巨大レールガンで宇宙船を打ち上げる計画が中国で進められている
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中国では近い将来電磁の力で弾丸のように宇宙船が打ち上げられるようになるかもしれない。現在、極超音速飛行機を宇宙に打ち上げるため巨大なレールガンの開発を計画中なのだという。
宇宙船をレールガンで打ち上げるというアイデアはとても魅力的だ。なにしろ現在のロケットときたら打ち上げ用の燃料と、その燃料を運ぶための燃料と、燃料の燃料を運ぶための燃料が必要で、あまり効率的とは言えないからだ。
打ち上げに必要なシステムは地上に残し、機体自体はできるだけ軽くする方がずっと理にかなっているのだが、ロケット発射用レールガンの実現は、かなり野心的なプロジェクトであるようだ。
・宇宙船を打ち上げるための巨大レールガンの開発
開発が進められている打ち上げ専用レールガンは宇宙船をマッハ1.6、あるいはマッハ5まで加速させるという。
空中に射出された宇宙船は、その勢いを利用して自前のロケットエンジンで軌道速度まで加速する。
打ち上げ専用レールガンを開発するのは、中国航天科技集団（CASIC）で、山西省大同市には全長2kmの試作機が建設されているという。
それは密閉された真空（おそらく空気抵抗をなくすため）のトンネルのようなもので、現時点で時速1000kmまで加速できる。将来的にはさらに5倍にまでスピードアップされるという。
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・レールガンで宇宙船は打ち上げ可能なのか？
電磁式のカタパルトで宇宙船を射出するというアイデア自体はシンプルなものだ。だがこれを実際に作るのは技術的にかなり野心的なことかもしれない。
なにしろレールガン自体のほか、その制御システムから動力、それを構成する部品の製造方法まで、あらゆる面で技術的なチャレンジのオンパレードなのだ。
たとえば、乗客を乗せた機体をマッハ1.6まで加速させるには、レールガンの全長は少なくとも8kmは必要になる。マッハ5を目指すのならば、もっと長い。
しかもそれはただのトンネルではない。そこに備え付けられる大量の電磁石は、極低温で冷却しなければならないし、おそらく史上最大の真空チャンバーとなる密閉されたチューブは、真空を維持するために巨大なポンプが必要になる。
と同時に、密閉された真空チューブから超音速で宇宙船を射出するための特別なエアロックがも不可欠だ。・膨大な電力をどうやって確保するのか？
この巨大なシステムを駆動するエネルギーを供給する方法も問題だ。
米海軍が保有するジェラルド・R・フォード級原子力空母は電磁式カタパルトを121メガジュールで動かし、戦闘機を時速241kmまで加速させる。
121メガジュールは33.6kWhに相当するが、これは日本の家庭の平均的な電気使用量（6～15kWh）の2～5日分にあたる。
もしも同等の質量をマッハ5まで加速させるなら、中国のレールガンは5万メガジュールという途方もない電力が必要になる。だが、現在想定される宇宙船の重量は、少なくともその10倍以上だ。
となると、打ち上げ専用レールガンを動かすには、毎秒1ギガジュールを発電する原子力発電所と、それをためて、必要に応じて放出するコンデンサーが必要になる。
これまで世界最強のコンデンサーバンクは、ドレスデン強磁場研究所にあるもので、50メガジュールに対応する。中国のレールガンに必要なのは、その1000倍も高性能な代物だ。
これらの実現には、現在のエンジニアリングの基礎技術を大きく進歩させたうえで、それらの装置を実際に製造するまったく新しい産業インフラを準備せねばならない。
そしてここまでの話に、レールガンの全サブシステムをリアルタイムで制御するセンサーやコンピューター・システムは含まれていない。
中国側はレールガンが完成すれば、軌道への打ち上げコストを1kgあたり60ドル（約9000円）まで削減できると主張している。スペースX社の3000ドル（45万円）/kgと比較しても圧倒的に安い。
果たして本当に実現するのだろうか？あと数年後にその結論はでることだろう。
References:China plans to build a giant rail gun to launch hypersonic planes into space, making Nasa’s dream come true | South China Morning Post / China is building a railgun that can hurl crewed spacecraft into orbit / written by hiroching / edited by / parumo
追記（2024/03/23）誤字を訂正して再送します。
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