【XQA-01 グラディヴス】
【グラディヴスってなに？】
グラディヴスは、火星で試験が進められている、新しいクアドリガです！
正式名称は、
XQA-01 グラディヴス。
これまでのクアドリガで使われてきた技術と、新しく開発された技術を、一機の宇宙機へまとめて試すためにつくられました。
そのため、グラディヴスは完成した量産機ではありません。
いろいろな飛び方。
いろいろな作業。
いろいろな故障。
いろいろな使い方。
それらを実際の宇宙で試しながら、
「これからのクアドリガには、どんな技術が必要なのか？」
を調べているのです。
未来のクアドリガをつくるための、実験機なんだね！
【グラディヴスのスペック】
正式名称：XQA-01 グラディヴス
分類：第三世代クアドリガ先行統合試作一号機
開発・製造：Arclight Orbital Engineering
展開時最大寸法：約18～20m級
通常質量：約70t
可動推進モジュール：4基
反動推進器総推力：約1.4MN
AEドライブ：搭載
MMR：各部独立制御方式
遠隔受電：対応
熱管理：分散熱管理方式
最大加速度：非公表
最大MMR作動率：非公表
航続性能：非公表
主用途：第三世代宇宙機技術の統合実証、長距離巡航、精密機動、接舷、救難、船外作業など
※グラディヴスは現在も試験中の機体です。数値は公表資料などから確認できる、おおよその値です。
【ここがすごい！】
四本の「あし」が、ぜんぶおなじ！？
クアドリガには、四本の大きな可動モジュールがあります。
推進器を動かしたり、宇宙船につかまったり、作業装置を使ったり、機体の姿勢を支えたり。
とても便利な装置です。
グラディヴスでは、この四本の推進モジュールの基本規格が共通化されています。
つまり、右側の一本がこわれた！
そんなときでも、残っているモジュールへ仕事を分けなおすことができます。
もちろん、どんな仕事でも完全に入れ替えられるわけではありません。
取り付けている装備や、動かせる範囲によって、できることは変わります。
それでも、
「右腕は右腕の仕事だけ！」
とは決めない。
そのとき使えるものを使って、機体ぜんぶで仕事を続ける。
これがグラディヴスの大きな特長です！
【どうして人みたいな形なの？】
グラディヴスには、中央船体から四本の長い推進モジュールが伸びています。
その姿は、まるで人間の手足のようにも見えます。
でも、人間の形に似せるためにつくられたわけではありません。
宇宙では、進みたい方向、向きたい方向、つかまりたい場所、作業したい場所が、それぞれ同じ方向にあるとは限りません。
そこで四本のモジュールを大きく動かせるようにすると、
一本で機体を押す。
一本で回転を止める。
一本で相手につかまる。
もう一本で作業する。
なんてこともできます。
いろいろな仕事をさせようとした結果、人間の四肢に少し似た形になったのです。
【第三世代ってなに？】
第三世代クアドリガの大きな特長のひとつが、MMRの使い方です。
これまでの図鑑でも紹介してきたように、MMRは宇宙船を動かすときの有効慣性質量を小さくする装置です。
第三世代では、その作用領域をさらに細かく分けます。
中央船体。
四本の推進モジュール。
乗員区画。
それぞれを、必要に応じて別々に制御します。
たとえば、右側のモジュールをすばやく動かしたいとき。
その部分の有効慣性質量を小さくする。
機体を回転させたいとき。
四本のモジュールと中央船体のMMRを、その動きに合わせて調整する。
一機の宇宙船なのに、場所によって「動かしやすさ」がちがう！
とても複雑な仕組みなんだね！
【操縦はむずかしくないの？】
とてもむずかしいです！
四本のモジュールは、それぞれ向きを変えます。
それぞれに推進器があります。
AEドライブもあります。
MMRも場所ごとに変わります。
ひとつの推進器を動かしただけでも、前へ進む力、横へ動く力、機体を回転させる力など、いろいろな力が同時に生まれます。
これを操縦者が全部、ひとつずつ調整するのはたいへんです。
そこでグラディヴスには、高度な統合機動制御が使われています。
操縦者が、
「右へ動きたい！」
と操作すると、どのモジュールを動かすか、推力はどのくらいか、どの方向へ噴射するか、MMRはどこをどのくらい使うか、という計算を機体側がまとめて行います。
操縦者がひとつの操作をしているあいだにも、グラディヴスの中では、とてもたくさんの計算が行われているのです。
【AEドライブもついている！】
グラディヴスは、反動推進器とAEドライブの両方を使うことができます。
反動推進器は、短い時間に大きな力を出すのが得意。
AEドライブは、電力を使って長い時間推力を出すのが得意。
だから、急いで加速するとき、ゆっくり近づくとき、長い距離を移動するとき、それぞれに合った方法を選ぶことができます。
さらに、対応した施設の近くでは、遠隔受電によって外部から電力を受け取ることもできます。
たくさんの機能を持つグラディヴスでは、推進剤、電力、熱、MMRのどれかひとつだけではなく、全部の残りを考えながら飛ばなくてはいけません。
何でもできるからこそ、何をするか決めることが大切な宇宙船なのです。
【どのくらい速いの？】
これは、まだひみつです！
グラディヴスは現在も試験中です。
