超低軌道が新フロンティアへ 世界初の吸気式推進試験へ

スペインの宇宙企業Kreios Spaceが、大気をエネルギー源とする新型衛星推進システムの軌道実証を計画している。この「空気呼吸型電気推進」（ABEP）技術は、地球の大気圏から取り込んだ空気を加熱・イオン化して推力を生成するもので、従来の化学燃料に依存しない推進手段として期待されている。同社はリトアニアの衛星機製造企業Kongsberg NanoAvionicsと提携し、2027年を目処に最初のミッションを実施する計画を明らかにした。

大気圏内での衛星運用は、これまで極めて限定的だった。従来のLEO（低軌道）衛星は高度100〜1200マイルで運用されるが、この高度であれば大気の影響がほぼ無視できるため、搭載した化学燃料で数回の軌道修正を行うだけで、衛星の存続期間を通して軌道を維持できた。高度60〜250マイルの「超低軌道」（VLEO）では状況が全く異なる。この領域にはまだ大気が存在し、衛星に継続的な抵抗を与える。衛星が軌道を維持するには、常時あるいはほぼ常時推力が必要になるため、従来の化学燃料では運用期間が極めて短くなってしまう。ABEP技術は、周囲の大気そのものを推進剤として活用することで、搭載燃料を大幅に削減し、衛星の長期運用を初めて可能にする手段として機能する。

VLEOが新たな運用領域として注目される理由は複数ある。より低い高度から地球を観測することで、従来のLEO衛星よりも高い解像度の画像を取得できる。衛星通信についても、より近い位置からの信号送受信により、品質と応答性が向上する。同時に、LEOは数千機ものSpaceX Starlink衛星など、膨大な数の衛星で既に過密化しており、新規参入の障壁が高まっている。これに対しVLEOは現在のところ利用者が限定的で、運用の自由度が大きい。この新しい軌道領域の開拓は、観測・通信衛星を中心に、国際的な開発競争を促す可能性を持つと考えられる。

日本の部品・装置・素材メーカーにとって、このVLEO運用の本格化は複数の意味を持つ。VLEOという環境は、現在のLEO運用よりも過酷である。より低い高度での飛行は、大気との接触による摩擦熱と酸化環境にさらされることを意味し、衛星の外装材料や熱制御システムには、これまで以上の耐久性と信頼性が求められると考えられる。また、ABEP推進システム自体や、それを搭載する衛星バスの各種制御・通信部品、センサーユニット、電源管理システムなど、新たな分野での部品需要が生まれる可能性がある。これらの部品の実用化には、宇宙環境での動作実績を積み重ねることが不可欠であり、実証段階から実用化への道のりには時間を要する。しかし国内の関連業界が技術動向を注視し、先制的に開発・検証を進めることは、将来の競争力確保につながるだろう。

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