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特別企画第2回

「成功して当たり前」の裏で量産機(2~9号機)の闘い - 前編「成功して当たり前」の裏で量産機(2~9号機)の闘い - 前編

いったん成功すれば毎号同じ宇宙機。
打ち上げ後の運用それぞれに闘いがあった。

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。

座談会進行・執筆:林 公代

  • JAXA特別参与・宇宙飛行士 若田 光一JAXA特別参与・宇宙飛行士 若田 光一
  • 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 植松 洋彦
  • 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OB 増田 和三
  • 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 松尾 忍
  • 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 小山 浩
  • 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 千葉 隆文
※ 所属・役職は2020年9月(取材当時)のものです。
※ 所属・役職は2020年9月(取材当時)のものです。

約15年にわたる研究・開発の末、2009年9月、HTV(「こうのとり」)初号機は遂に飛び立った。いったん成功すれば毎号同じ宇宙機。「成功して当たり前」と思われるかもしれない。しかし、東日本大震災やコロナ禍など毎回のように未曽有の危機に直面。さらに成功を重ねるたび「失敗できない」プレッシャーは増していく。種子島での射場作業、打ち上げ後の運用それぞれに闘いがあった。知られざる連続成功裏の綱渡りを2回にわけて紹介します。

もっとも辛かった3号機。バックルームで号泣

「こうのとり」は9号機まで連続成功を成し遂げました。でも簡単に成功した号機はなかったようですね。2号機はISS(国際宇宙ステーション)係留中に東日本大震災で筑波宇宙センターの管制設備等が一時使えなくなりましたし、5号機打ち上げ前は米ロの貨物船が相次いで失敗しISSの物資が一部枯渇、NASAから「こうのとり」で運んでほしいと緊急物資が届き、失敗できないプレッシャーがあったと聞きます。危機を乗り越えての連続成功。今だから語れる苦労話をお聴きしたいと思います。一番大変だったのは何号機ですか?
植松洋彦(以下、植松):

毎回のように、石にかじりついて機体を救う努力を重ねてきましたが、「一番辛かった号機は?」と問われれば、間違いなく3号機です。「こうのとり」は初号機、2号機は海外製のエンジンを使っていたんですが、並行して国産エンジンの開発を進めていて、3号機でいよいよ使うことになりました。3号機は非常にハードルの高い、チャレンジングな号機でした。

「こうのとり」はずっと同じでなく、新しい部品を開発・採用したり挑戦的な実験を行ったりと、毎号機進化していたということですね。「こうのとり」に搭載されているエンジンにはメインエンジン4基と、ISS最終接近時等に使う小型スラスタ(小型エンジン)14基×2系統がありますが、3号機ではこれらを国産開発したんですね。
植松:

はい。打ち上げ前から心配していましたが、メインエンジンは見事に働いて期待通りの性能を発揮し、素晴らしい飛行でした。ところがちょっと安心したところでISSに最終接近時、2系統(A系B系)ある小型エンジンのうちB系統が使えなくなったんです。その状態で最終接近しなければならなくなった。

松尾忍(以下、松尾):

当時、私は推進系の担当でした。この時、初号機のことを思い出したんです。初号機ではISSに接近する途中で、スラスタの温度が予想よりもどんどん上がっていった。この調子で温度が上がっていくと、ISS到着までに温度の許容範囲を超えるんじゃないかと心配しまして。途中で2系統のうち使っていなかったもう1系統に切り替えて事なきを得た。そういう経験があったので、3号機でB系統が使えない状態で最終接近して大丈夫だろうかと。もし使っているA系に故障が起きたら、ISSから逃げるしかなくなる。手に汗握る状況で、非常にひやひやしていました。

植松:

B系統のスラスタが使えないことが判明したのがISS到着5~6時間前で、様々な検討の結果、B系の推進系は復旧不可能だという結論に達しました。両翼のうち片翼が死んだ状態でISSに最終接近することにしたのです。「こうのとり」の運用管制は管制卓につく約20人の「フロントルーム」と技術支援を行う約10人の「バックルーム」からなります。みんなが手に嫌な汗をかきながら、それこそ命からがら、何とか無事にISSに取り付けることができました。初めてバックルームで号泣しました。でも、大変だったのはそのあとです。

無事にISSに到着したのに?
植松:

まだISSから離脱して、大気圏再突入する大仕事が残っています。なぜ故障したのか、B系だけでなくA系に故障が起きる可能性はないのか。その場合でも安全に大気圏再突入できるのか。検討に与えられた時間は約1か月。その間にメーカーの技術者たちとデータを解析して原因の更なる究明を行い(原因はスラスタを制御するコントロール装置の電気的な故障)、万が一、A系が故障しても安全に離脱・再突入できる案を、彼らと共に必死に考えました。立案できなければ、「こうのとり」が地球のどこに落ちるかわからず、地上に被害が出る恐れ等があったのです。これはISS全体に関わる問題で、JAXA判断になるため、理事や役員に説明しなければならない。技術的な課題の重さ、安全に関するプレッシャー、さらに早急な対策を内外から求められ、眠れない日が続きました。ある日、廊下を歩いていたら身体が斜めになり、まっすぐ歩けないことに気付きました。疲弊していたんですね。技術的検討を詰めに詰めた結果、JAXAとして離脱のGoが出ましたが、最後は「これならいける!」という勘と、「これでいくんだ」という覚悟。エンジニアとして腹をくくった瞬間でもありました。その結果、無事に大気圏に再突入させることができたのです。

ネジ穴が合わない!分刻みの射場作業

「こうのとり」を打ち上げてISSに取り付けが成功すれば、その後は問題ないと思っていましたが、安全に大気圏再突入させるまで技術者の皆さんは検討を重ねておられたんですね。3号機と言えば種子島での射場作業でもご苦労があったことも、聞きました。
植松:

はい。これもめちゃくちゃ大きいトラブルでした。「こうのとり」は打ち上げ前、4つのモジュールに分かれて種子島宇宙センターに運ばれてきます。各モジュールの機能を確認する審査会が終わって「全モジュール、結合していいですよ」とGOが出た。審査会が終わればマネージャーは帰っていいのに、たまたま私は残っていました。いざ、ネジ止めして結合しようと思ったら、ネジ穴が合わない!

4つのモジュールとは「こうのとり」の「与圧部」「非与圧部」「電気」「推進」モジュールで、このうち「与圧部」と「非与圧部」の結合作業時にトラブルが発生したのですね。
増田和三(以下、増田):

はい。「非与圧部」は(バッテリなどの船外物資を入れるため)缶詰の蓋があいたように口が開いた状態になっているんです。後でわかったのですが非与圧部を置いていた台に問題があって、真っ平らであるべき台の中央部がV字型に約1度、ほんのわずかくぼんでいた。そのために、128本のボルトのうち3分の2ぐらいが入らない状態でした。

「こうのとり」非与圧部のアップ。上から見ると円形であるはずがほんのわずか楕円形になったために、非与圧部上部でボルトが入らない状態に。(提供:JAXA)
射場作業中の「こうのとり」非与圧部(写真で白い装置が入っている部分)。その上は与圧部。非与圧部の下にある黄色い台は、写真で作業員が立っているあたりで二つの半円に分解できるようになっている。3号機では、その分解部分が少し沈む形でV字型に歪んでいた。(提供:JAXA)
1度とはごくわずかですよね。見た目にわからないぐらいではないでしょうか。
増田:

そうですね。非与圧部は直径約4m×高さが約3.5mあって、非常に軽量化を重ねて作ったために薄いペラペラの状態です。へこんだ台に置かれた非与圧部の下面が少しずれても上端では大きなずれになってしまう。与圧部と結合する非与圧部の上枠が、真円であるべきなのに変形して最大10mmぐらい歪んで楕円形になり、直径8mmのネジが入らなくなった。

「こうのとり」は全体で直径4.4m、高さが約10mの円筒形の大きな構造物ですよね。だからこそ、わずか1度のずれが大きく影響してしまうのですね。緻密さが要求される作業に改めて驚きます。植松さんは「ネジ穴が合わない!」という事実にどんな想いでしたか?
植松:

正直、貧乏くじを引いたなと思いました(笑)。審査会が終わってみんな帰っちゃって、JAXAのマネージャーで僕だけ帰り損ねて、「なんでおれが」って。JAXAとメーカーの契約通りだったら「何とかしてくださいね」とメーカーさんに任せて帰ってもよかった。でもやるしかない。今でもよく覚えているのは、MHIの鷹見さん(当時のMHIのHTV射場作業チーム隊長)と現場でうろうろ回りながら、観察したり色々試したり。でも、なんでネジが入らないのかわからない。そのうち、作業者が台を支える足の1本がわずかに浮いていることに気付いたんです。そこでジャッキで調整したらすっと元通りになった。現場で問題を解決する一体感をすごく感じたので、今にしてみればいい思い出です(笑)

