Ｈ−IIロケット及びＭ−Ｖロケットの開発について

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第９　Ｈ−IIロケット及びＭ−Ｖロケットの開発について

１　我が国のロケットの開発体制

　我が国は、宇宙開発の意義及び内外の情勢を踏まえつつ、内閣総理大臣の諮問機関である 宇宙開発委員会が定めた宇宙開発政策大綱（平成８年１月改訂。以下「大綱」という。）に定められた基本方針により、平和目的に限り、宇宙開発を進めている。
　そして、宇宙開発の重点活動の１つであるロケットの開発に当たっては、大綱及び大綱に沿って宇宙開発委員会が定める各年度の宇宙開発計画に基づいて実施されており、Ｈ系ロケットについては宇宙開発事業団（以下「事業団」という。）、Ｍ系ロケットについては文部省宇宙科学研究所（以下「研究所」という。）がそれぞれ中心となって進められている。

２　検査の背景

（ロケットの打上げ失敗）

　事業団が開発してきたＨ−IIロケットは、これまで５回打上げに成功していたが、平成１０年２月、１１年１１月の打上げは、いずれもエンジンの不具合により失敗している。また、研究所が開発してきたＭ−Ｖロケットは、これまで２回打上げに成功していたが、１２年２月の打上げは、ロケットモータの不具合により失敗している。
　そして、これらの打上げの失敗により、搭載されていた各人工衛星を所定の軌道に投入できない結果となった。

（本院の検査の経緯）

　ロケットの開発には多額の資金が投じられていて、搭載される人工衛星の開発費等も含めると、その費用は極めて高額なものとなる。また、ロケットの開発は、我が国が宇宙活動を自在に展開していくための基本であり、これまでの開発で培った技術力を更に発展させる必要があるとされている。
　このような状況の中でロケットの打上げが連続して失敗したことは、その開発技術の信頼性を揺るがせる事態であり、宇宙開発事業の今後の展開等に対する影響が大きいことから、本院は、Ｈ−IIロケット及びＭ−Ｖロケットの開発について、重点的に検査することとした。
　それぞれの検査の状況を示すと次のとおりである。

〔１〕　Ｈ−IIロケットの開発について

１　Ｈ−IIロケット開発の概要

（Ｈ−IIロケットの開発経緯）

　事業団では、大綱に沿った各年度の宇宙開発計画に基づいて、人工衛星及び人工衛星打上げ用ロケットの開発、打上げ等を実施している。そして、その事業費の大部分は国からの出資金で賄われている。
　事業団は、１９９０年代における大型の人工衛星打上げ需要に対応することを目的として大型で高性能なＨ−IIロケットを開発してきた。
　Ｈ−IIロケットは、高度３６，０００ｋｍの静止軌道上に２ｔ級（高度２５０ｋｍの円軌道上では１０ｔ級）の大型人工衛星を打ち上げる能力を持つ全長約５０ｍ、重量約２６０ｔの２段式ロケットである。そして、第１段エンジン及び第２段エンジンとして、いずれも液体酸素と液体水素が推進薬のＬＥ−７エンジン及びＬＥ−５Ａエンジン（８号機はＬＥ−５Ｂエンジン）をそれぞれ使用するとともに、第１段エンジンの打上げ能力を補うため２基の固体ロケットブースタを使用している（参考図１参照） 。

（参考図１）

　Ｈ−IIロケットは、昭和５９年度に宇宙開発委員会において、我が国の自主技術により開発すること、Ｈ−Ｉロケットなどの開発技術を最大限に活用して早期の開発とコストの低減を図ること、などを基本方針として、ロケットの基本構成、目標性能及び開発計画が決定されている。これに基づき、事業団では、６０年度にシステム設計及びエンジン、機体、衛星フェアリング、誘導制御系等の開発基礎試験に着手し、６１年度から開発を進めてきた。当初の開発計画では、試験機１号機の打上げは平成３年度を目標としていたが、ＬＥ−７エンジンの主要な構成部分である液体水素ターボポンプの開発が遅れるなどしたため、その打上げは５年度（６年２月）にずれ込んだ。
　Ｈ−IIロケットは、この試験機１号機を含め８機打ち上げる予定で開発されてきたが、現在までに７機を打ち上げて開発を終了している。その打上げ実績は表１のとおりとなっていて、試験機１号機以降５回までは打上げに成功していたが、６回目、７回目と２回連続して失敗し、残る１機（７号機）は開発を中止している。

