21貴族令嬢は宇宙に行きます。高度100ｋｍ到達した
第21章 貴族令嬢は宇宙へ行きます
工場の大きな扉が開いていました。 その中に、今までなかったものがあります。 左右に1本ずつ、細長い筒。
左右をつなぐ中央部分は、小鳥ちゃん下面に沿う架台として作られています。
上へ行くほど、小鳥ちゃんの腹の形にぴったり合うように作られています。
正面から見ると、左右の筒が少し離れて並んでいます。
上から見ると、
Н
どろちゃんには、そう見えました。
「えんちゃん」
技師さんたちは、その文字をエンと読んでいます。 エルレンフェルトの人たちには、何語なのか分かりません。 神様の文字。
今のところは、それで通っています。 工場の人は、もう少し実用的な名前で呼んでいました。
SRB
固体ロケットブースター
2本
その2本と中央の架台をまとめたものが、Нちゃんです。
◇ ◇ ◇
まだ飛べません。 左右の大きな筒は、ほとんど空です。 工場の奥から、成形の終わった推進剤が運ばれてきました。
去年まで、小鳥ちゃんへ積んでいたアフラ君とは大きさが違います。 原料の1つは、今年も南隣の領地から来たピーナッツです。 推進剤はピーナッツ由来成分を基材に、必要な酸化剤や結合材などを組み合わせて製造します。
ピーナッツから作った燃料側の成分。
神様から届く酸化剤。
それを固め、安定して燃やすための材料。
全部を合わせて、固体の推進剤にします。 1基へ、1.25トン。 もう1基にも、1.25トン。
左右で合計、2.5トン。
「ずいぶん使うね」
――最初に考えた2トンずつよりは減った。
「4トンもいらなかったものね」
――100キロへ行くだけなら、そこまではいらない。
工場では、1つずつ重さを確認しています。 左右で違えば困ります。
燃焼時間
推力
総質量
重心
固定
点火系統
左右の記録を重ねます。 同じものを2つ作る。 簡単に聞こえます。
工場の人たちは、そこに一番時間を使いました。
「右だけ元気だったら困るからね」
どろちゃんが言うと、工場長は笑いませんでした。
「たいへん困ります」
「ですよね」
左右の推力が違いすぎた場合には、小鳥ちゃんが逃げます。 小鳥ちゃん自身に残すアフラ君は3本。 Нちゃんへ載っているあいだも、その3本は使えます。
左右どちらかのSRBに大きな異常が出た場合、
上側の拘束を外す
下側の固定を外す
小鳥ちゃんのアフラ君を点火
Нちゃんから離脱
Нちゃんの方は、もう上を目指しません。 自分で帰ってきます。
「そのためにも、パラシュートじゃなくてパラグライダー」
――そこはずっと譲らないな。
「落ちてくるだけだと、帰ってきた感じがしないもの」
返事はありませんでした。 工場長も、何を話しているのか分からないまま作業を続けています。
＊
小鳥ちゃんが工場へ入ってきました。 前の飛行では、アフラ君を6本積みました。 今日は3本です。
残りの場所は空いています。 そこへНちゃんの支持部が入ります。 太さは、アフラ君とほとんど同じ。
母機として使うのはロケットではなく、大型輸送機です。 太い中空の支持材です。 Нちゃんを小鳥ちゃんの下へ入れます。
少しずつ持ち上げます。 支持材が、小鳥ちゃんの下から入っていきました。 前までアフラ君が固定されていた場所へ、そのまま収まります。
「焼き鳥」
――言うと思った。
「串が下から刺さった」
『焼かないでね』
「焼かないよ」
小鳥ちゃんの下面とНちゃんの中央部が、ほとんど隙間なく合いました。 上側にも留め具があります。 中央架台は支持と結合を担当し、大きな推力は左右のSRBが受け持ちます。
浮かない
ずれない
剥がれない
そのためのものです。 SRBの力はНちゃんの構造を通り、下から差し込んだ太い支持材へ入り、もともとのアフラ君固定部へ伝わります。 小鳥ちゃんは中央架台へ下面を密着させて固定します。
