燃料分は、そのままペイロードの打ち上げ重量の減少に直結するし、メンテして打ち上げに臨むまでの手間暇、消耗部品の交換などもバカにはならない。

ファルコン9は、そういった細かいところにまでコスト削減を行き渡らせることによって、辛うじて採算を取っているのかも知れない(未確認)。

フェアリングの回収とか、今まで誰も試みなかった再使用にまで取り組んでいるしな(それ程、高度なテクノロジーが必要とは思えないけど)。

そういう、地道な努力の積み上げが、大きな差になって響いているに違いないのだ。

再使用は魔法の杖ではないという、記事の筆者の指摘は説得力がある。

繰り返し使うから、部品コストの上昇に目を瞑っていいということにはならない。

それは、再使用に伴う必要なコストなのかどうかを、一つ一つ検証しながら評価していくべきだ。

ラプターエンジンの改良が行われ、部品点数が減ったことにより、初期型からコストは下がっているハズだが、エンジン形式はもっとも複雑な方式(フルフロー二段燃焼方式)を採用している。

それは、再使用に最も適していると判断されたからだろう(未確認)。

1000回の再使用が想定されているスーパーヘビーブースターの機体材料がステンレススチールのままというのは、浮沈子的には納得いかないけど、100機の大艦隊を2年に1度送り出す火星移民計画を考えれば、妥当な選択かも知れない(毎回、100機作ることはないでしょうが)。

「厨二病の夢のロケット的なStarshipが仮に完璧に上手くいっても、使い捨てロケットに比べてコストは1/3程度にしかならない。」

どういうパラメータを想定したかは不明だが、それでも再使用回数が増えるにしたがって、費用は低減している。

10回から20回での逓減率は、ファルコン9よりも大きいように見えるが、仮に同じだとしても、後60回も繰り返して使えばタダになりそうな感じだ(そうなのかあ?)。

航空機は、1万回の使用を想定して作られる。

B787の製造コストは数百億円と言われているけど、それでキャリアが大儲けできるのは、繰り返し使うことが出来るからで、部品調達コストを削減したからではない。

ロケットに、それだけの需要があるのかということになるけど、S社のスゴイところは、スターリンク事業を起こしてその需要を作って見せたところにある。

火星移民の需要はまだだけどな。

スターシップを弾道軌道でブッ飛ばして、大陸間弾道旅客ロケットが実現すれば、1日に10回の打ち上げ需要(1路線に付き)を創出することが出来る。

ライバルは、正に航空機なわけだ。

1000回の再使用は、今のところスーパーヘビーブースターだけで、貨物用のスターシップは100回程度しか使われない。

軌道に上がる2段目は、再突入のストレス(熱的、機械的な)が掛かるので、仕方ないかも知れないけど、今後の改良で更に再使用回数を伸ばしていく必要があるだろう。

ブースター1万回、貨物用で1000回くらいは持って欲しいところだ。

旅客用をどのくらい使うかは考え物だ。

現在、クルードラゴンの再使用回数は一桁、スターライナーでも10回程度とされている。

当初の有人機の再使用回数も似たり寄ったりだろうな。

それを、もう一桁以上に上げなければ、到底、既存の旅客機には敵わないだろう。

さて、そういう状況が見えてきている中で、100分の1というコストは到底無理とか、使い捨てロケットの方が安いという話は生き残れるんだろうか?。

ニッチ市場というのは常にあり、ロングテイルを落穂ひろいのようにかき集めてくれば、インターネットサービスなら大儲けできるだろうけど、ロケット産業では難しいのではないか。

宅配業者がマイクロサットを打ち上げ場に届けて、配送車からオートマチックで装てんされ、その曜日のその時間帯に設定された軌道に、ハイマースみたいなランチャーから自動で打ち上げられる徹底したコスト管理なら出来るかもな。

