Vulcan Centaur
United Launch Alliance次世代ロケット
1 概要
Vulcan Centaurは、United Launch Alliance（ULA）が開発した次世代中型ロケットであり (1)、Atlas VとDelta IV Heavyの後継機である。
基本情報: - 製造: United Launch Alliance (ULA) - 初打上げ: 2024年1月8日 - 認証取得: 2025年3月26日（米国宇宙軍NSSL認証） - 状態: 運用中 - ペイロード能力（LEO）: 27,200 kg - ペイロード能力（GTO）: 15,500 kg
技術的特徴: - 🔵 BE-4メタンエンジン（Blue Origin製、米国初の軌道打上げメタンロケット） - 🚀 Centaur V上段（60年以上の実績を持つCentaur技術の最新版） - ♻️ SMART再使用計画（エンジンモジュール回収） - 🎖️ 米国国家安全保障打上げ（NSSL）認証 - 🔧 モジュラーSRB構成（0-6基、ミッション最適化）
市場ポジション: Atlas V後継、政府・軍事・商業打上げ市場
2 基本仕様
2.1 寸法・質量
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 全高 | 61.6 m（202 ft） |
| 直径 | 5.4 m（17.7 ft） |
| 打上げ時質量 | 約546,000 kg（1,200,000 lb、構成により変動） |
| 段数 | 2段 |
| 固体ブースター | 0-6基（モジュラー構成） |
比較: - Atlas V: 58.3m高、3.8m直径（Vulcanはより大型） - Delta IV Heavy: 72m高、5m直径（Vulcanはやや小型）
2.2 ペイロード能力
| 軌道 | ペイロード質量 | SRB構成 |
|---|---|---|
| LEO | 27,200 kg | 6基SRB |
| GTO | 15,500 kg | 6基SRB |
| GTO | 7,200 kg | 0基SRB |
モジュラー設計: ミッションに応じてSRB 0-6基を選択、コスト最適化
3 推進システム
3.1 第1段: BE-4メタンエンジン
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| エンジン名 | BE-4（Blue Engine 4） |
| 製造 | Blue Origin |
| エンジン数 | 2基 |
| 推進剤 | LOX/メタン（液体酸素/液化天然ガス） |
| エンジンサイクル | 酸素リッチ段階燃焼サイクル |
| 海面推力 | 2,447 kN/基 × 2基 = 4,894 kN（1,100,000 lbf） |
| 真空推力 | 2,578 kN/基（579,500 lbf） |
革新性: 米国初の軌道打上げメタンロケット
BE-4の特徴: - Blue Origin製（New Glennと共通エンジン） - 酸素リッチ段階燃焼サイクル（高効率） - メタン推進剤（RP-1より環境負荷低、再使用に有利）
3.2 第2段: Centaur V
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| エンジン名 | RL10C-X |
| エンジン数 | 2基 |
| 推進剤 | LOX/LH₂（液体酸素/液体水素） |
| 真空推力 | 106.8 kN/基 × 2基 = 213.6 kN |
| 比推力 | 450秒（真空） |
| 再点火能力 | あり（複数回） |
Centaur遺産: - Centaur技術は1963年以来60年以上の実績 - 総打上げ250回以上 - 高エネルギー上段として世界最高レベルの信頼性
3.3 固体ブースター（GEM 63XL）
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 名称 | GEM 63XL（Graphite Epoxy Motor） |
| 製造 | Northrop Grumman |
| 構成 | 0-6基（モジュラー） |
| 推進剤 | 固体 |
| 推力 | 2,034 kN/基 |
