DSPACE

DSPACEメニュー

特別企画第1回

初号機打ち上げへの厳しい道のり

「こうのとり」プロジェクトが
立ち上がったのは1994年。
月面に人類を送り込んだNASAとは
大きな経験の差があった。
「こうのとり」初号機実現までは、
苦難の道のりだった。

2009年9月11日の初号機打ち上げから2020年8月20日9号機の大気圏再突入まで、宇宙ステーション補給機「こうのとり(HTV)」は全機成功という、米ロの補給船でも成しえなかった偉業を達成。日本の技術力を世界に示し、宇宙大国の仲間入りを果たした。
実は、この成功は「石にかじりつくようにして」達成したもの。JAXA、メーカーのエンジニアらが垣根を超えてチームジャパンとして成しえた成果である。今だからこそ語れるあの時の苦難、葛藤、そして喜びとは。
9月末、JAXA、三菱重工、三菱電機のエンジニア6人が過去から未来まで語り合いました。4回にわけて紹介します。

座談会進行・執筆:林 公代

チームHTV

「こうのとり」プロジェクトが立ち上がったのは1994年。当時の日本は純国産液体燃料ロケットH-IIの打ち上げに成功したものの、有人宇宙開発では1992年に毛利衛宇宙飛行士が日本人で初めてスペースシャトルで打ち上げられたばかり。月面に人類を送り込んだNASAとは、大きな経験の差があった。そんな日本が提案した「こうのとり」初号機実現までは、苦難の道のりだった。

前代未聞の「こうのとり」方式はどうやって生まれた?

「こうのとり」は1994年から検討が始まり、1998年から開発に着手したと聞いています。今回は初期のNASAとの交渉から初号機までをふり返りたいと思います。「こうのとり」は従来のドッキング方式でなく、ISS下方10mまで接近後、速度を合わせて並走(ランデブ)することでISSから見て静止しているような状態にし、宇宙飛行士がロボットアームでキャプチャ、その後ロボットアームでISSに接合(バーシング)させる「ランデブ・キャプチャ」方式をとっています。これはNASAにとって初めてのやり方で「前代未聞」で「突拍子もない」アイデアだったと。ランデブ・キャプチャ方式は若田さんが1996年にスペースシャトルで飛行された際、前年に打ち上げられたSFU(宇宙実験・観測フリーフライヤ)をロボットアームでキャプチャされたことから浮上したアイデアだとJAXA会見で聞きました。若田さんはどう思われていますか?
若田光一(以下、若田):

1996年のSFU回収のスペースシャトルによるランデブー運用、1997年に打ち上げられた技術試験衛星VII型「おりひめ・ひこぼし」で行ったランデブ・キャプチャ等の成果が「こうのとり」に繋がっていると思います。私は幸運にもSFUの回収ミッションに携わることができました。スペースシャトルがSFUに接近する際、それまでシャトルが行った多くの衛星への接近方法と異なる方法がとられました。ISSの建設を考えると、接近する宇宙機が地球側(低高度)から近づく「R-barアプローチ」が、例えば推進系等が故障した場合でも、自然にISSから遠ざかることができる。つまり安全な接近方法なんです。その技術蓄積のために、私が搭乗したスペースシャトルは、SFUの回収のために「R-barアプローチ」をとったんです。

1996年1月、スペースシャトル内でロボットアームを操作する若田飛行士。(提供:JAXA)
スペースシャトルは様々な人工衛星の捕獲をしたが、多くの場合、衛星との相対的な姿勢を維持しながら接近する手法、又は衛星と同じ高度で前方から接近する「V-barアプローチ」がとられていた。若田さんが搭乗したシャトルではSFU接近の際、「R-barアプローチ」を採用。写真は1996年1月、ロボットアームでキャプチャ後、スペースシャトルに運ばれるSFU。(提供:JAXA/NASA)
なるほど、地球側から衛星に近づいてロボットアームでキャプチャする。その方式が「こうのとり」開発につながったんですね。小山さんは、今のお話に出た「おりひめ・ひこぼし」のランデブ・ドッキングシステムを開発されましたね。
小山浩(以下、小山):

