そこでDARPAは再利用可能なスペースプレーンの開発を目指している。誰もがそう願っているはずだ。何十年もの間、宇宙の専門家たちは、迅速なターンオーバーと再利用可能な打ち上げシステムの設計に取り組んできた。しかし、今のところ、実際に機能するものは誰も作っていない。「人々に求められている通りのことを正確にこなせる乗り物は、今のところ存在しない」と、宇宙財団の研究分析ディレクター、マイカ・ウォルター＝レンジ氏はポピュラーサイエンス誌に語っている。「既存の乗り物と比較することは確かにできるが、これは全く新しい種類の乗り物と言えるだろう。」
夢の展開はこうだ。架空のロケットが極超音速で打ち上げられる。適切な高度に到達すると、上段ロケット（および搭載物があれば）を切り離す。その後、地球に向かって方向転換し、エンジニアが回収・研磨し、発射台に戻せる場所に静かに着陸する。理論的には、再利用可能なロケットは打ち上げコストを大幅に削減し、学生やスタートアップ企業など、より多くのグループに宇宙を開放し、NASAの財政負担を軽減するはずだ。
宇宙に行くためのジャンボジェット機みたいなもの。ただ積み込んで、降ろして、それを繰り返すだけ。
最近、いくつかの異なるグループがこの目標に向けて取り組んでいます。先週、米国防高等研究計画局（DARPA）は、まさにそのような再利用可能な小型衛星シャトルの初期設計を行う契約を3つのチームに授与したと発表しました。1つはボーイング社が率い、ブルーオリジンと協力するチーム、もう1つはマステン・スペース・システムズが率い、エックスコール・エアロスペースと協力するチーム、そしてノースロップ・グラマンがヴァージン・ギャラクティックと協力するチームです。一方、スペースXは昨日、再利用可能なファルコン9ロケットの開発に向けた試験に成功したと発表しました。
「今日では、人々に求められていることをまさに実現できる自動車は存在しません。」
DARPAはこのプロジェクトを「実験宇宙機1号」（Experimental Spaceplane 1）、略してXS-1と呼んでいます。XS-1に求められるのはユニークな点です。この機体は、1回の飛行で500万ドル未満という低価格で、3,000ポンドから5,000ポンドの無人ペイロードを低軌道に打ち上げる必要があります。打ち上げプロセス全体の効率化も求められており、DARPAは10日間で10回の飛行を目標としています。
第一に、人類は再利用可能なロケットを搭載した打ち上げ機を開発したことがない。ヴァージン・ギャラクティックが開発しているような再利用可能な旅客宇宙船は、低軌道ではなく、弾道高度に到達することが想定されている。NASAのスペースシャトルは再利用可能だったが、飛行の合間に数日間の改修が必要だった。現在利用可能な使い捨ての衛星打ち上げ機でさえ、エクスペリメンタル・スペースプレーン1号の搭載量と価格に匹敵するものはない。例えば、オービタル・サイエンシズのペガサスXLはわずか1,000ポンドしか搭載できず、低軌道飛行の費用は推定3,000万ドルから4,000万ドルだ。スペースXの（現行の再利用不可の）ファルコン9は約20,000ポンドを搭載でき、1回の飛行費用は5,400万ドルだ。
打ち上げコストが下がれば、より多くの人がより多くのものを宇宙に送ることができるようになる。ジョージア工科大学の航空宇宙工学教授で、かつてNASAで再利用可能シャトルの開発に携わったアラン・ウィルハイト氏は、DARPAはXS-1の打ち上げが、小型で手頃な価格のキューブサットを開発する学生やスタートアップ企業に役立つことを期待していると述べた。
「これはDARPAにとって難しい種類の問題です。」
さらに、迅速に打ち上げられる宇宙船は軍事目的にも役立つ可能性がある。「例えば、次のオサマ・ビン・ラディンを見つけるための襲撃を計画しているが、タイミングが悪く適切な場所に衛星が配置されていないとしましょう」とウォルター＝レンジ氏は言う。「地上には小型衛星があり、明日には打ち上げなければならないのです。」
現状では、そのような飛行をするには何年も前から計画する必要があります。しかし、XS-1のより頻繁な飛行スケジュールでは、「次のペイロードを載せて、そこに衛星を搭載すれば、あとは打ち上げられるだけです」とウィルハイト氏は言います。
では、なぜこれまで誰もXS-1を作れなかったのでしょうか？専門家によって理由は様々です。1980年代にNASAラングレーのビークル分析部門を率いたウィルハイト氏は、極超音速機など、それまで存在しなかった技術を挙げています。宇宙空間の端までロケットで打ち上げたばかりの航空機を、ゆっくりと、そしてロケットが使用不能になるような衝突を起こさずに再び着陸させることも、また難しい課題です。
ジョージア工科大学の航空宇宙エンジニア、ミッチェル・ウォーカー氏は、XS-1の最大の難関は連続飛行の間に起こると考えている。再利用可能な第一段が地上に到着すると、エンジニアたちは24時間以内に再び飛行できる状態であることを確認しなければならない。「エンジンは誰でも回収できます」とウォーカー氏は言う。「問題は、その上に次の数百万ドル規模の資産を搭載しても問題ないと確信できるかどうかです」
スペースシャトルがDARPAの10日間で10回の飛行という要件を満たせなかったのは、飛行間の徹底的な安全試験と改修が必要だったためです。また、試験はスペースシャトルのコストを大幅に増加させました。
もちろん、スペースシャトルは宇宙飛行士を運びました。これはNASAの何百万ドルものプロジェクトよりも貴重な荷物です。XS-1は無人衛星を運ぶだけでなく、5,000ポンド（約2,300kg）という重量制限のため、搭載する衛星は小型で、それほど高価ではないでしょう。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のような存在ではありません。ですから、XS-1の顧客は、安全点検の回数と期間が少なくても、それがより安価で頻繁な飛行につながるのであれば、満足するかもしれません。
エンジニアリングの観点から見ると、XS-1ではバランスを取るべき変数が数多くあります。「非常に複雑な力学を伴うため、非常に難しい問題です。どこに運ぶのか？何を運ぶのか？」とウォーカー氏は言います。「これはDARPA（国防高等研究計画局）レベルの難問です。」