4 United Launch Alliance（ULA）の歴史
4.1 ULA設立（2006年）
2006年12月1日: Boeing と Lockheed Martin の合弁企業として設立 (2): - 設立経緯: 2005年5月に提案、2006年12月に取引完了 - 目的: 米国政府向け打上げサービスの統合 - 統合対象: Boeing Delta ロケット + Lockheed Martin Atlas ロケット - 初打上げ: 2006年12月14日（Delta II、Vandenberg、NRO衛星USA-193）
設立背景: - EELV競争: Evolved Expendable Launch Vehicle プログラムで両社が長年競合 - 不採算: DoD市場での競争により両社とも宇宙打上げ事業が不採算化 - 統合決定: 効率化とコスト削減のため合弁会社設立
所有構造: Boeing 50% / Lockheed Martin 50% の均等出資
4.2 ロケットラインナップ移行
| ロケット | 運用期間 | 総打上げ | 状態 | 継承元 |
|---|---|---|---|---|
| Delta II | 1989-2018年 | 155回 | 退役 | Boeing |
| Delta IV Medium | 2002-2019年 | 29回 | 退役 | Boeing |
| Delta IV Heavy | 2004-2024年 | 16回 | 2024年退役 | Boeing |
| Atlas V | 2002-2029年予定 | 100回以上 | 段階的退役 | Lockheed Martin |
| Vulcan Centaur | 2024年- | 運用中 | 現役 | ULA新開発 |
移行の理由: Delta IV Heavy は1回4億ドル超の高コスト、Atlas V はロシアRD-180依存
5 開発背景
5.1 Atlas V後継の必要性
政治的要因: - RD-180ロシア依存: Atlas VはロシアRD-180エンジン使用 - 2014年ウクライナ危機: ロシア依存リスク認識 - 議会命令: ロシアエンジン依存排除、完全米国製ロケット要求
商業的要因: - SpaceX Falcon 9の再使用による低コスト化 - Delta IV Heavyの高コスト（4億ドル超/回） - 競争力維持の必要性
結果: 2014年Vulcan開発開始決定
5.2 開発タイムライン
| 年 | 出来事 |
|---|---|
| 2014年4月 | Vulcan計画発表 |
| 2014年9月 | BE-4エンジン選定発表（Blue Origin） |
| 2019年 | 初打上げ予定（当初） |
| 2020年代初頭 | BE-4エンジン開発遅延による延期 |
| 2023年6月 | BE-4エンジン試験中爆発事故 |
| 2024年1月8日 | 初打上げ成功（Cert-1） |
| 2024年10月4日 | 2回目打上げ成功（Cert-2） |
| 2025年3月26日 | NSSL認証取得 |
6 BE-4エンジン開発の遅延
6.1 開発遅延の経緯
当初計画 (3): - 2014年: ULA、Blue OriginのBE-4エンジン選定 - 2017年: BE-4がフライト準備完了予定（当初） - 実際: 2023年末まで納入遅延（約6年遅延）
遅延の主な原因: 1. ターボポンプ問題（2020年）: 75,000馬力ターボポンプの技術的課題 2. 試験中爆発（2023年6月30日）(4): BE-4エンジンが試験開始10秒で爆発、試験台損傷 3. 品質管理: Blue Originの製造プロセス最適化に時間要
ULA CEO Tory Brunoのコメント: - 「BE-4の課題は現実だが、エンジンは前進している」 - 2023年爆発後: 「初打上げ用エンジンは既に飛行承認済み、影響なし」
6.2 初打上げへの影響
打上げ延期履歴: | 年 | 予定 | |:—|:—–| | 2019年 | 当初予定 | | 2020年 | 2022年に延期（BE-4問題） | | 2022年 | 2023年に延期 | | 2024年1月8日 | 実際の初打上げ（予定より5年遅延） |
2024年初打上げ成功: - BE-4エンジンは完璧に動作 - 月軌道への投入成功（Peregrine Mission One）