そうですね。「おりひめ・ひこぼし」では宇宙で実験前に分離した二つの衛星を自動、または遠隔操縦でランデブ・ドッキングさせたり、ひこぼし衛星に搭載した小型のロボットアームで器具を操作したり、浮遊するおりひめ衛星を捕獲したりなど様々な実験を行いました。さらに、「おりひめ・ひこぼし」の打ち上げとほぼ同時に「こうのとり」開発が始まったので、地球側から接近する方式も急きょ、飛行計画に加えました。それらがすべて「こうのとり」に活かされています。

ただ、当初はNASAとの調整は日本にとって初めての経験でした。どうやって交渉を進めればいいのか、難航したときにどう解決していくのか。当時、若田さんがNASDA(現JAXA)のヒューストン事務所にいらして、様々なサポートを頂きました。

増田さんはキャプチャ/バーシングご担当として日本代表とりまとめをされたとか?
増田和三(以下、増田):

僕は95年から「こうのとり」に関わりました。メーカーでは一番最初だと思います。当時はNASDAも人数が足りず「キャプチャ/バーシングの調整担当をやってほしい」と言われ、日本代表みたいなことをやりました。最初に問題になったのは、浮遊している「こうのとり」をロボットアームで掴むことが、ISS(国際宇宙ステーション)のロボットアームの開発時には想定されていなかったことです。NASA、ロボットアームを開発したカナダ、日本の三者で協議をしなければならなかった。会議ではNASAが5~6人、カナダが3人、私一人ということもありました。

増田:

若田さんはNASAの宇宙飛行士の中でも一番ロボットアームを上手に扱う「ロボットアームのスペシャリスト」としてNASAメンバーからもエンジニアからも一目置かれていましたので、若田さんが「いいんじゃない?」と言えば、みんな大丈夫という雰囲気でしたね。ヒューストンのNASDA事務所の一室に二人で籠って「NASAからこんなことを言われています」と伝えてアドバイスを頂くことが頻繁にありました。

若田さん、当時のことで印象に残っていることはありますか?
若田:

とても懐かしいですね。「こうのとり」を安全確実に運用するための手順の開発に携わらせて頂いたのは本当に光栄だと思います。

開発初期、「こうのとり」がISSの約10m下で姿勢制御を止めてから、99秒以内に宇宙飛行士がロボットアームで掴まないといけないという運用要求に対して、「そんなことが確実にできるのか」が問題になったんです。確認のためにロボットアームを開発したカナダの宇宙庁やメーカーに行って、最悪のケースでも99秒以内にキャプチャできるのかをシミュレーターで何回も試験を行って検証したりと、ヒューストンからカナダの出張を何度も重ねました。審査会参加のために日本とヒューストンの間の行き来もあって、今のようにコロナ禍だったら大変だっただろうなと思いますね。

99秒でキャプチャするって宇宙飛行士には難しいですか?それともやりがいがある?
増田:

私の印象ですけど、たとえば有人宇宙船クルードラゴンがドッキングする時は、ISSにいる宇宙飛行士は「待ちの状態」だと思うんですね。一方、「こうのとり」の場合は、ISSに宇宙飛行士がいなければ絶対に結合できない。失礼な言い方ですが、「大きなクレーンゲーム」のようで(笑)、宇宙飛行士の皆さんは嬉々として掴んで頂いたんじゃないかと。チャレンジングという意味も含めて。実際どうですか?

若田:

日本人宇宙飛行士も海外の宇宙飛行士も、本当に宇宙飛行士冥利につきるというか、みんな大きなやりがいを感じながらキャプチャしてくれたんじゃないかと思います。

NASAとの関係—エンジニア同志は実は仲良しだった?