ロケットが、小鳥ちゃんを下から押します。 全部組み上がりました。 小鳥ちゃん、およそ1.65トン。
Нちゃん、およそ3.5トン。 合わせて、およそ5.15トン。
翼をいっぱいに後退させます。
左右のSRBは細長く、その間へ小鳥ちゃんが沈み込んでいます。 前から見ると、大きさのわりに細い機体になりました。
『わたし、太った？』
「下に大きいのが付いただけ」
『取れる？』
「途中で取れるよ」
小鳥ちゃんは、それならよいようでした。
◇ ◇ ◇
発進は、朝になりました。 今回は前回より遅く、日が出てからの発進です。 今日はНちゃんも帰ってきます。
パラグライダーで戻る風を見る必要がありました。 発進場所の周囲には、人を入れていません。 回収予定の草地にも、馬や荷車はありません。
風は弱い。 雲は高いところに少し。 地上では青空です。
小鳥ちゃんへ乗り込みます。 透明な覆いを閉じました。
与圧
酸素
電源
操舵
翼
脚
記録計
アフラ君3本
Нちゃんとの分離機構
左右SRB
左右の推力監視
パラグライダー回収装置
1つずつ確認します。 前の飛行より項目が増えました。
「小鳥ちゃん」
『いるよ』
「えんちゃん」
少し間がありました。 計器の表示が変わります。 左右の回収装置も正常。
「います」
――物に返事をさせるようになったか。
「小鳥ちゃんもしますよ」
――そうだったな。
どろちゃんはベルトを締め直しました。 今日は4点で体を支えます。 前回より強く押される時間があります。
『今日はどこまで行くの？』
「100キロ」
『宇宙？』
どろちゃんは少し考えました。
「100キロを宇宙の始まりにするなら、宇宙」
――線が見えるわけじゃない。
「61キロのときも何もなかったものね」
前の飛行で書いた数字を思い出しました。
61
その横へ書いた、
100
今日は、そちらへ行きます。
＊
発進台がНちゃんを支えています。 左右同時点火。 ただし、点火しただけでは固定を外しません。
左右の燃焼室の状態を見ます。
「点火」
操作します。 左右から、ほとんど同時に大きな音が来ました。 小鳥ちゃんの周囲が震えます。
左
右
数字が上がります。 差は小さい。
――左右正常。
「離します」
保持が外れました。 Нちゃんが小鳥ちゃんごと上がります。 最初の一瞬、どろちゃんはもっと乱暴に押されると思っていました。
違いました。 重い機体を、2本のSRBがまっすぐ持ち上げています。
「上がった」
『上がってる』
地面が下へ離れます。
速度が増えました。
翼はいっぱいに後退したままです。
低いところでは空気が重い。 Нちゃんの左右の細い筒と、小鳥ちゃんが1つの機体になって空気を割っていきます。
10秒
20秒
推進剤が減ります。 機体が軽くなります。 推力は大きく変わりません。
そのため、体へかかる重さが少しずつ増えてきました。
「2Gを越えた」
――左右は揃っている。
「見てます」
高度が上がります。
空の色が濃くなります。
3G
座席へ押し付けられる力が、はっきり大きくなりました。 どろちゃんは首だけを無理に動かしません。 計器は正面です。
左右SRBの表示も並べてあります。
左
右
ほとんど同じです。 燃焼終了が近づきます。
「3.8」
――姿勢正常。
「3.9」
4G近く。 そこが最初から決めた上限です。 1分を少し越えたところで、左右の推力がほとんど一緒に下がり始めました。
「来ます」
――分離準備。
どろちゃんの手が、分離操作へ移ります。 推力が落ちます。 4G近くあった重さが急に消えました。
「左右、終わりました」
――分離。
上側の拘束が外れます。 下側の固定も外れました。 小鳥ちゃんとНちゃんの間が、少し開きます。