話は変わるが、ロシアはウクライナ紛争で疲弊し、年内にも国家崩壊、プーチンは南米に夜逃げするという話がネットに溢れている。

浮沈子のように、再使用ロケットのコストは回数が増えればマイナスになるなどという与太話とはレベルが異なるだろうが、怪しい点では同レベルかも知れない。

一見定量的な話には、もっともらしい前提条件がいくつもあり、それらが少し変わるだけで、結果は大きく左右される。

打ち上げロケットが、大きな転換点を迎えていることだけは間違いない。

技術的なシンギュラリティの元になっているのは、メカトロニクス(死語?)の進展だ。

使い捨てロケットの時代は、少なくともメインストリームからは消えようとしている。

現在は、その転換点にある。

もちろん、使い捨てロケットも、コスト削減により、宇宙へのより容易なアクセスに貢献することは間違いない。

暫くは、車の両輪のような時代になるだろう。

そして、打ち上げ頻度の確保という観点からは、アットーテキに再使用ロケットの時代になる。

2倍、3倍という話ではない。

100倍とか、1000倍とか、1万倍という話になる。

記事の見立てのように、仮に10パーセントの経済効果しかなかったとしても、年に1、2回しかない我が国の打ち上げと、年間100回の目標を掲げるS社とは比較にならない。

H3の失敗を受けて、浮沈子は半ば冗談で、我が国は独自の打ち上げロケットから撤退すべきだと書いた。

もし、本気で生き残ろうとするなら、先のないH3に拘らずに、再使用ロケットの開発に踏み切るべきだろう。

3日に1度の打ち上げを続けるS社のロケット。

その打ち上げの殆どは、部分的再使用だ。

それに経済的なメリットが殆どないという話は、2023年の時点では聞こえてこない。

SLSだけが、まるで巨大な墓標のように、最後の巨大使い捨てロケットとしてそびえ立っている。

浮沈子は間違っているかもしれない。

現時点で、再使用ロケット(部分的再使用を含む)を運用しているのは米国の3社(S社、ブルーオリジン、バージンギャラクティック)だけで、軌道打ち上げ能力を持つロケットはS社のファルコンシリーズだけだ。

世の趨勢は、使い捨てロケットにあると言えなくもない(うーん、やっぱ無理かあ?)。

が、おそらく、そしてまず間違いなく、20年後は様変わりだろうな。

ファルコンは、20年早く登場した未来だ。

スターシップは、半世紀早かったな。

22世紀初頭、人類が使い捨てロケットを運用していたら、浮沈子は逆立ちして商店街を回って見せる(生きてねーよ!)。

稀に、本当に稀に、特殊な需要(有事の際の緊急打上げなど)で、現在のペガサスのような打ち上げ形態が残るかも知れないが、政府民間含めてほぼ全ての軌道アクセスは再使用になっているに違いない。

その技術的裏付けは既にあるし、少なくとも7回再使用すれば経済的にペイすることは証明済みだ。

回収の成功率は99パーセント以上(意図的に使い捨てにしたものを除く)、再使用回数は15回だ。

(最初の段階の概要:本日時点)
https://www.elonx.cz/prehled-raketovych-stupnu/

「B1060 F9 アクティブ 15」

「B1058 F9 アクティブ 15」

この回数は、年間10回程度のペースで増え続け、10年後には100回を超えるに違いない・・・。

が、それはそれで、ある意味ありえない話だ(そもそも、S社自体が今のところ15回を制限回数としている)。

スターシップが出来ちまうからな。

その意味で言えば、ファルコン9の経済性の限界は見えている。

部分的再使用は、失敗に終わる運命にあると言えなくもない。

結構な失敗じゃないの・・・。

スターシップという部屋の中のゾウが、部屋ごと、家ごと、街ごとぶっ壊して闊歩する時代を開く大失敗だ。

ロシアは、自国の思い通りにならなければ世界をぶっ壊すと言ってたけど、そっちの方は願い下げにしてもらいたいもんだな・・・。