よく、「こうのとり」の開発をめぐって、日本とNASAとは宇宙開発の経験の差があり、NASAから相手にされなかったとか「『こうのとり』が来ないことがISSの安全」という屈辱的な言葉をNASAから言われたと報道されますが、実際はどうだったんでしょうか?
増田:

NASAのエンジニアはとても協力的でしたね。私の理解では、マネージャーレベルではNASAが「こうのとり」を受け入れるとなると、安全性の検証に加えて人員や予算など大きな体制を組む必要があり、運営上の問題もあったのかなと思います。一方で、我々エンジニアは宇宙オタクが多いものですから(笑)、お互いに難しいことをやりたくてしょうがない。もちろん厳しいことも言われましたけど、一緒になって問題解決にあたってくれたという印象です。

小山:

私も似た印象を持っています。最初は構えていましたが慣れてくると、お互いに議論や調整の仕方がわかってくる。たとえばNASAの要求事項に対してもめた時も「何が懸念事項なのか」とロジカルにどんどんNASA担当者を問い詰めていくと、結局本人もよくわかっていなかったりする(笑)。すると「この試験結果を確認できればよい」、などと具体的な解決策が明らかになってきます。

また、あまり知られてない話ですが、「こうのとり」がISSに接近するときに使うランデブ―センサーはESA(欧州宇宙機関)と日本との共同開発で、ドイツの専門メーカーと一緒に開発しました。これは当時のNASDAのプロマネの方が「海外の機器も積極的に活用し、国際プロジェクトにする」という方針を掲げたからです。ドイツ人とはものづくりの考え方が日本人と似ていてとても楽しかったですね。

ドイツでランデブセンサーの打ち合わせを行ったときの写真。(提供:小山浩)

打ち上げは常に5年後

千葉隆文(以下、千葉):

私はちょっと違う印象を持っています。私は「こうのとり」の誘導制御系の計算機の設計をしていましたが、NASAからは「どう飛ばすのか」とか、「センサーが壊れた時にどう動くか」とか、安全がらみの質問がすごく多くて、かなり警戒されているように感じました。「NASAもやったことがないことを日本がやるのか」、「お前たちにできるのか」と。非常に厳しい質問が多く「そんな故障のモードはないのでは」ということまで聞かれる。日本がちゃんと説明できるのかを試されていたのかもしれませんが、難癖をつけられているのかなという気が少ししましたね。

植松さんはどうご覧になっていましたか?
植松洋彦(以下、植松):

そうですね。NASAから非常に厳しいコメントをもらって、時には禅問答みたいな話になったこともありました。でもそれだけ厳しく我々と向きあってくれたことが初号機の成功や、それ以降の連続成功につながったと強く感じていますね。まぁ、調整をしているときは非常に苦しくて、正直に言えば「このやろう」と思ったこともありますが(笑)、蓋をあけてみれば、それがあったからこその成功だとも感じています。

千葉さんは、NASAは要求に対する日本の返答の仕方で日本がどこまでできるのか、信頼できるのかということを、だんだんNASAもわかってきたという印象ですか?
千葉:

そうだと思います。最初にヒューストンに行ったときは、我々メーカーの技術者の話をNASAが聞いてくれるのか不安でした。やっぱりNASAは「宇宙開発の師匠」みたいに思っていて、プロ野球選手に甲子園球児が挑むような、気持ちでしたからね。

米国テキサス州ヒューストンにあるNASAジョンソン宇宙センターで行われた審査会で。左から3人目が千葉さん。(提供:千葉隆文)
小山:

最初のころは何年たっても打ち上げ時期は「5年後」で、「NASAは日本にHTVを作らせないつもりなんじゃないか」と噂になったぐらいでしたね。印象に残っているのはNASAのセーフティパネルでの電源の安全審査会です。座長が変わった時に、前の座長がOKしていた内容をひっくり返されてしまいました。具体的には電源系を単系にしていたのを「日本側の設計は理解するが、NASAの文化に合わない」と二系統にするように設計変更しろと。これは大変更でしたね。

千葉:

家庭で言えば、屋根裏の配線ケーブルを二系統にしろというようなものです。電力系はブレーカもありますし、電源ライン自体が壊れる可能性ほとんどないわけです。そんな調子で、とにかくなかなか進みませんでしたね。

小山:

アポロ13号で電源系の事故があった経験からか、電源に関してはNASAは絶対に譲らなかった。でも、譲れるところは譲ってくれました。NASAの態度が変わったのは何回かあったと思います。最初は「おりひめ・ひこぼし」衛星の2回目の実験の時。ちょっとしたトラブルでドッキングがうまくいかなかったのですが、ソフトウェアを書き換えるなどリカバーして成功させた。日本メディアには「失敗」と叩かれたのですが、NASAは「トラブルを克服した。おめでとう!」と評価してくれて、誘導制御についてかなり突っ込んだところまで議論ができるようになりましたね。

千葉:

私はNASAにしごかれたという印象を持っていますが、NASAから日本チームはどのようにみられていたのか、若田さんにお聞きしてみたいです。

若田:

当時のNASAの同僚は、日本から来る技術者一人一人の技術力の高さを感じていたようです。技術調整会議のような場でも日本からの出張者が一人か二人で、NASAの大勢の人に取り囲まれて頑張っている。「この人たち凄いな、肝っ玉が据わってる」と感じたと聞きました。皆さんの士気の高さ、技術力の高さはNASA側の関係者も感じていたと思います。

千葉:

すごくうれしいです。

筑波で14か月間の試練

対NASAのお話ばかり伺いましたが、設計が固まってからも実際に初号機のものづくりを進めて試験をする中では、大変なご苦労があったようですね。MHIの松尾さん、お待たせしてしまってすみません。
松尾忍(以下、松尾):

私はJAXA筑波宇宙センターで2008年ごろ、14か月間のシステム試験を行ったのがとても大変で印象に残っています。通常、私たちは愛知県の小牧市の製作所で仕事をしているので、筑波での作業は経験がほとんどありません。一方で三菱電機さんは人工衛星の試験で筑波のことはよく知っておられる。「自転車があると移動にいいよ」など生活の様々なことまで教えてもらって、とても助かりました。

私は推進系の担当で、様々な機能試験を行いましたが、苦労したのは燃料漏れを起こさないかを調べるリーク試験です。推進系とはバルブや配管、スラスタが繋がったものですが、バルブや配管などの接手からよく漏れる。なぜ漏れるのか、漏れを止めるためにどうしたらいいのかという原因究明と対策に苦労しましたね。

「こうのとり」はとても大きいので一度に試験はできず、4つのモジュールごとに試験をするのですが、このモジュールではここで漏れた、別のモジュールではここが漏れたと。試験隊の皆さんにも、JAXAさんにもご迷惑をおかけしたと思っています。

植松さんはこの14か月のシステム試験の時は?
植松:

私は電気系の担当でしたが、筑波で一緒にシステム試験をやってましたね。こんなことを言ったら松尾さんに申し訳ないですが、まぁよく漏れてましたね(笑)「またかよ」って(笑)

松尾:

うん、よく漏れた(笑)。相当苦しい期間で。原因がわからないと修理のしようがないし、プロジェクト自体が止まってしまう。打ち上げは翌年で時間がない中、非常に苦労した覚えがあります。原因については、材料の温度特性だと何とかつきとめて、温度をコントロールすることで漏れなくなって、ほっとしました。

増田:

三菱重工にとって、この14か月間はいばらの道だったと思います。最初の頃は「クリーンルームの使い方がなってない」とか初歩的なことからJAXAさんに毎日のように怒られまくって。ロケット製造では全体がクリーンルームに入っていることはないから、クリーンルームでの作業は慣れていなかったんですね。一方、三菱電機さんは非常に慣れていて作業の動作が格段に違うと。でも三菱重工はロケットという大物の量産機の品質保証や、射場での作業には非常に優れていると思います。品質保証担当は審査会で打ち上げていいかどうか厳しい判断を下します。設計やプロジェクトの担当が判断すると欲目が出るが、品質保証担当は「ダメなものはダメ」と絶対に譲らない。そのシステムは「こうのとり」にも生かされています。14か月間の筑波でのシステム試験を終えた担当者たちは、全ての動作がきびきびして自信にあふれていて、見違えるほど成長していましたね。