7 製造施設
7.1 Decatur製造工場（アラバマ州）
施設概要 (5): - 所在地: Decatur、アラバマ州 - 面積: 240万平方フィート（約22万平方メートル） - 称号: 西半球最大のロケット工場 - 拡張: 3億ドル以上投資、従来190万平方フィートから拡張
生産能力: - 従来: Atlas V、Delta IV組立 - 現在: Vulcan Centaur組立・生産 - 目標: 年間打上げ頻度ほぼ倍増（年24回目標）
製造プロセス: - オルソグリッド構造: アルミニウムパネルをミル加工、燃料タンク製造 - 高度自動溶接: より強固な溶接、軽量構造実現 - 第1段・第2段統合: Decaturで全段階組立
雇用: 熟練技術者数百名
7.2 Blue Origin BE-4工場（ハンツビル、アラバマ州）
施設概要: - 所在地: Huntsville、アラバマ州（Decatur近隣） - 投資額: 2億ドル - 用途: BE-4エンジン製造 - 稼働: 2020年3月オープン
アラバマ州の宇宙産業クラスター: ULA Decatur工場とBlue Origin Huntsville工場が近接、連携
8 コスト・価格分析
8.1 打上げ価格
政府契約価格 (6): - NSSL契約: 約1億1,200万ドル/打上げ - 比較: SpaceX Falcon 9（政府契約）約6,700万ドル
商業打上げ価格: - ULAは基本価格非公開 - 推定: 1億1,000万-1億5,000万ドル/打上げ（構成により変動）
8.2 Amazon Kuiper契約の影響
2022年4月: Amazon、ULAと38回Vulcan打上げ契約 (7): - 契約規模: 数十億ドル（Amazon Project Kuiper全体で100億ドル、83回打上げ） - 各打上げ: Kuiper衛星45機搭載 - 追加: Atlas V 9回打上げも契約済み
価格低減効果: - ULA CEO Tory Bruno: 「Amazon契約により政府打上げ価格が大幅低減」 - 低減幅: 「二桁パーセント」（10%以上） - 理由: 規模の経済、インフラ投資の分散
8.3 経済性
コスト構造: | 項目 | Atlas V | Vulcan Centaur | |:—–|:——–|:—————| | エンジン | RD-180（ロシア） | BE-4（米国Blue Origin） | | エンジンコスト | 約2,500万ドル/基 | 推定1,500-2,000万ドル/基 | | 第2段 | Centaur III | Centaur V（大型化） | | SMART再使用 | なし | 将来実装（20-30%コスト削減） |
9 主要顧客・契約
9.1 米国国家安全保障打上げ（NSSL）
NSSL Phase 2（2020-2027年）(8): - 契約獲得: 2020年8月、ULAが60%、SpaceXが40% - 契約規模: 31億ドル（ULA分） - 期間: 5年間 - 打上げ回数: 約25回（60%相当）
認証取得: - 2025年3月26日: Vulcan、NSSL認証取得（2回の認証飛行後、5ヶ月審査） - 意義: 米国最重要軍事衛星打上げ資格獲得
ミッション例: - GPS衛星 - 軍事偵察衛星（NRO） - 機密ペイロード
9.2 Amazon Project Kuiper
契約内容: - 打上げ回数: 38回（Vulcan）+ 9回（Atlas V）= 47回 - ペイロード: Kuiper衛星 45機/打上げ - 総衛星数: 約2,115機（38回×45機＋Atlas V分） - 目標: 2029年までに半数（1,618機）展開義務
戦略的重要性: - ULA史上最大の商業契約 - 打上げ頻度大幅向上（年24回目標達成の鍵） - 政府打上げコスト低減の原動力
9.3 商業衛星打上げ
通信衛星: 静止軌道商業通信衛星 深宇宙探査: NASA惑星探査機
9.4 総合統計（2025年時点）
| 項目 | 数値 |
|---|---|
| 総打上げ回数 | 3回 |
| 完全成功 | 3回 |
| 成功率 | 100% |
| 年間打上げ（2024年） | 2回 |
| 年間打上げ（2025年） | 3-5回（推定） |
