将来の国際宇宙探査を支える新型宇宙ステーション補給機を開発

現在、JAXAでは新型宇宙ステーション補給機（HTV-X）の開発が進められています。開発を担当するのは有人宇宙技術部門につくられた「新型宇宙ステーション補給機プロジェクトチーム」です。メンバーの一人である末廣知也さんに開発の様子を聞きました。

Q: 新型宇宙ステーション補給機（HTV-X）のプロジェクトチームには、何人くらい所属しているのですか。

末廣: 現在、HTV-Xプロジェクトに所属しているのはだいたい20名くらいで、宇宙ステーション補給機「こうのとり」（HTV）のときの半分程度です。HTV-Xは全長8m、重量は16トンと宇宙機の中でも開発規模は大きいですが、「こうのとり」（HTV）の経験を活かし、コンパクトなチームで効率的に進めています。

Q: 末廣さんは、なぜJAXAに入ったのですか。

末廣: 私は子どもの頃に、毛利衛さんが初めて日本人宇宙飛行士としてスペースシャトルで宇宙に行ったりして、宇宙飛行士に対する漠然とした憧れがありましたし、宇宙に対する興味がありました。大学に進学する際は宇宙に関係した分野ということで、航空宇宙工学を学ぶことにしました。大学では、超小型衛星を開発する研究室に所属し、30kg程度の超小型衛星の開発にどっぷり浸かっていました。超小型衛星を通して、宇宙機の開発の楽しさを知り、これを仕事にしたいと思うようになったのです。研究室出身の先輩には、JAXAや宇宙開発にかかわる企業に就職している人もたくさんいますが、その中で、JAXAというのは、国の機関やメーカーなど、いろんな人と関わり合いながら宇宙開発をリードしていくというところが魅力的だなと思い、志望しました。

私は入社して7年ほど、有人宇宙技術センターで「きぼう」日本実験棟の実験装置を開発していました。その後、HTV-Xプロジェクトが立ち上げとなるタイミングで、以前から興味を持っていたHTV-Xプロジェクトに異動したのです。実験装置の開発も、HTV-Xの開発もやっていることは、本質的には同じです。ただ、実験装置の場合は電気設計、熱・構造設計、ソフトウエアなど、すべての要素を1人で担当しますが、開発規模が大きいHTV-Xは、それぞれの要素ごとにエキスパートが分かれて担当するという違いはあります。

Q: HTV-Xの開発では、何を担当しているのですか。

末廣: 私の担当は大まかに分けて３つの要素です。1つ目は、HTV-Xのシステムを制御する指令を出したり、システムの状態を確認したりするデータ処理系と呼ばれるサブシステムの開発、2つ目はHTV-Xで行う技術実証ミッションのとりまとめ、3つ目は超小型衛星の放出機構の開発です。２つ目と3つ目は、「こうのとり」とは異なるHTV-Xの大きな特徴でもあります。

「こうのとり」は国際宇宙ステーション（ISS）への物資補給が終わると、そのまま地球大気に再突入してミッションを終了しましたが、HTV-Xは物資を輸送してISSから離脱した後、宇宙空間を飛行して様々な技術実証ミッションを最大1年半実施することができます。そのミッションユーザーを束ねて、うまくミッション機器がHTV-Xに載るようにとりまとめています。

超小型衛星の放出は「きぼう」日本実験棟からもたくさん実施されていますが、HTV-Xに放出機構をつけることで、ISSより高い高度から超小型衛星を放出することができるようになります。これにより超小型衛星が地球大気に突入するまでの期間が延び、より長期間のミッションができるようになり活用の幅が広がるため高いニーズがあります。

HTV-Xの１号機では、ISS離脱後の技術実証ミッションとして展開型の軽量平面アンテナや衛星レーザ測距（SLR）用の反射器の技術実証試験や超小型衛星の放出を実施する予定です。これらは軌道や姿勢を自由に変えられる高い能力を持ったHTV-Xだからこそできるミッションです。実証試験ではHTV-Xの基盤システムをプラットフォームとして提供しますが、それぞれのユーザーのミッション内容に合わせて電力配分や取付方法などシステムの細かい部分を調整する必要があります。ユーザーの要望やHTV-Xのシステム側の制約などを考慮しながら、システムの仕様を決めていく作業はとても大変ですが、やりがいもあります。

