3Dプリントされたバッテリー駆動のロケットエンジン

ロケット科学ほど、エンジニアリングの能力と技術的ノウハウを示すものはありません。また、これほど費用のかかるものもありません。軽量ロケットを宇宙に打ち上げるだけでも、コストは軽く 1 億ドルを超えます。これは主に、エンジンのハードウェアの複雑さに関係しています。

「打ち上げロケットのコストの大半がどこから発生するかを考えれば、すぐにロケットエンジンに行き着く」とニュージーランドに拠点を置く民間宇宙飛行会社ロケットラボのCEO、ピーター・ベック氏はポピュラーサイエンス誌に語った。「低コストで大量生産できるロケットエンジンを作るのは本当に難しい」

宇宙旅行の法外なコストに対抗するため、ロケット ラボはロケット エンジンの製造方法と機能の両方を改革しています。今日、コロラドの宇宙シンポジウムで、同社はラザフォードと名付けられた最新のエンジンを発表しました。これは史上初のバッテリー駆動ロケット エンジンです。ほぼ完全に 3D プリントされた部品で作られたこの設計は、今年後半に最初のテスト スピンが行われるロケット ラボのエレクトロン軌道打ち上げロケットに使用されます。

「このプログラムはコストを削減し、打ち上げ頻度を増やして強固な宇宙インフラを構築することを目的としています。」

今日のロケット エンジンは、多かれ少なかれ同じ方式に従っています。液体燃料と液体酸化剤が燃焼室内で混合され、点火します。最終的に、この燃焼がロケットを前進させます。ただし、推進剤を燃焼室に送り込むのは複雑なプロセスであり、液体を超高速で高圧領域に輸送するには、別のターボポンプが必要です。通常、これらのポンプを動作させるためだけに別のエンジンが必要であり、追加のハードウェアと追加の燃料が必要になります。

しかし、ラザフォードでは、エンジンのターボポンプははるかに凝縮されたエネルギー源を得ています。ポンプは液体推進剤で作動する代わりに、リチウムポリマー電池を備えた電気モーターで作動します。これにより、エンジンの重量を増やし、エンジン故障の原因となることが多い余分なスパゲッティチューブとバルブが不要になります。その後、電気ポンプは酸素と炭化水素燃料を燃焼室で簡単に混合します。

「バッテリー技術の進歩のおかげで、私たちは電動ターボポンプを導入することができました」とベック氏は言う。「3、4年前でさえ、この技術は十分ではありませんでした。しかし、短期間で大きな進歩があり、現在では電気モーターの効率は約95パーセントです。一方、ガスモーターの効率は60パーセントです。」

電気推進のアイデアは目新しいものではありません。最も有名な電気エンジンには、イオンを加速してロケットを推進するイオンスラスタがあります。このようなエンジンは現在、準惑星ケレスへのドーンミッションで使用されています。しかし、ラザフォードはエンジンにバッテリー電源を組み込んだ最初の企業です。

さらにユニークさが足りないとすれば、ラザフォードは 3D プリントの高度な形式である電子ビーム溶解法によっても製造されていることです。エンジン室、インジェクター、ターボポンプ、メイン推進剤バルブはすべて印刷され、軽量な形状に組み立てられています。

ラザフォード エンジンは、ロケット ラボのエレクトロン ロケットの主な推進力源となる。同社は、エレクトロンを低コストで衛星や最大 220 ポンドの小型ペイロードを宇宙に打ち上げる手段として利用したいと考えている。同社のロケットは長さ 65 フィート、幅 3 フィートで、打ち上げ 1 回あたりのコストはわずか 490 万ドル程度と見積もられている。スペース X が自社のロケットを再利用して宇宙飛行のコストを下げようとしていることを国が注視する中、ロケット ラボはこの新しい設計によって宇宙旅行に伴う経済的負担もいくらか軽減されることを期待している。

「この計画は、コストを削減し、打ち上げ頻度を増やして、堅固な宇宙インフラを構築することを目指しています」とベック氏は言う。そして、地球を周回する通信衛星群が増えれば増えるほど、よりつながりのある世界に近づくことになる。