（Ｈ−IIロケットの開発体制）

　我が国の宇宙開発は、宇宙開発委員会、事業団、製作会社等それぞれの役割分担により実施されている。
　宇宙開発委員会は、我が国の宇宙開発に関する重要政策等について企画、審議、決定を行い、宇宙開発の長期的、基本的な指針となる大綱及び大綱に沿った各年度の宇宙開発計画の作成のほか、ロケットの打上げ失敗等があった場合には、その原因究明について調査審議し、その結果を報告している。
　事業団は、宇宙開発計画に基づき、宇宙開発委員会及び行政庁の指導・監督の下に、人工衛星、ロケットなどの開発について開発計画や技術仕様を定めたり、開発の各段階で評価及び設計審査を行ったり、製作会社間の技術調整等を実施したりしている。ただし、試作・試験、実機の設計・製作等については製作会社に委ねている。
　そして、製作会社についてみると、Ｈ−IIロケットは、主要部分である機体及びエンジンの製作と全体の取りまとめは三菱重工業株式会社が、エンジンに推進薬を供給するターボポンプの製作は石川島播磨重工業株式会社が、固体ロケットブースタの製作は日産自動車株式会社が行うなど、数会社により製作が分担されている。

（Ｈ−IIＡロケットの開発）

　大綱においては、Ｈ−IIロケットの開発後、その開発成果を的確に反映させつつ宇宙ステーションへの補給等２１世紀に向けて多様な需要に応えられる輸送手段として、高い打上げ能力を持ち、大幅なコストの低減が可能なＨ−IIＡロケットの開発を行うこととしている。事業団では、これに基づき、現在、Ｈ−IIＡロケットの開発を進めている。
　Ｈ−IIＡロケットの開発は、衛星システムの利用による高度情報通信社会を支える重要なシステムの構築、地球科学の推進や地球環境の保全等に対する貢献の可能性、多様な分野での宇宙技術による新技術の創出に向けての貢献など多方面にわたり重要な意義を持っている宇宙開発の中で、重要な位置を占めるものとされている。

２　検査の着眼点及び方法

（検査の着眼点）

　事業団においては、現在、Ｈ−IIＡロケットの開発を本格化させつつあるが、一方で、その開発の基礎となっているＨ−IIロケットは５号機、８号機と、ここ２回の打上げが、いずれもエンジンの不具合により連続して失敗している状況にある。
　このように、事業団におけるロケット開発が重要な時期に差し掛かっている時に、その開発技術の信頼性を揺るがせる事態が連続して生じたことにかんがみ、本院は、エンジンの製作及び各種開発試験は適切に行われたか、開発体制に問題となる点はなかったかなどについて検査を実施することとした。

（検査の方法）

　検査に当たっては、事業団本社、筑波宇宙センター、種子島宇宙センター及び角田ロケット開発センターにおいて、（１）Ｈ−IIロケットの開発状況、（２）打上げ失敗と原因究明、（３）打上げ失敗の影響、（４）打上げ失敗後の対応策などについて検査を実施した。また、製作会社の製作現場に赴き、エンジンの設計、製作等の内容について調査した。

３　検査の状況

（１）Ｈ−IIロケットの開発状況

　Ｈ−IIロケットのシステム設計などに着手した昭和６０年度から平成１１年度までに要した開発費用は、表２のとおり、開発基礎試験費、開発試験費等が１７８１億円、各号機の開発費等が２２３６億円、計４０１８億円と多額に上っている。

　また、昭和６０年度から平成１１年度までのロケット開発費、そのうちのＨ−IIロケット及びＨ−IIＡロケットの開発費の推移を年度別にみると、表３のとおりとなっている。