Q: HTV-Xの開発にはたくさんの人たちが関わっているのですね。

末廣: 多くの宇宙機は製作を担当するメーカーとの調整を経て、できあがったものを打ち上げることになります。でも、HTV-Xの場合はメーカーだけでなく、技術実証試験や超小型衛星の放出をしたいユーザーの人たちもいるので、関わる人たちが多くなります。関係者が増えれば、それに比例して調整することも多くなりますね。

さらに、HTV-XはISSに結合するので国際調整も必要になります。現在は設計段階なので、主にアメリカ航空宇宙局（NASA）の人たちとやり取りをしています。宇宙機の開発は、基本設計、詳細設計を2つのフェーズを経て、製造や組み立てへと移っていきます。それぞれのフェーズの最後には審査があり、そこで承認されると次のフェーズへと移ります。

それぞれの審査の前はとても緊張します。2018年のNASAの基本設計審査のときは、設計文書に対するNASAからの400件を超える指摘を、アメリカに出張した私を含む数名のメンバーで、NASAの技術者と会議室で缶詰めになりながら１週間で調整するということもありました。日本に帰れるのだろうかと思いながらやっていましたが、日本に残ったメンバーとうまく時差を利用しながら24時間体制で連携することでやりきったのは思い出深いです。また、2021年に実施された詳細設計審査では、コロナ禍の影響で対面での調整ができなくなったため、リモート会議をうまく活用して3か月くらいかけてじっくりと調整を行いました。

Q: たくさんの困難を乗り越えて、製造や組み立てへと駒を進めているわけですね。これから１号機の打ち上げまで、開発はどのように進むのですか。

末廣: 詳細設計の審査が終わると、それぞれのモジュールの製造や組み立て作業に進みます。同時に、運用の準備も進んでいきます。地上のシステムづくりや実証試験、超小型衛星放出の手順書などの準備などと、まだまだやることがたくさんあります。打ち上げが近づいてくると、搭載する荷物の調整などで、NASAだけでなく、ヨーロッパ宇宙機関（ESA）など、各国・地域の宇宙機関と協議することも増えるでしょう。

Q: まだまだ忙しい日々が続きそうですね。HTV-X１号機が打ち上がって、ISSに到着したら一段落ということでしょうか。

末廣: 私の場合はISS離脱後に行う技術実証ミッションも担当しているので、ISSに到着した後も気が気でないと思います。技術実証ミッションでは、将来予定されている月や火星の国際宇宙探査に貢献するための技術も開発していきます。月周回軌道上に建設予定の新しい宇宙ステーション「ゲートウェイ」では補給機は宇宙飛行士が介在せずに自動でドッキングすることが求められます。そこで、2号機以降では、自動ドッキング技術の実証試験をISSで行うことも予定しています。

Q: HTV-Xが開発されることで、これからの宇宙探査はどう変わりますか。

末廣: HTV-XはISSへの輸送能力・運用性を向上し、運用コストを低減することで有人宇宙開発に大きく貢献します。それに加えて、最先端の技術実証を行うためのプラットフォーム機能も備えたことで、将来の国際宇宙探査等にも貢献できると考えています。また、月周回有人拠点「ゲートウェイ」に将来HTV-Xを用いて物資補給を行うことができれば国際宇宙探査において日本が大きなプレゼンスを発揮することになります。そのためにはまずHTV-Xの１号機のミッションを着実に成功させることが第一歩です。これからもHTV-Xの開発・運用で多くの困難に直面することもあると思いますが、メーカーやユーザー、プロジェクトメンバーと共に大変さを楽しみながら乗り越えていきたいと思います。

Q: 開発でやりがいがあることや、楽しいと感じることを教えてください。

末廣: 自分で仕様を決めた機器ができあがり、宇宙で動作している様子を見る瞬間は、いつ体験してもいいなと感じています。過去に自分が開発担当したビデオカメラの映像がテレビの生中継で流れたときはとても感動しました。トラブルが発生することもありますが、たくさんのスペシャリストが解決に向けて一致団結するので逆に燃えてくる瞬間でもあります。学生のときに自分の手を動かしながら衛星開発を行ってきたので、メーカーが行うものづくりの難しさを肌で感じることができますし、貴重な経験だったなと思います。将来JAXAで仕事をしてみたいと考えてくださっている学生さんには、宇宙分野に限らずものづくりを実際に自分の手でやってみることは、ものづくりの楽しさ・奥深さを感じることができるだけでなく、様々な場面で経験として活かされてくるので機会があればどんどんチャレンジしてみてほしいなと思います。