SpaceXの超大型ロケット「Falcon Heavy」に強力なエンジンではなく27基の小型エンジンを搭載した理由とは

2018年2月6日(火)に打ち上げに成功したSpaceXの「Falcon Heavy」は3基のブースターを使って、地球の重力圏を脱出する推力を得ていますが、1基のブースターには9基の小型エンジンを搭載しています。つまり、計27基のエンジンを正しくコントロールして、打ち上げを成功させていました。過去の歴史をさかのぼってみても、「Falcon Heavy」以外に10基以上のエンジンを搭載したロケットの打ち上げが成功したことはなく、前人未到の記録であることがわかります。なぜ、「Falcon Heavy」が複雑な設計方針を採用したのか、その理由について、SpaceXのCEOであるイーロン・マスク氏が語っています。

Musk explains why SpaceX prefers clusters of small engines | Ars Technica
https://arstechnica.com/science/2018/02/musks-inspiration-for-27-engines-modern-computer-clusters/

過去に9基以上のエンジンを搭載して、打ち上げに成功したロケットはSpaceXの「Falcon 9」とRocket Labの「Electron」の2つだけです。したがって、「Falcon Heavy」の27基のエンジンをコントロールして打ち上げに成功したという実績は、今後のロケット開発をより前進させることになると予想されます。1969年～1972年にかけてソビエトでは30基のエンジンを使った「N-1」の打ち上げを何度も試み、全て失敗に終わった事実があります。

マスク氏は、「N-1ロケットの失敗があったにも関わらず、エンジンをたくさん積むことに恐れはなかったのですか？」との質問に対して、「恐れなどはありません。N-1の失敗は、主にアビオニクスのトラブルで、エンジンで火災があったと記憶しています」と答えており、50年の月日が経過した現在において、「SpaceXであれば、もっとうまくいく」と確信があったようです。

マスク氏は9基のエンジンを搭載した「Falcon 9」ロケットを開発したことにより、より大型のロケットを地球の重力圏から脱出させるため、エンジンを27基まで拡張する方針を打ち出しました。「なぜ1台のエンジンを強力にするのではなく、拡張することにしたのか」については、マスク氏がコンピューターシステムを例に出して説明しています。

「GoogleやAmazonの場合、コンピューターの故障などで数が減っても、サービスの内容やパフォーマンス、レスポンスにほとんど影響しません。これは、多数の小型コンピュータで実現しているからです。つまり、メインフレームのような1台の大型マシンを使うレガシーなアプローチでは、『マシンの故障＝システム停止』となってしまうのです」

By R. Crap Mariner

マスク氏によると、「多数の小型コンピュータを使用してシステムを作り上げた場合、ハイパフォーマンスのコンピューターを使用するよりも、より効率的で、手っ取り早く作り上げることができるので、とてもスマートです。これはロケットエンジンについても同じことが言えます。つまり、冗長性のない強力なエンジン1台を時間をかけて作るより、小型エンジンをたくさん使用して、冗長性のある同規模の強力なエンジンを作りあげる方が、コストパフォーマンスも高いのです」と語っています。実際、「Falcon Heavy」は最大6基のエンジンが故障しても、打ち上げ可能な設計となっているとのこと。

「Falcon Heavy」の成功は、SpaceXが次に用意しているさらに大型のロケット「Big Falcon Rocket」(BFR)の成功にもつながります。現在、BFRはSpaceXの本社があるカリフォルニア州のホーソーンで開発中とのこと。BFR用に開発されているブースターには、「Falcon Heavy」より4つ多い、合計31基のエンジンが搭載される予定です。さらにエンジン1基あたりの海面推力は「Falcon Heavy」の2倍の性能になっています。このBFRの打ち上げが成功すれば、よりパワフルなロケットが登場するということになります。