表３

　表３に示すとおり、昭和６１年度から平成元年度までの間、事業費総額の中でのロケット開発費の割合は４０％以上を占めており、特に、昭和６２年度は５０５億円と事業費総額の５割近くを占めている状況であった。その後、国際協力による宇宙ステーションの建設、地球観測衛星、技術試験衛星等の開発等の多様な需要に応じていくために事業費総額が増加している中で、ロケット開発費の割合は低下する傾向にあり、平成１１年度には３６３億円とその割合は１８％となっている。
　そうした中で、Ｈ−IIＡロケットは８年度から開発が進められているが、１０年度以降Ｈ−IIＡロケット開発費は一段と多額となり、かつ、Ｈ−IIロケット開発費を上回っていて、Ｈ−IIＡロケットの開発に重点が移ってきている。

（２）打上げ失敗と原因究明

　２回の打上げ失敗とその原因究明の状況は次のとおりである。

ア　Ｈ−IIロケット５号機

　５号機は、１０年２月に種子島宇宙センターから打ち上げられたが、ＬＥ−５Ａエンジン（第２段エンジン）が予定より早期に燃焼を停止したため、搭載していた通信放送技術衛星は、所定の軌道より大幅に低い軌道に投入せざるを得なくなり、計画されていた衛星間通信技術等の実験の多くが実施できない結果となっている。
　宇宙開発委員会は、失敗の原因究明に当たって、事業団による打上げデータの解析、製作・試験等の履歴調査等の結果を検討し、その結果を、１０年７月に報告書「Ｈ−IIロケット５号機による通信放送技術衛星（ＣＯＭＥＴＳ）の軌道投入失敗の原因究明及び今後の対策について」として公表している。
　これによると、ＬＥ−５Ａエンジンの燃焼室を構成する冷却管等にろう付けのばらつき（当時としては、許容の範囲内のもの）があり、これに領収燃焼試験時における想定外の低圧燃焼等の影響が加わって微小なき裂等が発生し、その部分がその後の領収燃焼試験や飛行中のエンジン燃焼・停止による熱応力の影響を受けて破損し、ＬＥ−５Ａエンジンが停止したと推定している。
　５号機として打上げに使用したロケット及びこれに搭載された通信放送技術衛星の製作費は、それぞれ１４３億円、３８０億円で、総額５２３億円に上っている（表１参照） ほか、打上げ失敗に伴い、衛星間通信を行うための代替の人工衛星（米国）を有償で使用したり、７号機の打上げに向けて不具合対策を実施したりなどしたために１８億円の経費を要している。

イ　Ｈ−IIロケット８号機

　８号機は、当初１１年８月の打上げ予定であったが、数件の不具合が発見されたこと、また、５号機が打上げに失敗したことなどから、慎重を期することとして現場特別点検を実施の上、同年１１月に種子島宇宙センターから打ち上げられた。
　しかし、固体ロケットブースタを分離した後、ＬＥ−７エンジン（第１段エンジン）の燃焼が異常停止したことにより飛行経路が予定の経路から外れたため、ロケットを指令破壊することとなり、打上げは失敗した。このため、搭載していた運輸多目的衛星による気象観測等は実施できない結果となっている。
　事業団は、海洋科学技術センターの協力により８号機が落下したと推定される海域の海底調査を行い、１２年１月、小笠原諸島沖の深海からＬＥ−７エンジンの主要部分を回収した。宇宙開発委員会は、関係研究機関等の協力を得るなどして、回収されたエンジンの破損箇所に対する詳細調査等により原因究明作業を行い、その結果を、１２年５月に報告書「Ｈ−IIロケット８号機打上げ失敗の原因究明及び今後の対策について」として公表している。
　これによると、液体水素ターボポンプの入口付近に液体水素のキャビテーション（気圧の低下に伴う気化によって液体内に泡が発生する現象）などによる異常に大きな変動応力が生じ、これが液体水素ターボポンプのインデューサ（ポンプの中に液体水素を吸い込むための羽根車）羽根に疲労破壊をもたらし、ＬＥ−７エンジンの燃焼が予定より早期に停止したと推定している。このキャビテーションは同じ設計を基に製作されたエンジンであっても微妙な形状の違いなどにより大きく変わることがあり、８号機のＬＥ−７エンジンでは従来のものと比べて異常に大きな応力が生じたこと、さらに、その大きな応力の発生箇所となったインデューサ羽根に加工痕（設計基準の範囲内のもの）があったことから、そこに応力が集中し疲労き裂の生成に至って事故につながったと推定している。
　また、この疲労破壊を生じたインデューサは、石川島播磨重工業株式会社が製作した液体水素ターボポンプと三菱重工業株式会社が製作したＬＥ−７エンジン本体とのインターフェース部分に位置するものである。このようなインターフェース部分は、製作会社間相互の技術情報の交換が必ずしも十分に行われないということもあり、トラブルが発生しやすいとされている。
　８号機として打上げに使用したロケット及びこれに搭載された運輸多目的衛星（運輸省調達）の製作費は、それぞれ１２３億円、９８億円で、総額２２１億円に上っている（表１参照） ほか、８号機においては、前記の打上げ前における現場特別点検、打上げ失敗の原因究明等に１７億円の経費を要している。
　以上のように、５号機におけるろう付けのばらつき、８号機における液体水素のキャビテーションやインデューサ羽根の加工痕など、いずれも、事業団が当時の技術的知見では事故に結びつくとは想定できなかった事象が打上げ失敗につながっている状況であった。