そのため、最大加速度、最大MMR作動率、最高性能で飛べる時間といった詳しい性能は公表されていません。
試験のたびに設定や装備が変わることもあるので、
「グラディヴスは最大で何G！」
と、まだ決めることができないのです。
……。
…………。
でも。
公開されていないからといって、何もわからないとは限りません。
【加速試験を見てみよう！】
グラディヴスの公開高速加速試験では、約1,400km離れた二つの計測点のあいだを、およそ15分で通過した記録があります。
1,400km。
15分。
まずは平均速度を計算してみましょう！
15分は、900秒。
1,400kmは、1,400,000m。
だから、
1,400,000 ÷ 900
≒ 1,556m/s。
秒速にすると、約1.56km/s！
時速にすると、約5,600km/h！
とても速いね！
……ところで。
これは「平均速度」です。
グラディヴスは、最初から秒速1.56kmで飛んでいたわけではありません。
計測区間へ入ったあとに加速し、途中を高速で飛び、終端側では減速しています。
さらに外部観測記録では、試験開始直後と終端側で、それぞれ約15秒間、強い反動推進を行ったとみられています。
……15秒？
1,400km？
15分？
これ、計算できるんじゃない？
【火星工学メモ】
グラディヴスのひみつの加速度を予想してみよう！
ここからは、公表された飛行記録と外部観測からの推定です。
本当の試験条件とはちがう可能性があります。
まず、
計測区間 約1,400km
通過時間 約15分
強い加速 約15秒
強い減速 約15秒
だったとします。
そして、最初の15秒はほぼ一定の加速度で加速、最後の15秒は同じくらいの加速度で減速、そのあいだはだいたい同じ速度で飛んだ、と仮定します。
通過時間は、
15分 ＝ 900秒。
加速時間を t、区間通過時間を T、加速度を a とすると、この飛行で進む距離は、おおよそ、
d ＝ a × t × (T－t)
で表すことができます。
数字を入れてみましょう。
1,400,000
＝ a × 15 × (900－15)
900－15は、885。
だから、
1,400,000
＝ a × 13,275。
a ＝ 1,400,000 ÷ 13,275
≒ 105.5m/s²。
地球の標準重力加速度は約9.8m/s²なので、
105.5 ÷ 9.8
≒ 10.8。
つまり――
約10.8G！
15秒後の速度も計算できます。
v ＝ a × t
なので、
105.5 × 15
≒ 1,580m/s。
秒速、約1.6km。
時速なら、約5,700km/h！
……あれ？
最大加速度は、
「ひみつです！」
じゃなかったの？
もちろん、この数字は正式発表された性能値ではありません。
二地点の通過時刻、観測された推進器の作動時間、そして単純化した飛行モデル。
それだけから計算した推定値です。
でも、「約1,400kmを約15分」という試験記録とは、とてもよく合います。
【もうひとつ計算できるよ！】
グラディヴスの公表されている通常質量は、約70t。
反動推進器の総推力は、約1.4MN。
もし70tの機体を、MMRを使わずに1.4MNで押したら、加速度は、
1,400,000 ÷ 70,000
＝ 20m/s²。
約2Gです。
でも、さきほどの観測記録から推定した加速度は、約10.8G。
ぜんぜん足りません。
では、1.4MNの推力で約105.5m/s²の加速度を得るには、有効慣性質量がどのくらいならよいのでしょう？
m ＝ F ÷ a
なので、
1,400,000 ÷ 105.5
≒ 13,300kg。
約13.3tです。
本来は約70t。
それが運動に対して約13.3t相当になっていたとすると、
13.3 ÷ 70
≒ 0.19。
つまり、本来の約19％。
質量軽減率にすると――
約81％。
この公開試験では、80％を少しこえるMMR作動率が使われていた可能性があります。
ただし！
グラディヴスの最大MMR作動率は公表されていません。
試験時の正確な機体質量も公表されていません。
推進器が公表値どおりの出力だったかもわかりません。
AEドライブがどの程度使われていたのかもわかりません。
だから、
「グラディヴスのMMR作動率は81％です！」
という意味ではありません。
公開情報から計算すると、
「それくらいだった可能性があります」
ということです。
本当の数字は――
やっぱり、まだひみつです！
【これからどうなるの？】
グラディヴスは、未来の量産型クアドリガそのものではありません。
グラディヴスで試された技術の中から、便利だったもの、安全だったもの、長く使えたもの、整備しやすかったもの、そして実際の仕事で役に立ったもの。
そうした技術が、これからつくられる宇宙船へ受け継がれていきます。
未来のクアドリガは、グラディヴスによく似ているかもしれません。
まったくちがう姿になるかもしれません。
試験機は、未来ののりものそのものではありません。
未来ののりものをつくるために、いま、いろいろなことを試しているのりものなのです。
※性能推定には、一般に公開されている機体諸元、飛行記録および外部観測資料を使用しています。
※推定値は製造会社による公式性能値ではありません。
※製造会社は、本誌の性能推定についてコメントしていません。