皆さんそれぞれに困難を乗り越えて初号機成功に導いたわけですね。
座談会進行・執筆:林 公代
2020年12月17日 掲載
  • 本文中における会社名、商標名は、各社の商標または登録商標です。

座談会メンバー紹介

JAXA
特別参与・宇宙飛行士
若田 光一
JAXA 特別参与・宇宙飛行士。1996年の初飛行では、宇宙を周回するSFU(宇宙実験・観測フリーフライヤ)をロボットアームでキャプチャ(捕獲)。この経験が「こうのとり」に生かされた。「こうのとり」開発初期は宇宙飛行士の立場から、運用の安全性検証のため日本・米国・カナダを頻繁に行き来。宇宙に興味をもったのは5歳の時に見たアポロ月着陸。
JAXA
有人宇宙技術部門
HTV技術センター長
植松 洋彦

JAXA 有人宇宙技術部門HTV技術センター長。電気系担当として2006年から電気系機器の開発マネージャーとしてHTVプロジェクトへ。「こうのとり」6号機からセンター長として9号機まで連続成功を率いた。宇宙に興味をもったきっかけは小学生の時に読んだSF小説「宇宙船ドクター」。米国スタンフォード大学ハンセン実験物理研究所勤務から、毛利宇宙飛行士とのご縁で1997年にNASDA(当時)へ。

静岡理工科大学 理工学部教授
(三菱重工OB)
増田 和三
静岡理工科大学 理工学部教授。三菱重工(MHI)時代、HTV開発初期の95年から開発に参加し、システムまとめ、プロジェクトまとめ、及びNASA調整に従事。三菱重工のHTVプロジェクトエンジニアからプロジェクトマネージャー(1号機から4号機まで)に。小学生の頃アポロ月着陸を見て「宇宙をやるぞ!」と。MHI入社後は無人有翼往還機HOPEの研究開発に従事。
三菱重工
宇宙事業部
主席プロジェクト統括
松尾 忍
三菱重工 宇宙事業部主席プロジェクト統括。入社後、長崎で火星探査機(のぞみ)のエンジン開発に携わる。98年からHTV推進モジュール開発を担当。当初は2002年打ち上げと言われ、長崎から単身赴任で名古屋に。7号機からMHIのHTVプロジェクトマネージャー。現在はHTV-Xの開発に従事。中学時代から「スタートレック」などSF映画が好きで宇宙を志す。
三菱電機
電子システム事業本部
主席技監
小山 浩
三菱電機 電子システム事業本部主席技監 技術試験衛星Ⅶ型(「おりひめ・ひこぼし」)ランデブ・ドッキングシステムの開発、HTVランデブシステム、運用システムなどの開発等担当。ESA(欧州宇宙機関)とNASDA(現JAXA)共同でのランデブセンサー開発も担当。アポロ月着陸で宇宙開発に興味をもち、望遠鏡の鏡を磨く天文少年でもあった。
三菱電機
HTV量産機
プロジェクト部長
千葉 隆文
三菱電機 HTV量産機プロジェクト部長。SFU(宇宙実験・観測フリーフライヤ)、「おりひめ・ひこぼし」、「こうのとり」電気モジュールで誘導制御用計算機を開発。2号機から三菱電機HTV量産プロジェクトマネージャー。大学では機械を専攻、飛行機の研究がしたいと卒論研究で航空宇宙技術研究所(元NAL)へ。その研究室が人工衛星をやっていたことから衛星に興味がわいた。

画像提供:NASA,JAXA,三菱重工,小山浩,千葉隆文