（３）打上げ失敗の影響

　事業団では、連続したＨ−IIロケットの打上げ失敗、特に８号機の失敗を契機として、宇宙開発計画の大幅な見直しを行うよう宇宙開発委員会に要望した。この要望は、１１年１２月、同委員会の決定を受け、１２年５月、１２年度宇宙開発計画に盛り込まれている。
　同委員会が決定した主なものは、次のとおりである。

ア　Ｈ−IIロケット７号機の開発中止

　事業団は、７号機（打上げを予定していた構成品の製作費の総額１３２億円）について、１２年度を目標にデータ中継技術衛星及び民生部品・コンポーネント実証衛星を搭載して打ち上げることとしていた。しかし、〔１〕７号機のＬＥ−７エンジンに対し８号機失敗の対策処置を行うとすると２年程度を要し、その対策処置期間中に固体ロケットブースタの保証寿命が切れること、〔２〕Ｈ−IIＡロケットの着実な開発を優先することなどを理由に開発を中止することとした。
　開発の中止により、７号機の主な構成品のうち、ＬＥ−７エンジン（製作費１９億円）は８号機の不具合に対する原因究明のための燃焼試験に使用され、衛星フェアリング（同２億円）はＨ−IIＡロケット試験機２号機に使用されることとなった。しかし、第１、２段の機体（同５５億円）、固体ロケットブースタ（同３１億円）、ＬＥ−５Ａエンジン（同７億円）については、現在のところ利活用に関する結論が出ていない。

イ　Ｈ−IIＡロケット開発の変更

　事業団では、製作技術の民間移転による人工衛星打上げの商業化を視野に入れ、前記のとおり、Ｈ−IIＡロケットの開発を進めている。そして、１１年度宇宙開発計画では、Ｈ−IIＡロケット試験機１号機は欧州宇宙機関の先端型データ中継技術衛星等を搭載して１１年度中に打ち上げることとしていた。しかし、８号機の打上げ失敗以降、事業団は、Ｈ−IIＡロケットの開発を着実に遂行するため、試験機１号機の打上げを１２年度に延期するとともに、試験機２号機の開発を追加し、また、フライト条件より厳しい条件でのＬＥ−７Ａエンジンの追加試験を行うなど万全を期することとしている。

ウ　人工衛星開発等への影響

　前記のとおり、宇宙開発計画の大幅な見直しが行われた結果、１２年５月現在の人工衛星等の打上げ計画は表４のとおりとなっていて、多くの人工衛星等の打上げ年度を後年度に繰り下げるなどしており、Ｈ−IIロケットの打上げ失敗は人工衛星等の開発にも大きな影響を及ぼしている。

