SpaceX の宇宙船が黒と銀である理由

今日の早朝、テキサス州の最南端、ボカチカの小さな村の近くに、それほど小さくない宇宙ロケット、スペースXの巨大ロケット「スターシップ」が設置されていた。

朝日が地平線に昇り、ロケットの銀鋼の殻を輝かせながら、スターシップは初めて宇宙に向けて飛び立ちました。 宇宙には届きませんでした。 離陸直後に爆発した。 しかし、それでもSpaceXがさらにStarshipsのプロトタイプを製造し、再試行することを止めることはないだろう。なぜなら、創業者のイーロン・マスク氏は、この同様に巨大なロケットについて非常に大きな計画を持っているからだ。

Starship は世界最大かつ最も強力なロケットであるだけでなく、SpaceX がこれまでに製造したどのロケットとも似ていません。 実際、このロケットは世界中のどのロケットにも似ていません。

以下に示すように、メガロケットは 2 つの段から構成されます。 スーパーヘビー (左端) と呼ばれる第 1 段ロケットブースターは完全に銀色ですが、スターシップと呼ばれる第 2 段宇宙船は半分が銀色、半分が黒です。

このシルバーとブラックの配色は、SpaceX の白い Falcon 9 ロケットや NASA のオレンジと白の Space Launch System とは大きく異なります。

では、なぜSpaceXが派手な仕様を採用したのでしょうか？

Starship のほとんどが銀色の外観は、300 シリーズ ステンレス鋼と呼ばれる非腐食性合金の一種から来ています。 1950年代以来、この材料でロケットが作られたのは初めてだ。

ほとんどのロケット会社が鉄鋼を避ける理由は、鋼鉄が重いためであり、実際のロケットが重ければ重いほど、同じ燃料タンクで宇宙に運べるペイロードが少なくなるからです。

代わりに、ほとんどのロケットの外側フレームは、アルミニウムやチタンなどの耐久性がありながら軽量な金属で作られています。 チタンはロケットの軽量化に優れていますが、価格は鋼鉄の 15 ～ 20 倍も高くなります。

そのため、スペースXは2019年にファルコン9ロケットのチタン製グリッドフィンを溶接鋼製フィンに置き換えた。 しかし、SpaceXが現在ロケットにチタンではなく鋼鉄を採用している理由はコストだけではない。

材料科学の専門家によると、鋼はチタンよりも極端な温度条件でよりよく機能します。 これは、打ち上げ時や大気圏突入時のような極度の高温下だけでなく、深宇宙のような極度の寒さの両方を意味します。

そして、スターシップの使命は最終的に人類を月と火星に送り届けることであり、宇宙船を華氏マイナス455度（摂氏マイナス270度）もの低温にさらすことで、ほとんどのロケット素材が弱く、脆くなり、亀裂が入りやすくなる可能性があるため、これは重要である。または休憩します。

一方、ステンレス鋼はこの極低温で実際に強度が高まるため、深宇宙旅行に最適です。

さらに、南カリフォルニア大学の宇宙航行学教授マイク・グラントマン氏はインサイダーに対し、「腐食を防ぐためにはステンレス鋼の使用が不可欠である。車両の外板は大気中を動力で上昇する際に動的荷重を受けるため、構造強度が低下する」と語った。素材も重要です。さらに、価格も重要です。」

スターシップには、NASA のスペースシャトルと同様に黒い腹部があり、同様の理由もあります。

黒はシリカ製の一連の耐熱六角形タイルで、宇宙船が地球の大気圏に再突入する際の灼熱の温度から宇宙船を保護するように設計されています。

SpaceXの創設者兼CEOのイーロン・マスクが2019年3月にTwitterに投稿したこのビデオでは、複数の火炎放射器で動作しているこれらのタイルのクローズアップを見ることができます。

スターシップのタイルとスペースシャトルのタイルの違いの 1 つは、その六角形の形状です。 シャトルのタイルは正方形でした。

ツイッターユーザーがタイルの異常な形状について質問したとき、マスク氏は六角形のタイルは「隙間を通って高温のガスが加速する真っ直ぐな経路がない」と答えた。

言い換えれば、再突入時に宇宙船が過熱して爆発するのを防ぐための追加の措置だ。

理由は簡単、コストがかかるからです。

白は可視スペクトルのすべての色の中で熱の吸収が最も少なく、ロケットをできるだけ低温に保つのに役立ちます。 ロケット燃料は通常、華氏マイナス 297 度から華氏 -432 度の温度に保つ必要があるため、これは重要です。

そのため、ロケットが発射台の明るい太陽の下で数時間または数日間焼き続ける場合、色が白い場合は冷却を保つ方がコストが安くなります。 これはシルバーにも当てはまる可能性があり、調査によると、シルバーの車は黒い車よりも車内が涼しいことがわかりました。

SpaceXは、それが銀色のStarshipロケットの理由であるかどうかについてはコメントしていない。 しかし、ロケットを白く塗装する必要がなく、自然な鋼の色を維持できれば、塗料のコストを節約できるだけでなく、塗料は重いため、最終的により軽いロケットが得られることは理にかなっています。

「色を含む吸収特性と放射特性は常に受動的な熱制御に役割を果たします」とグラントマン氏は述べた。 ただし、熱管理に関しては、白は銀よりもさらに優れています。

スターシップの銀と黒の外観についてスペースXが明確に説明しているにもかかわらず、おそらくそれはロケットを軽くて安全に保つためであり、単なる見世物ではない。

最近、ワシントンD.C.での会議で、SpaceXの社長兼最高執行責任者（COO）のグウィン・ショットウェル氏は「本当の目標は発射台を爆破しないことだ。それが成功だ」と語った。

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