| 目標打上げ頻度 | 24回/年（2025年後半以降、月2回ペース） |
9.5 詳細ミッション履歴
Cert-1（2024年1月8日）- 初打上げ
ミッション名: Cert-1（Certification Flight 1） 日時: 2024年1月8日 02:18 UTC 射場: Cape Canaveral SLC-41
ペイロード (9): - Peregrine Mission One: Astrobotic社の月着陸機 - 質量: 約1,800 kg - 目的: 月面着陸（商業月探査）
結果: - ✅ 完全成功 - BE-4エンジン: 完璧な動作 - Centaur V: 月軌道投入軌道に投入成功 - 歴史的意義: 米国初の軌道打上げメタンロケット成功
Peregrine着陸機の運命: 推進剤漏れにより月面着陸失敗、地球大気圏再突入（ロケット自体は成功）
Cert-2（2024年10月4日）- 認証飛行2回目
ミッション名: Cert-2（Certification Flight 2） 日時: 2024年10月4日 06:25 UTC 射場: Cape Canaveral SLC-41
ペイロード: - Dream Chaser質量シミュレーター: Sierra Space Dream Chaser宇宙船の質量模擬 - Centaur V実証試験: 長時間滞在、再点火試験
結果: - ✅ 完全成功 - Centaur V長時間ミッション実証 - 複数回エンジン再点火成功 - NSSL認証要件: 2回の成功飛行達成
NSSL認証審査: 2024年10月～2025年3月（5ヶ月審査）
2025年以降のミッション
| 日付 | ミッション | ペイロード | 顧客 |
|---|---|---|---|
| 2025年Q1 | USSF-106 | 機密衛星 | 米国宇宙軍（初NSSL） |
| 2025年Q2 | ViaSat-3 | 通信衛星 | Viasat（商業） |
| 2025年Q3-Q4 | Project Kuiper（複数回） | Kuiper衛星45機×複数 | Amazon |
打上げ頻度計画: 2025年に5-8回、2026年以降年間24回目標
10 SMART再使用計画
SMART（Sensible Modular Autonomous Return Technology）は、Vulcanのエンジンモジュール回収計画である。
10.1 SMART概要
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| 回収対象 | エンジンモジュール（BE-4エンジン2基 + 構造） |
| 回収方式 | 耐熱シールド、パラシュート、ヘリコプター空中キャッチ |
| 目標 | エンジン再使用によるコスト削減 |
| 状態 | 開発中、将来実装予定 |
10.2 SMART vs Falcon 9再使用
| 項目 | Falcon 9 | Vulcan SMART |
|---|---|---|
| 回収対象 | 第1段全体 | エンジンモジュールのみ |
| 回収方式 | 垂直着陸 | ヘリコプター空中キャッチ |
| 推進剤ペナルティ | 大（着陸燃料必要） | 小（パラシュート降下） |
| 整備要件 | 第1段全体 | エンジンのみ |
利点: Falcon 9より推進剤ペナルティ小、ペイロード能力維持 課題: ヘリコプター空中キャッチの技術的難易度
11 運用射場
12 主要ミッション
12.1 米国国家安全保障打上げ（NSSL）
NSSL: National Security Space Launch
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| 認証日 | 2025年3月26日 |
| 契約 | 米国宇宙軍との複数年契約 |
| ミッション | 軍事偵察衛星、GPS衛星、機密ペイロード |
| 競合 | SpaceX Falcon 9/Heavy |
戦略的重要性: 米国の国家安全保障打上げの2社体制（SpaceX、ULA）
12.2 商業打上げ
Amazon Project Kuiper: 衛星コンステレーション打上げ契約 通信衛星: 静止軌道商業衛星 深宇宙探査: 惑星探査機
13 技術的優位性
13.1 BE-4メタンエンジン