（４）打上げ失敗後の対応策

（アクションプランの策定）

　１０年２月の５号機の打上げ失敗後、宇宙開発委員会は、宇宙開発基本問題懇談会を設置し、１１年５月に「宇宙開発基本問題懇談会報告書」を取りまとめている。
　事業団は、上記報告書の提言とこれに先立つ宇宙開発事業団評価委員会の審議結果を踏まえ、１１年６月、〔１〕より確実なプロジェクトの遂行、〔２〕先端的な技術・ミッションの開拓と技術基盤の強化、〔３〕成果の還元と国際貢献、の３項目を基本理念として「宇宙開発事業団の経営改革についてのアクションプラン」（以下「アクションプラン」という。）を策定している。
　そして、このアクションプランでは、不具合発生への予防活動を徹底するため、試験・検証を充実すること、その一環としてＨ−IIロケット８号機、Ｈ−IIＡロケットにおける追加地上試験を実施することなどが内容として盛り込まれている。

（アクションプランの改訂等）

　１１年１１月の８号機の打上げ失敗後、宇宙開発委員会は、今後再度失敗すれば、我が国の宇宙開発に対する国民的支持までも揺るがせかねないとの危機意識を持ち、宇宙開発委員会特別会合を開催し、１２年５月に「宇宙開発委員会特別会合報告書」を取りまとめている。同報告書においては８号機の打上げ失敗を始めとする最近の一連の事故・トラブルにおいて顕在化した課題を踏まえ、事業団と製作会社の役割、責任分担をより明確化するなど、今後の改革の具体的方策等を示している。
　事業団は、同年７月、同報告書に示された改革方策を前記のアクションプランに盛り込む形で、Ｈ−IIＡロケットの確実な開発・打上げに向け、事業の重点化と確実化、信頼性の向上、品質保証活動の強化等を図ることなどを内容とするアクションプランの改訂を行った。
　最初のアクションプランでは、より確実なプロジェクトの遂行のため、具体策のできたものから早急に着手するとして、８号機の打上げに臨んだが、打上げに失敗した。今回アクションプランを改訂し、Ｈ−IIＡロケットの確実な開発・打上げに向けて当面の改革の重点施策を立案したところではあるが、試験機１号機の打上げが時間的に差し迫った中で、実効を上げることが急務となっている状況である。

（ＬＥ−７Ａエンジンの設計変更）

　１２年９月、Ｈ−IIＡロケットの第１段エンジン用として開発中のＬＥ−７Ａエンジンにおいて、液体水素ターボポンプがインデューサ羽根付近で８号機失敗の原因と類似した異常な流体現象を起こすことが確認された。事業団では、ＬＥ−７Ａエンジンの開発時、エンジン配管が設計より大きな抵抗を持つことが判明したためポンプの流量を当初設計より１割近く少なくしている。宇宙開発委員会は、上記の異常な流体現象は、このポンプの流量を少なくしたことによって異常振動が起きやすくなったことが原因とされたため、同年同月、ＬＥ−７Ａエンジンが当初目指していた性能を確保するためには、１４年１月又は２月に打上げ予定のＨ−IIＡロケットへの組込みを目標に、ＬＥ−７Ａエンジンの設計変更を行う必要があるという見解を示した。
　これを受け、事業団では、１２年９月、１３年２月打上げ予定の試験機１号機について、計画されていた欧州宇宙機関の人工衛星等の搭載を取り止め、現設計のＬＥ−７Ａエンジンを用いて、技術実証に特化した飛行試験を行うこととしたが、その後もＬＥ−７Ａエンジンに不具合が発生したことなどから、１２年１１月、試験機１号機の打上げを延期するに至っている。

