Rocket Lab (ロケットラボ)、Pre-Flown Engine (プリフロウエンジン) 打ち上げで電子の再利用に向けた次の大きな一歩を踏み出す。3Dプリンターで作られたラザフォードエンジンが、エレクトロンのミッションで初めて宇宙へ飛び立ちます。
For the first time, we’re going to launch a pre-flown 3D printed Rutherford engine. It has already been to space and back. Now it’s going again.
Learn more about the next major steps in our Electron reusability program: https://t.co/rvv1Olk9H9 pic.twitter.com/bd4Q6WSFls
— Rocket Lab (@RocketLab) April 19, 2023
Rocket Lab (ロケット・ラボ / Nasdaq: RKLB) は2023年4月19日、飛行前のラザフォードエンジンを打ち上げて、エレクトロンロケットを再利用型ロケットに進化させる次の大きなステップに進むことを発表します。
3Dプリントされたエンジンは、2022年5月に打ち上げられた「There and Back Again」ミッションで飛行したことがありますが、再飛行の認定を受けるために、幅広い資格試験と受け入れ試験を受けました。
その中には、飛行前のエンジンが完璧に、新しいラザフォードエンジンと同等の性能を示した複数のフルミッション期間のホットファイアーが含まれています。Rocket Lab の推進チームは、このエンジンに再飛行の許可を与え、今年の第3四半期に予定されている商業ミッションに投入する予定です。
このエンジンは再飛行の準備ができていますが、第2四半期に打ち上げ予定のエレクトロンロケットは、すでにラザフォードパワーパックアセンブリを完成させているため、この飛行前のエンジンは製造ラインに加わり、製造中のロケットに組み込まれることになります。
このエンジンは、回収されたラザフォードエンジンの1つで、回収のための試験や研究開発を支援するために、何度も全熱間燃焼を成功させています。このエンジンは、ヘリウムプレスシステムを含む、エレクトロンで再飛行された複数のシステムと共に使用されます。
このエンジンの再飛行は、Rocket Lab がこれまでに6回の Electron ミッションからハードウェアと第1段を回収し、2023年3月24日にニュージーランドの Rocket Lab 発射場1から打ち上げられた「The Beat Goes On」ミッションで最新のステージを回収した、反復的かつ計画的な再利用プログラムの最新のマイルストーンとなる。
Rocket Lab では、パラシュートで地球に帰還したエレクトロンの第1段を海上に着水させ、ボートで回収する海洋回収と、パラシュートで地球に帰還したエレクトロンの第1段を専用のヘリコプターで空中からキャッチする空中回収の2つの回収方法を並行して繰り返し開発・検証しています。
回収されたステージの広範な分析から、Electron は海洋での水しぶきに耐えることが分かっており、エンジニアは、将来完成したステージが、最小限の改修で再飛行のための資格試験と受け入れ試験に合格することを期待しています。その結果、Rocket Lab は、再飛行のために Electron を回収する主要な方法として、海上作業を進めることになりました。
これにより、Electron の回収に適したミッションの数は、約50%から60～70%になると予想されます。これは、海上回収と空中捕獲では天候の制約が少なく、また、ヘリコプターの運用に伴うコストを削減できるためです。Rocket Lab は、今年第3四半期に飛行前のラザフォードエンジンを打ち上げた後、飛行前の完全な第1段ブースターを飛行させる機会を評価する予定です。
Rocket Lab の創設者兼CEOであるピーター・ベックは以下のように述べています。
Electron は、すでに5年以上にわたって軌道への頻繁かつ信頼性の高いアクセスを提供し続けている主力ロケットです。エレクトロンを再利用可能なロケットに進化させることで、すでに着実に上昇している打ち上げ頻度をさらに高め、宇宙へのアクセスが世界的に厳しく制限されている現在、より多くの打ち上げ機会を顧客に提供する計画です
小型ロケットの再利用は非常に困難であり、推進力のある着陸を可能にする大型ロケットのような燃料マージンがないためです。このような大きな技術的ハードルがあるにもかかわらず、私たちのチームは再利用プログラムに絶え間ない革新を注ぎ込み、小型ロケットを持ち帰り、エンジンを新品同様に動かすことが可能であることを証明しました。
これは大きな技術的成果であり、小型ロケットの世界的な新基準となるものです。このような地位を築けたのは、勤勉なエンジニアが堅牢な部品を設計し、エレクトロンプログラムの初期段階から信頼性を確保するために過剰な品質評価を行い、再利用に適した状態にしたおかげです。
私たちは、再利用性によって小型ロケットのルールを塗り替え続けるとともに、その過程で収集した豊富なデータと経験を、完全に再利用可能な第1段、段間、フェアリングによってさらに大きく前進するニュートロンロケットの開発に活かしていきたいと考えています。
Rutherford Engine (ラザフォードエンジン) について
Rocket Lab が設計・製造したラザフォードエンジンは、世界初の3Dプリントによる電動ポンプ式軌道上ロケットエンジンです。2017年にロケットラボが初めて Electron を打ち上げて以来、合計350基のラザフォードエンジンが宇宙に打ち上げられ、米国の軌道ロケットエンジンの中で最も信頼性が高く、飛行回数も多いエンジンの1つとなっています。
ラザフォードエンジンの生産スケーラビリティは、付加製造、すなわち3Dプリントされた主要部品によって促進されています。3Dプリントされた燃焼室、インジェクター、ポンプ、メインプロペラントバルブなど、ラザフォードは世界中のロケットエンジンの中で最も多くの3Dプリント部品を搭載しています。これらの主要部品は24時間で印刷することができ、従来の製造方法と比較して、製造スケジュールを大幅に短縮することができます。
ラザフォードエンジンは、エレクトロンロケットの第1段および第2段のエンジンとして使用され、第1段には9基、第2段には真空に最適化された1基のエンジンが搭載されています。エレクトロンの第1段に搭載される海面仕様は、それぞれ24kNの推力と311秒の比推力を発生し、エレクトロンの第2段に搭載される真空最適化仕様は、最大推力24kN（5,500lbf）、343秒の比推力を発生する。
ラザフォードでは、従来のガスタービンポンプの代わりに、ブラシレスDC電気モーターと高性能リチウムポリマー電池のサイクルで推進薬ポンプを駆動しています。これにより、ガス発生器サイクルエンジンに必要な複雑なターボ機械が大幅に削減され、ラザフォードは従来のエンジンよりもシンプルな構造でありながら、90%の効率を達成することができます。
ラザフォードエンジンは、カリフォルニア州ロングビーチにあるロケットラボの本社で製造されています。