小型衛星を地球に帰還させる「ハイブリッドスラスタ」の長時間燃焼に成功東北大など

東北大学学際科学フロンティア研究所と同大発の宇宙スタートアップElevationSpaceは2023年8月25日、宇宙で実験などを行った無人小型衛星を地球へ帰還させるのに必要なハイブリッドスラスタの地上での長時間燃焼に成功したと発表した。同社が2025年に打ち上げを予定している無人小型衛星で、世界に先駆けた実用化を目指す。

従来の小型および超小型衛星は、運用期間が短く、衛星自体の設計寿命も短いことなどから、スラスタ（推進装置）が搭載されていないことが多く、搭載されていても姿勢制御や軌道の微修正に使われる低推力のスラスタしか持たないものも多かった。

しかし、最近は打ち上げ機会の確保やコスト低減のため、主衛星打ち上げロケットの空いているスペースに相乗りする「ピギーバック方式」で小型衛星を打ち上げることが増加。この場合、ロケットから軌道に投入された後、小型衛星が自力で軌道高度にたどり着く必要があり、小型衛星もスラスタを持つ必要性が高まっている。また、運用を終了した人工衛星などが「宇宙ゴミ」になる問題も深刻化しており、運用終了後に、自ら軌道を離脱する性能を持つことが求められている。

こうしたことから同研究所と同社は、安全性と経済性を維持しながら、高い推力を実現する小型衛星用スラスタの実用化に取り組んでいる。

今回、地上での長時間燃焼に成功したハイブリッドスラスタは、固体燃料と気体／液体酸化剤を用いており、毒性の高い物質を利用しないため危険性が低く、固体燃料のみのスラスタでは実現できない推力制御も行える。また、蒸発してしまう液体水素などと比べて貯蔵性に長け、月以遠の深宇宙探査といった長期ミッションにも利用できるという利点がある。これまでの研究開発で、真空での着火にも成功している。

両社は今後、真空環境での長時間燃焼試験などを進め、ElevationSpaceが2025年の打ち上げを目指す200kg級の衛星へのハイブリッドスラスタの搭載を目指す。この衛星は地球に帰還する予定で、その際、スラスタを長時間燃焼させることで軌道を離脱する。

ハイブリッドスラスタが実用化されれば、打ち上げ数が急増する小型衛星市場で高い需要が見込まれるほか、月以遠への宇宙探査にも寄与することが期待され、両者は日本の宇宙産業市場の拡大や宇宙開発領域での国際競争力向上に貢献できるよう研究開発を加速していくとしている。

小型衛星を地球に帰還させる「ハイブリッドスラスタ」の長時間燃焼に成功　東北大など