４　本院の所見

　Ｈ−IIロケットのように大型で高性能なロケットの開発には多額の資金が必要であり、また、搭載される人工衛星も大型となるなどのため、その開発には一層多くの資金が必要となってくる。そして、これら資金のほぼ全額が国からの出資金で賄われていることから、ロケットの打上げが失敗すると、これらの国の資金がその有効性を損なうことになる。
　一方、現在、事業団が開発を進めているＨ−IIＡロケットは、宇宙開発上重要な目的を持つ多数の人工衛星等の打上げに使用されることが計画されているとともに、商業化を視野に入れて開発が進められているものである。このため、このロケットの開発の成否は、我が国の宇宙開発において重要な意味を有するものとなっている。
　こうした中で、事業団のＨ−IIロケットは、開発を計画した８機のうち５機までは連続して打上げに成功したものの、その後、２機が続けて失敗し、ほぼ完成していた残りの１機は開発中止により打上げを断念するに至るなど、その信頼性が揺らぐこととなり、事業団におけるロケット開発の現状は厳しい状況となっている。そして、このＨ−IIロケットの打上げ失敗は、Ｈ−IIＡロケットの開発計画の見直し、これに伴う人工衛星の開発、打上げの延期など、我が国の宇宙開発に大きな影響を与える事態となっている。
　したがって、事業団においては、次のような対策を更に進めるなどして、Ｈ−IIＡロケットの信頼性を向上させ、国から投入される資金が宇宙開発に有効に活用されるよう開発体制について所要の見直しを図ることが望まれる。
ア　近年、事業団においては、ロケット以外の開発分野への対応のため相対的にロケット開発費の比重を低下させている。そうした中で８年度以降Ｈ−IIロケットと並行してＨ−IIＡロケットの開発が始まり、一方で、Ｈ−IIロケットの打上げがこの間に続けて失敗した。そこで、今後の宇宙開発を確実に進めるため、資源を効率的に活用することにより当面はＨ−IIＡロケット開発への一層の重点化を図る。
イ　５号機に使用したＬＥ−５Ａエンジンにおけるろう付けのばらつきや８号機に使用したＬＥ−７エンジンにおけるキャビテーション、加工痕などは、いずれも、事業団においては、当時の技術的知見では失敗につながるとは想定できなかった事象であった。そこで、開発において、事業団内部のみに止まらず、大学や関係研究機関からの知見を積極的に導入し、技術基盤の向上に努める。
ウ　ＬＥ−７Ａエンジンについては、８号機の失敗の原因と類似の異常な流体現象を確認したが、宇宙開発委員会の助言を得ることによってその設計変更の対策が執られることとなった。このことにかんがみ、事業団における技術面での審査・評価に当たっては、外部専門家の招へいも視野に入れるなど、その充実強化を図る。
エ　技術的に困難な問題を伴う可能性のある製作会社間のインターフェース部分については、従来のように事業団において細部にわたり技術調整等していくことが十分に行い得ない状況も生じつつあると思料される。このことから、一つの製作会社が責任を持つ体制へ移行することも検討する。

〔２〕Ｍ−Ｖロケットの開発について

１　Ｍ−Ｖロケット開発の概要

（宇宙科学研究所の概要）

　研究所は、国立学校設置法（昭和２４年法律第１５０号）に基づき、宇宙理学及び宇宙工学の学理及びその応用の研究を行うとともに、当該分野の研究に従事する国公私立大学の教員等の利用に供すること等を目的とする大学共同利用機関として昭和５６年４月に設置され、その経費については、国立学校特別会計により経理されている。

（Ｍ−Ｖロケットの開発及び打上げの実績）

　研究所は、１９９０年代以降の科学観測ミッションの要請に応えることを目的としてＭ−Ｖロケットを開発してきた。
　Ｍ−Ｖロケットは、高度２５０ｋｍの円軌道上に重量約１．８ｔの衛星を打ち上げる能力を持つ全長約３１ｍ、重量約１４０ｔの全段に飛行制御機能を備えた３段式の固体燃料ロケットである。
　そして、Ｍ−Ｖロケットの製作契約は、高精度な総合的・先端的技術が要求され、また、この技術は長年の蓄積を要するものであることから、長年ロケットの研究開発や各種ロケット本体の開発・製作実績のある日産自動車株式会社と平成２年度より随意契約により締結している。
　Ｍ−Ｖロケットの打上げ実績は次表のとおりとなっていて、１号機と３号機は打上げに成功していたが、４号機は失敗したものである。