松尾:

実は初号機と2号機でも、現場の作業者は「ネジが入りにくかった」ことを経験していたんです。3号機ではそれが大きく出てしまった。その後は現場の人が気づいていることをひろっていくことにしました。作業がやりづらかったら「なぜそうなるのだろう」と考えることで、原因がわかって防止できる。4号機から9号機までは作業者の声や気づき事項を出してもらって、審査会でひろっていきました。

若田光一(以下、若田):

地道かもしれませんが、現場の声をひろって気づきを次につなげていくことの積み重ねがあって初めて、確実なミッションの成功につながったのだと思いますね。

「やっちゃいけない作業」をやらざるを得ない

千葉さんは三菱電機の量産機のプロマネとして大変だった号機はありますか?
千葉隆文(以下、千葉):

4号機です。電気モジュールを種子島宇宙センターに輸送した後、7号機の電気モジュールに搭載する、地球センサーの試験中に故障が見つかったんです。同じロットの部品を使っている4号機の地球センサーも、問題が後に発覚するかもしれない。射場に搬入された電気モジュール内に地球センサーは搭載されてしまっていますが、交換したほうがいいだろうと判断しました。

「こうのとり」の電気モジュール。矢印でさしているのが地球センサー。太陽電池パネルをはさんで2か所にとりつけられている。(提供:JAXA)
電気モジュールを上からみたところ。「こうのとり」の頭脳だけにPC等の機器類や配線がいっぱい。(提供:JAXA)
射場に運ばれたのは、実際に宇宙に行くフライト品ですよね。交換は大変では?
植松:

射場に入ってからフライト品を取り換えることは、やらないしやってはいけない。でもそれをやらざるをえない状況に追い込まれた。特に地球センサーは「こうのとり」が飛行中に姿勢を決めるための重要なセンサーなので、精密に調整して取り付けなければならない。設備が整った工場ならいいが、設備が限られた射場でやろうとすると大変だし、非常にプレッシャーがかかる作業です。

千葉:

一番苦労したのは射場の作業スケジュールが全部決まっていて、非常に短期間でやらないといけなかったことです。三菱電機の鎌倉製作所から電気モジュールを囲う大きな治具を種子島まで運ぶ必要がありました。問題が発覚したのが春の大型連休前で、連休明けまでに何とかしてほしいと。ところが、治具の工場での解体、輸送、そして射場での再組立てに「通常なら1か月かかる」と言われたんです。そこで色々な人を頼り、治具を設計した関連会社に連絡をしてもらったところ「わかった。3日後に射場に送るよ」と言ってくれた。工場が一体となって、何とかスケジュールを遅らせることなく対処できました。「こうのとり」は他の衛星に比べても、射場作業のスピード感が半端ない。

植松:

何も問題が起きなくても、予定通りに製造して射場に運んで打ち上げて運用することが非常に困難です。その状況の中で4号機のフライト品を交換する。そのプレッシャーはものすごかったですが、やってのけた三菱電機さんには技術の底力があると感じました。

7号機でトラブルが見つかって4号機のフライト品を交換したというのは、量産機ならではですね。それは吉なのか凶なのか。「見つかっちゃった~」という感じはなかったですか?
植松:

量産機だからこそできることです。他の号機で見つからなかったら問題を抱えたまま飛ばして、宇宙でトラブルを起こしていたかもしれません。問題に「こうのとり」チームが逃げずに真正面から取り組んだからこそ、4号機の成功につながったと思います。

なるほど。射場にフライト品を運んでから実際に打ち上げるまでは数か月間あると思いますが、そんなにタイトなスケジュールで進んでいるものなのですか?
植松:

そうですね。そもそも初号機では6か月半ぐらい時間をとっていた射場作業を、その後どんどん短くして1か月ぐらい短縮したんです。短縮のために予備時間を削除して、現場の作業を分刻みで行っていました。そういうスケジュールの中で追加の作業を入れるのは非常に苦しかったですね。

分刻みですか!?
千葉:

発射場ではロケットの人たちも作業をしていて、「こうのとり」側が作業できない時間帯がありますし、時にはロケット側の作業を止めてもらうこともあります。トラックが何時にきて、何時に荷物を入れ替えるなどスケジュールが決まっていて、一つの作業が遅れるとほかの作業に影響します。そういう苦労が射場ではすごくありますね。我々が地球センサーを取り換えた時には、三菱重工さんの作業を止めたり、作業の順番を変えてもらいました。