下から刺さっていた太い支持材が抜けていきました。 小鳥ちゃんだけが、前へ進みます。 Нちゃんが下へ離れていきました。
「えんちゃん、帰ってきてね」
すぐには返事がありません。 まだ空気が薄すぎます。 パラグライダーを開く高さでもありません。
Нちゃんは、左右2本のSRBを付けたまま、しばらく弾道飛行を続けます。 帰る仕事は、もう少しあとです。
◇ ◇ ◇
小鳥ちゃんは3本のアフラ君を残しています。 全部使う予定ではありません。 Нちゃんだけでは、100キロには少し足りません。
一番だけ。
残り2本は、まだ残します。
「距離」
――10分。
「姿勢」
――いい。
「一番、使います」
赤いボタンを押しました。 アフラ君が点火します。 小鳥ちゃんが、また前へ押されました。
Нちゃんを付けていたときより、ずっと軽い機体です。 1本でも効きます。
「やっぱり軽い」
――6本積んでいたときとは違うな。
「3本しかいないからね」
30秒。
一番のアフラ君が燃えます。
そのあいだにも高度は増えました。 30キロメートルを越えます。
40
50
空気抵抗は、もう地上近くとは比べられません。 アフラ君が燃え尽きました。
「終わり」
残り2本。 どろちゃんは次へ手を伸ばしません。 押しているものがなくなっても、小鳥ちゃんは上がっています。
今度は慣性です。 60キロメートル。
「前に来たところ」
『ここ知ってる』
「うん」
前は、この先へ少し行ったところで止まりました。 今日は違います。
速度がまだ残っています。
70
80
地球側の空気が、薄い青い縁になってきます。 燃焼終了と同時に、座席へ押し付けられていた荷重が消えました。 ベルトだけが、どろちゃんを小鳥ちゃんの中へ置いています。
90
高度計の動きは遅くなってきました。
それでも止まりません。
「あと10」
技師さんたちも、今度は何も言いませんでした。
95
98
99
どろちゃんは数字を見ています。
99.8
99.9
表示が変わりました。
100.0
「あ」
何も起きません。 音もしません。 大気の境目を示す線は見えません。
空の色も、99.9キロメートルのときと同じです。 小鳥ちゃんも壊れません。 ただ、高度計だけが100を越えました。
「100キロ」
『宇宙？』
どろちゃんは窓の外を見ました。 黒い空。 下には地球。
青い縁が、遠くまで続いています。
「人が100キロから宇宙って決めたなら」
少し間を置きます。
「小鳥ちゃん、宇宙に来たよ」
『来た』
技師さんの1人が、やっと声を出しました。
――100キロという線は人が決めたものだ。
「知ってます」
――自然現象の境界じゃない。
「それも知ってます」
どろちゃんは高度計を見たまま続けました。
「でも、百は百です」
それには、誰も反対しませんでした。
＊
小鳥ちゃんは、まだ上がっていました。
105
110
数字はもう、今日の目的を越えています。 この場では最高高度を固定せず、まず安全に得られる記録を積み上げます。
記録計を地上へ持ち帰って補正します。
どろちゃんは、アフラ君の2番にも3番にも触りませんでした。 2本とも残します。
「もう使わない」
――その方がいい。
「帰る分にはいらないものね」
『帰る？』
「まだ上がってる」
それからしばらくして、高度計の動きが止まりました。 120キロメートルを越えています。 細かな数字は覚えません。
記録計の仕事です。
小鳥ちゃんは、一番高いところへ来ました。 前回の61キロメートルよりさらに空気が薄く、空力反応は小さくなっています。 舵を動かしても、飛行機としての反応は出ません。
どろちゃんは今日は遊びませんでした。 前に1度やっています。 地球を見ます。
