靴箱サイズの超伝導スラスター、初の軌道上試験で無燃料機動を実証
推進剤を消費せずに加速度を生成する靴箱サイズの超伝導スラスターが、初の軌道上試験を完了し、超伝導デバイスが宇宙で運用された初めての事例となった。ニュージーランドのスタートアップZenno Astronauticsが製造したZ01 Supertorquerは、2025年11月に打ち上げられたImpulse SpaceのMira衛星に搭載され、CEOのMax Arshavsky氏によると「見事な成績」を収めたという。
Z01は、摂氏マイナス200度（華氏マイナス328度）まで冷却された超伝導コイルを使用して強力な磁場を生成する。この磁場が地球の地磁気と相互作用すると、衛星を回転または安定化させるトルクが発生する。推進剤を一滴も燃焼することなく実現する。
「太陽エネルギーを直接有用な仕事に変換している」とArshavsky氏は述べた。「エネルギーは宇宙に豊富にあるものであり、それを使って磁石を励磁し、磁気加速装置を作ることができる。燃料なしで加速を得られるのだ。」
仕組み
従来の衛星スラスターは、化学推進であれ電気推進であれ、推進剤質量を噴出して推力を発生させる。一方、Supertorquerは磁気トルクを利用する。太陽電池パネルがバッテリーを充電し、それが電気抵抗ゼロの超伝導コイルに電力を供給して磁気双極子を生成し、地球の周囲磁場と相互作用する。結果として生じるローレンツ力が宇宙機を回転させる。
約20度の衛星内部で極度の低温を管理するには、断熱層と能動的なヒートポンプが必要だった。極低温液体は不要で、システムは太陽電池パネルからの電力のみを使用する。
「超伝導技術が宇宙で利用可能になれば、非常に強力な磁場を生成し、さまざまな用途に使用できる」とArshavsky氏は述べた。「宇宙で物を非常に高速に加速したり、燃料をまったく使わずに衛星の軌道を完全に変更したりできる。」
姿勢制御を超えて
当面の応用は、無燃料の姿勢制御（デタンブリング、精密ポインティング、ステーションキーピング）であり、従来のリアクションホイールやスラスターの質量と複雑さを排除する。しかしZennoは、はるかに大きな可能性を見据えている。
同社のロードマップには、磁力を利用した宇宙機のドッキングおよび近接運用、月や火星への推進剤不要の惑星間航行、そして有人宇宙機の放射線遮蔽が含まれる。強力な磁場は宇宙機の周りに「傘」のように機能し、荷電粒子を偏向させる。
「宇宙に行くと放射線の影響を受けますが、これらの超伝導磁石は宇宙機の周りに磁場の傘を作り出し、内部を保護できる」とArshavsky氏は述べた。
Zennoは2026年後半に、未公開のミッションでより大型の実証機を飛行させる予定である。
加熱する分野
Zennoの軌道上試験は、超伝導宇宙推進への関心が広く高まる中で行われた。中国科学院の研究者は最近、コンパクトな高温超伝導磁気プラズマ動力学スラスターを開発し、12キロワット入力で3,265秒の比推力を達成した。従来の銅コイル相当品と比較して、電力要件を285キロワットから、質量を220キログラムから60キログラムに削減した。
ニュージーランドのPaihau-Robinson研究所も、高温超伝導磁石とフラックスポンプを国際宇宙ステーションに送り、さらなる宇宙空間での検証を行う準備を進めている。
Star Catcher IndustriesのCEO Andrew Rush氏が最近Zennoの取締役会に加わり、この技術への業界の関心の高まりを示している。
「私たちは本質的に、地球の資源への依存をすべて排除し、宇宙で持続可能な産業を構築することを目指している」とArshavsky氏は述べた。