２　検査の着眼点及び方法

（検査の着眼点）

　Ｍ−Ｖロケット４号機の打上げ失敗に対しては、国の推進する宇宙開発事業の今後の展開や宇宙科学に関わる研究開発に対する影響が大きいことなどにかんがみ、本院は、Ｍ−Ｖロケット４号機の打上げ失敗の原因の究明状況、事故原因と推定された部品の製造管理、納入検査の状況及び今後の改善策の検討状況などについて検査を実施することとした。

（検査の方法）

　検査に当たっては、研究所において、研究所が宇宙開発委員会技術評価部会（注１） （以下「評価部会」という。）に提出した打上げ失敗の原因究明についての報告に基づき、打上げ失敗の状況とその原因などについて検査を実施した。また、Ｍ−Ｖロケットの製作会社の製作現場に赴き、事故原因と推定された部位の生産工程管理状況、品質管理方法などについて調査した。

３　検査の状況

（１）Ｍ−Ｖロケット４号機の打上げ失敗の概要等

ア　打上げ失敗の概要

　Ｍ−Ｖロケット４号機は、銀河団からのＸ線を観測し、高エネルギー天体現象や宇宙の進化の研究を行うことを目的とした第１９号科学衛星ＡＳＴＲＯ−Ｅ（重量約１．７ｔ）を搭載し、１２年２月、研究所鹿児島宇宙空間観測所から打ち上げられた。
　Ｍ−Ｖロケット４号機は、当初、予定された飛行経路に沿って正常に飛行したが、打上げ後４１．５秒から第１段モータの燃焼圧が低下し、第１段燃焼終了時の速度増分が計画値を下回った。その後、第２段及び第３段モータの燃焼及び制御は正常で速度不足分の回復に努めたが十分に回復せず、衛星を所定の軌道に投入することができず、打上げは失敗に終わった。その結果、Ｍ−Ｖロケット４号機（製作費６８億円）及びそれに搭載された第１９号科学衛星ＡＳＴＲＯ−Ｅ（製作費１１６億円）は、その目的を達成することができなかった。

イ　打上げ失敗の原因

　評価部会では、研究所による打上げデータの解析、製造・試験・検査等の履歴調査、非破壊検査能力の調査等の結果を検討し、打上げ失敗の原因究明のための調査審議を行い、その結果を１２年７月に、「Ｍ−Ｖロケット４号機打上げ失敗の原因究明及び今後の対策について」として宇宙開発委員会に報告している。
　これによると、Ｍ−Ｖロケット４号機の打上げ失敗時の状況として以下の点が推定されている（参考図２参照） 。
〔１〕　打上げ後４秒以前に第１段ロケットのスロートインサート（注２） の破壊が始まった。
〔２〕　打上げ後４１．５秒付近でスロートインサートが完全に脱落し、推力が低下した。
〔３〕　そのため、耐熱性が低下したノズルスロー卜部（注３） から燃焼ガスがノズル側面に噴出した。
〔４〕　その結果ノズル周辺の姿勢制御系の機器等が損傷を受け、姿勢が大きく乱れ、これに伴う速度不足から衛星を軌道に投入することができなかった。
　そして、スロートインサートの破壊は、スロートインサートヘの熱入力の評価、強度解析等の結果からスロートインサートに用いられているグラファイト（注４） に内部欠陥（直径４ｍｍ以上）又は表面き裂（深さ３ｍｍ以上）が存在したことが原因で生じたものと推定されるとしている。

（参考図２）

ウ　部品の品質確保の方法

　製造工程での品質確保及び検収の方法について、評価部会へ報告した研究所による製造・試験・検査等の履歴調査の結果を参考とし、本院で検査したところ、次のような状況となっていた。

〔１〕　製造工程での品質確保の方法

　製作会社では、ノズルスロート用グラファイト材を専門事業者に外注しており、専門事業者からの納入時には、外観検査、寸法検査のほか、専門事業者から提出された検査成績書に基づいて書類審査を行っていた。検査成績書の内容は、生産されたグラファイトの試験供試体を用い、曲げ強度、引張強度及び圧縮強度等の物性値測定の結果が、規格値を達成しているかを検証したものであり、特に異常は認められなかった。そして、グラファイトの非破壊検査は行われていなかった。