では三菱電機さんの作業が遅れると三菱重工さんは、ハラハラしながら見守っているわけですね?
松尾:

射場作業は5か月ぐらい続きますが、日割りのスケジュールはすべて決まっています。余裕は少しとってありますが、それでも5~6日ぐらい。何日間も時間をとると後ろに影響が出るので、5か月あるとはいえ時間との闘いなんです。

増田:

さらにややこしい事を言うと。非与圧部に差し込む「曝露パレット」まで入れると5つの衛星を射場に持ち込んだのと同じなんです。各モジュールに関係者がいて、まずはそれぞれが個別に準備して最後に結合します。一つがつまずくと、次の作業のために我々やJAXAさんが確保していた人たちをどうすればいいの?と。下世話な話をすると日銭をどうするんだという話になる。さらに最終的にはISSに対しての約束を守らないといけない。何月何日何時何分にISSに到着しますという約束をNASAにしているわけですから。ロケット、ISS、NASAなど関係者が多くて、どこかでこけると全体のスケジュールを狂わせてしまう。一つの衛星を打ち上げるのとは、まったく違う射場作業だということですよね。

多くの人が関わる射場作業の中で何とか打ち上げに間に合わせたということですね?
千葉:

我々だけが間に合わせたということではなくて、射場の皆さん、三菱重工さん、JAXAさん、IHIエアロスペースさんの協力のもとに時間を絞り出してもらって、その中で何とか収めたということですよね。

宇宙飛行士にとっての「こうのとり」

若田さんは「こうのとり」5号機の時、NASAジョンソン宇宙センターの管制室で宇宙飛行士との交信担当キャプコムを務められました。ISSで「こうのとり」をキャプチャする油井亀美也飛行士とやりとりされてましたね。「こうのとり」の連続成功についてどんなふうに見ていらっしゃいましたか?
若田:

そうですね。「こうのとり」5号機の前は、我々日本にとっては有人宇宙活動の先輩であるアメリカのドラゴン宇宙船、シグナス宇宙船、ロシアのプログレス宇宙船がロケットの問題でISSまで物資を届けることができない状況がありました。そんな中で日本の「こうのとり」が確実に物資輸送をやり遂げ、油井宇宙飛行士がカナダアーム2の完璧な操縦で見事に5号機をキャプチャーしてくれて、とても誇りに思いました。日本の技術に対する信頼感がすごく高まっているなと感じました。ISSの運用に不可欠な新型バッテリを「こうのとり」6号機から9号機まで搭載することを決定したことは、NASAの日本に対する確固たる信頼感の表れだと思います。

「こうのとり」5号機を油井飛行士がISSでキャプチャする際、NASAのISS管制センターでは若田飛行士がCAPCOM(キャプコム)として支援。(提供:JAXA/NASA)
小山浩:

NASAの日本の技術陣に対する態度が変わったのは何回かあって、最初は前回お話した「おりひめ・ひこぼし」衛星がトラブル発生後、様々な対応策を試みた結果、無事ドッキングに成功した時。そして2回目はスペースシャトルが2011年に引退することが決まり、大きな荷物を運ぶには日本の「こうのとり」に頼らざるを得なくなった時ですね。この時にHTV初号機の開発完遂に向けて、様々な開発課題に対し、NASA/JAXAが協力して解を見出す体制ができたと思います。そうした背景に加えて、「こうのとり」が成功を重ねたことで信頼を得て行ったのだと思います。

なるほど。「こうのとり」作り手側のお話をたくさん伺っていましたが、宇宙で実際に使う側の宇宙飛行士としてはどうだったんでしょう。若田さんが宇宙にいらっしゃるとき、「こうのとり」が係留していたことは?
若田:

残念ながら私の宇宙滞在中は「こうのとり」とはかすりもしませんでしたね(笑)。でも星出彰彦飛行士が「こうのとり」3号機の時、油井飛行士が5号機の時にISSに滞在していましたし、世界の宇宙飛行士の同僚からも、「こうのとり」が運んできてくれたものに対する感謝の気持ちは毎回聞きましたね。日本の宇宙機に対する強い信頼感を感じます。

ありがとうございます。
座談会進行・執筆:林 公代
2021年1月21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。
※ 所属・役職は2020年9月(取材当時)のものです。

画像提供:NASA,JAXA