メタン推進剤の利点: - RP-1より環境負荷低（すす生成少） - 再使用に有利（エンジン内部の炭化堆積少） - 液体水素より密度高（タンク小型化） - 火星での現地資源利用可能性（将来）
13.2 Centaur V上段
60年の実績: Centaur技術は1963年以来、250回以上の打上げ実績
Centaur Vの改良: - タンク容積増（54,400 kg推進剤） - RL10C-Xエンジン2基（従来1基） - 長時間ミッション対応
14 競合・市場ポジション
14.1 競合ロケット比較
| ロケット | LEO能力 | GTO能力 | 価格 | 再使用 | 製造 |
|---|---|---|---|---|---|
| Vulcan Centaur | 27.2 t | 15.5 t | $112M | 🔄SMART（開発中） | ULA |
| Falcon 9 | 22.8 t | 8.3 t | $67M | ✅（第1段） | SpaceX |
| Falcon Heavy | 63.8 t | 26.7 t | $97M | ✅（サイドブースター） | SpaceX |
| Ariane 6 | 21.6 t | 11.5 t | $75-115M | ❌ | Arianespace |
| New Glenn | 45 t | 13 t | 未発表 | ✅（第1段、計画） | Blue Origin |
14.2 市場分析
Vulcanの市場ポジション: - 中型～重量級打上げ: LEO 27トンクラス - GTO専門性: 15.5トンGTO能力（通信衛星市場） - 政府契約重視: NSSL 60%シェア、信頼性・安全保障重視 - 商業市場: Amazon Kuiper 38回契約（史上最大級）
競争優位性: 1. NSSL認証: 米国軍事衛星打上げ資格（SpaceXと2社体制） 2. Centaur V実績: 60年の信頼性、高エネルギー上段 3. モジュラー設計: SRB 0-6基でミッション最適化 4. 完全米国製: ロシア依存ゼロ（BE-4はBlue Origin製）
SpaceX Falcon 9との競合: - Falcon 9優位点: 低価格（$67M）、実証済み再使用、高頻度打上げ（年100回以上） - Vulcan優位点: GTO能力高い、NSSL 60%シェア、Centaur V高エネルギー上段、政府信頼性
14.3 市場規模
2025-2030年予測: - NSSL市場: 年間10-15回打上げ、Phase 3でも継続 - 商業GTO: 年間5-10回打上げ（通信衛星） - Amazon Kuiper: 年間8-12回打上げ（2025-2028年） - Vulcan目標: 年間24回打上げ（市場シェア20-30%）
15 環境面での優位性
15.1 メタン推進剤の環境負荷
BE-4メタンエンジンの環境メリット: - すす生成減: RP-1ケロシンと比較してカーボン堆積が大幅に少ない - 大気汚染低: 燃焼生成物は主にCO₂とH₂O（ケロシンより有害物質少） - 再使用に有利: エンジン内部の汚染が少なく、整備コスト削減
RP-1 vs メタン比較: | 推進剤 | すす生成 | 整備難易度 | 再使用性 | 環境負荷 | |:——|:——–|:———-|:——–|:——–| | メタン（BE-4） | 低 | 低 | 高 | 低 | | RP-1（Falcon 9） | 高 | 高 | 中 | 中 |
15.2 Centaur V水素推進剤
液体水素の特性: - 最高比推力: 450秒（全ロケット推進剤中最高効率） - クリーン燃焼: 燃焼生成物はH₂Oのみ、CO₂排出ゼロ - 高エネルギー上段: 深宇宙ミッションに最適
環境面での総合評価: Vulcan Centaurは第1段メタン+第2段水素の組み合わせで環境負荷を最小化
16 将来展望
16.1 打上げ頻度向上
現状: 年間3-5回 目標: 年間24回（月2回ペース、2025年後半以降）
16.2 SMART再使用実装
計画: エンジンモジュール回収実証 時期: 2026-2027年頃 効果: 打上げコスト約20-30%削減見込み
16.3 Atlas V完全代替
Atlas V退役: 2029年予定 Vulcanへの移行: 段階的に全ミッションをVulcanへ移管