黒い空を見ます。 小鳥ちゃんの中は静かです。
「100キロって、近かったね」
――61まで行った人間が言うと、そうなる。
「40キロくらいだもの」
――高さだけならな。
「うん」
少しして、高度計が逆へ動き始めました。
「帰ります」
◇ ◇ ◇
落下を始めても、最初は体感できる変化がほとんどありません。 地球の重力が、少しずつ小鳥ちゃんへ速度を戻していきます。
110
100
今度は上から通ります。
『宇宙、終わった？』
「100キロを線にするならね」
『また来る？』
「来ると思う」
答えてから、どろちゃんは計器を見ました。
温度
圧力
姿勢
残ったアフラ君
どれも問題ありません。
90
80
まだ翼は飛行機の翼としてほとんど働きません。
70
地球が少しずつ大きくなります。
60
前回、一番高かったところを通り過ぎました。
「今度は上から来た」
――そうなるな。
50
表面温度の数字が動き始めました。
「空気が戻ってきた」
前回と同じです。 ただし、今日は速度が少し大きい。 どろちゃんは温度と動圧を続けて見ました。
範囲内です。 操縦桿を少し動かします。 最初は鈍い。
もう少し下へ。 空気が濃くなります。 舵が答えます。
翼を少しだけ前へ出しました。
小鳥ちゃんが、また飛行機へ戻り始めます。
＊
その途中で、別の表示が点きました。
「あ」
Нちゃんです。 ずっと下にいます。 小鳥ちゃんと分離したあともしばらく自由落下を続け、10分に低い高度まで降りてからパラグライダーを開きます。
高いところでは空気が薄すぎました。
速度も大きすぎます。
落ちながら待ちます。 空気が戻る。
速度が落ちる。
そこで、収納されていた翼が開き始めました。
翼は段階的に展開します。
細く開く。 空気を入れる。 形ができる。
それから大きく広がります。 Нちゃんが、落下物から飛ぶものへ変わりました。
「開いた」
――左右正常。
「向きは？」
――回収区域へ向いている。
どろちゃんにはまだ見えません。 ずっと下です。
「えんちゃん、帰ってる」
『わたしたちも帰ってる』
「そうだった」
小鳥ちゃんの翼を、もう少し前へ出しました。
◇ ◇ ◇
高度が下がります。
地面が地図ではなくなってきました。
川
森
町
畑
エルレンフェルトの位置も分かります。 その西側。 回収用に空けてある広い草地があります。
「見えるかな」
どろちゃんは目を凝らしました。 最初は分かりませんでした。 やがて、地面の模様の中に、ゆっくり動くものが見えました。
翼です。
この高度では、翼はまだ飛行機の翼として10分な揚力を出していません。 大きな布の翼。 その下にНちゃんがいます。
「あった」
『えんちゃん？』
「えんちゃん」
左右のSRBを付けたНちゃんが、パラグライダーの下でゆっくり旋回しています。 体感としては落下より、機体と一緒に地球へ近づいている感覚でした。 回収地点へ向かっています。
「ちゃんと帰ってる」
――だからパラグライダーにしたかったのか。
「そう」
それ以上は説明しませんでした。 技師さんたちには計器の意味が共有されているので、説明は要りませんでした。 Нちゃんは少し向きを変えました。
草地へ入ります。 地上の回収班が待っています。 小鳥ちゃんの方が高いので、着地する瞬間までは見えませんでした。
少しして、表示が変わります。
Н 帰還
「おかえり」
Нちゃんの仕事は終わりました。
＊
今度は小鳥ちゃんです。
翼をさらに前へ。
速度を落とします。
滑空
旋回
進入
脚
『いつものところ』
「うん」
発進した場所が見えます。 朝にはНちゃんを付けて、5トンを越える姿で立っていました。 今は小鳥ちゃんだけです。
しかも、アフラ君が2本残っています。 ずいぶん軽くなりました。