〔２〕　検収の方法

　研究所では、Ｍ−Ｖロケットの開発に関する契約の条項に基づき、成果物の引渡しの際に完成検査を行っている。この検査は、外観検査及び組立状況の検査を行うものであり、研究所では、ノズルスロート製造時に歪みが生じた場合は、表面き裂が生ずるなどし、外観検査により容易に異常箇所が発見できるものとしていた。そして、上記と同様に、グラファイトの非破壊検査は行われていなかった。

エ　原因発見の可能性

　研究所では、１２年４月から５月にかけて、保管中のＭ−Ｖロケット２号機のスロートインサートを使用して超音波探傷検査、Ｘ線検査等を実施したが、欠陥は発見されなかった。そして、評価部会の前記７月の報告では、製造過程の適切な時期に超音波探傷検査を実施していれば、グラファイト破壊の原因となった可能性のある内部欠陥を検出できた可能性はあるが、完全に検出することは困難であると結論づけている。

（２）　改善策の検討

　評価部会では、前記７月の報告で、今後の対策として次の３点を提示している。

ア　非破壊検査の能力の向上

　アレイ型の電子走査式超音波探傷システムの開発などにより、現状の非破壊検査の能力を向上させる。

イ　分割型のスロートインサートの採用

　グラファイトを分割することにより、燃焼ガスからの熱負荷によって生じる熱応力や歪みを緩和し、許容内部欠陥寸法を増大させるとともに、非破壊検査による内部欠陥の検出を容易とする。

ウ　三次元カーボン・カーボン複合材製のスロートインサートの採用

　グラファイトを、強度が強くグラファイトに比べて遥かに大きな欠陥を許容できる材料である三次元カーボン・カーボン複合材料に置き換える。
　研究所では、これを受け、検討した結果、地上燃焼試験等十分な検証を行ったうえでグラファイトを三次元カーボン・カーボン複合材料に置き換えることとしている。

（３）科学衛星打上げ計画の変更

　研究所では、今回のＭ−Ｖロケット４号機の打上げ失敗を踏まえ、Ｍ−Ｖロケットに必要な改善策を講ずるため、今後のＭ−Ｖロケットを使用した科学衛星の打上げ計画について、宇宙開発委員会の審議を経て、次のとおり変更することとしている。
〔１〕　第１７号科学衛星は、１４年度の冬期から１５年度の夏期に変更
〔２〕　第２０号科学衛星は、１４年度の夏期から冬期に変更
〔３〕　第２１号科学衛星は、１５年度の夏期から冬期に変更
　また、今回のＭ−Ｖロケット４号機の打上げ失敗により消失した第１９号科学衛星ＡＳＴＲＯ−Ｅについては、Ｘ線天文観測の空白期間を短縮するため、再度、ＡＳＴＲＯ−ＥIIとして製作し、１６年度に打ち上げる予定としている。この製作費は、当初の衛星製作費１１６億円より下回ると想定されているが、再度、多額の国費が投入されると見込まれる。

４　本院の所見

　研究所で推進する宇宙科学研究事業は、現在までに多額の国費が投入され、科学衛星の打上げを行い、宇宙理工学の研究の発展に寄与してきた。また、大綱においても、各分野における宇宙開発活動の展開として、宇宙科学諸分野の活動を拡大していくことが重要とされており、宇宙開発事業には、今後も引き続き多額の国費が投入されるものと見込まれる。
　そして、今後、研究所でのロケットの打上げ等において失敗が繰り返されると投入された多額の国費がその目的を達成しないことになり、国際研究協力体制を含めた宇宙科学分野の研究進展が阻害されることとなるので、今後の改善策については、万全を期する必要がある。
　特に、今回の打上げ失敗において、グラファイトの非破壊検査について、研究所における取組みが十分でないとされており、検収の適正を期するため、今後、ロケット構成部品の非破壊検査の能力向上、新しい検査手法の研究開発などが必要と思料される。