「速度、少し高い」
――落としてから入ればいい。
「分かってます」
大きく1度回ります。
高度を使います。
風を見ます。 もう1度、進入。 主輪が草へ触れました。
1度
そのまま走ります。 今日は跳ねませんでした。
速度が落ちます。
停止
『着いたよ』
「着いた」
どろちゃんは、すぐには覆いを開けませんでした。
記録計を見ます。
最高高度の表示。 120を越えています。 補正前です。
今日の目的は記録更新より、母機方式と回収手順を実際に成立させることでした。 100キロを越えたこと。 小鳥ちゃんが帰ってきたこと。
Нちゃんも帰ってきたこと。 残ったアフラ君は2本。 全部あります。
覆いを開けました。 地上の空気が入ります。
「やっぱり多い」
――またそれか。
「100キロから帰ってくると、もっと多いです」
どろちゃんは小鳥ちゃんから降りました。 遠くの回収草地には、Нちゃんがいます。 大きなパラグライダーは、もう地面へ下ろされていました。
工場へ戻れば、記録を全部調べます。
左右SRBの燃焼時間
推力差
最大加速度
分離時刻
分離高度
小鳥ちゃんの一番アフラ君
最高高度
帰還時の温度
Нちゃんの回収経路
今日は、まだ数字を1つだけでよいことにしました。
100
前に、六一の横へ書いた数字です。 今度は、届きました。
第21章の小さな説明
【Нちゃん（えんちゃん）】
小鳥ちゃんの下へ取り付ける、2基の大型固体ロケットブースターと中央支持架台を合わせた加速装置です。
上から見た構造がНの字に見えるため、未来側の技師さんたちが文字名の「Эн（エン）」で呼び、どろちゃんが「えんちゃん」と名付けます。
1702年の周囲の人々は、まだそれをロシア語やキリル文字とは認識していません。どろちゃんの頭の中に現れる文字は、これまでどおり「神様の文字」と考えられています。
【SRB】
SRBはSolid Rocket Boosterの略です。本章では未来の航空宇宙技術を知る技師さんたちの用語として、そのまま使います。
Нちゃんの2基は小鳥ちゃんへ直接ぶら下げません。中央架台が小鳥ちゃん下面にぴったり沿い、外したアフラ君の固定部へ同程度の太さの支持材を下から差し込みます。発進時の大きな荷重は、その既存固定部へ伝えます。
上側の留め具は主に浮き上がり、横ずれ、剥離を防ぐためのもので、大きな推力荷重を受け持ちません。
【小鳥ちゃんに残すアフラ君】
前章ではアフラ君を6本搭載しましたが、本章では3本だけを残します。
1本は通常の100キロ飛行でНちゃん分離後の上昇に使用し、2本は残したまま帰還します。
左右SRBの推力差が大きくなった場合には、固定を解除し、残したアフラ君を使って小鳥ちゃんだけがНちゃんから離脱できます。通常推進装置と緊急離脱用推進装置を兼ねる考え方です。
【ピーナッツ由来の固体推進剤】
本作のアフラ君系推進剤は、ピーナッツ由来成分を基材に、酸化剤や結合材などを組み合わせた複合推進剤です。
ピーナッツから得た有機成分を燃料側に使い、神様から得た酸化剤や、そのほかの材料と合わせて固体へ成形します。
現実の複合固体推進剤でも、酸化剤の粒子を樹脂・ゴム状の材料で固め、その高分子材料自身も燃料として働く方式があります。本作はその考え方を下敷きにしていますが、具体的な組成や製造法は設定しません。
【1.25トンの意味】
左右SRBの「各1.25トン」は、推進剤、筒体、ノズルなどを含む1基全体の質量です。
ピーナッツ由来成分、神様製酸化剤、結合材その他をすべて含んだ完成推進剤の総質量です。
左右2基で推進剤は合計約2.5トンです。
【発進時の質量】
小鳥ちゃん本体、どろちゃん、与圧装置、脚などを合わせて約900キログラム。
アフラ君は1本約250キログラムなので、3本搭載した小鳥ちゃんは約1.65トンです。
Нちゃんは推進剤約2.5トンに、2基のケース、ノズル、中央架台、支持材、分離装置、回収装置などを合わせて約3.5トン。
発進時の合計は約5.15トンとします。
【アフラ君系推進剤の性能】
前章までのアフラ君は、1基あたり推進剤約220キログラム、推力約20キロニュートン、燃焼時間約30秒です。
この値から逆算すると、完成推進剤は比推力でおよそ280秒弱に相当する、かなり性能のよい固体推進剤になります。
本章の大型SRBも同じ系統の推進剤として計算します。ピーナッツ由来燃料側成分に加え、酸化剤も神様由来なので、この性能を物語世界の標準値とします。
【最大約4G】
固体ロケットは燃焼中に推進剤を消費して軽くなります。推力を大きく変えなければ、発進直後より燃焼末期の方が加速度は大きくなります。
本章では、左右SRBの燃焼終了直前で搭乗者と機体にかかる軸方向荷重が約4Gになるように設定しています。
小鳥ちゃん自身にSRBの推力を1点で受けさせず、Нちゃんの中央架台と既存のアフラ君固定部を利用して荷重を伝えるのは、このためでもあります。
【空気抵抗】
Нちゃんは左右に細長いSRBを置き、その間の中央架台を小鳥ちゃん下面へ密着させます。外へ大きく張り出す横桁を使わない構成です。
翼も発進時には最大後退位置です。
正確な外形を持たない架空機なので、厳密な空力計算は行わず、本章の概算では発進時の合成機の実効的な空気抵抗を、小鳥ちゃん単体のおよそ1.8倍として扱います。
【100キロと宇宙】
高度100キロメートルは、一般にカーマン・ラインとして宇宙空間との境界に用いられる値です。
カーマン・ラインは便宜上の基準で、大気の終わりを示す物理的な線や壁ではありません。99.9キロメートルから100.0キロメートルへ移った瞬間に、景色や機体へ急な変化が起こることもありません。
本章では、どろちゃんも技師さんたちもそれを理解したうえで、「100キロへ届く」という人間が決めた目標を達成します。
【最高高度の概算】
飛行性能は前章と同じく、鉛直方向だけを見る簡易な1次元モデルで確認しています。
小鳥ちゃん約1.65トン、Нちゃん約3.5トン、左右SRBの完成推進剤各1.25トン、SRB燃焼末期約4G、発進時の空気抵抗を小鳥ちゃん単体の約1.8倍として計算します。
この条件では、左右SRBは約66秒燃焼し、Нちゃん分離時は高度約29キロメートルになります。
その後、小鳥ちゃんのアフラ君を1本だけ30秒使用すると、簡易計算上の最高高度は約130キロメートルです。
実際の3次元飛行では姿勢制御、風、推力ばらつき、空力、分離時の損失などが加わるため、本文では細かな最高高度を断定せず「120キロメートルを越えた」とだけ書きます。
【Нちゃんのパラグライダー回収】
Нちゃんは回収して再使用する設計です。
小鳥ちゃんと分離したあと、高高度ですぐに布の翼を開くのではなく、10分に降下して空気密度と速度が回収に適した範囲へ入ってから展開します。
物語では「パラグライダー」と呼びますが、技術的な性格は操向可能なラムエア式のパラフォイルに近いものです。
単なる丸型パラシュートではなく、自分で回収場所へ向かって帰ってくることが重要です。
【単座の小鳥ちゃん】
小鳥ちゃんは100キロへ行くようになっても単座のままです。
2人乗りにすると与圧区画を大きくする必要があり、与圧構造、酸素、生命維持装置などの重量も増えます。全長約7.5メートルの小型機としての性格を残すため、どろちゃん1人だけが乗ります。
Нちゃんを付けた姿は打上げロケットに近くなりましたが、小鳥ちゃん自身は最後まで、宇宙へ上がって自分の翼で帰ってくる小さなグライダーです。
