超かっこいい！ 10キロ級の垂直離着陸帰還飛行、我が国の再使用型ロケットが新たな飛躍を遂げました！

9月11日正午、中国が独自に開発した朱雀3号VTVL-1再使用型垂直離着陸回収試験ロケットが酒泉衛星発射センターで10キロ級の垂直離着陸帰還飛行試験を完了し、中国の商業航空宇宙技術における再使用型ロケット技術の画期的な進歩を示し、将来、大容量、低コスト、高頻度、再使用型の宇宙打ち上げを実現するための重要な一歩となった。

画像出典: CCTVニュースビデオのスクリーンショット

01 再使用型ロケット「すざく3号」が10キロ級垂直離着陸帰還飛行試験を完了

このミッションは、中国で初めて空中での垂直離着陸帰還ロケットの二次点火、遷音速高動圧環境における「グリッドラダー・冷気姿勢制御・エンジン」の共同誘導制御、高高度風に対するリアルタイム風補正技術の工学的応用を達成した。テストは「上昇 - エンジン停止 - 無動力滑空 - 空中でのエンジン二次始動 - 軟着陸」のプロセスを経て行われ、すべての指標が期待された設計を満たしました。

ブルーアロー・エアロスペースの専門家によると、この試験ロケットは、機体直径3.35メートル、長さ18.3メートル、離陸質量約68トン、離陸推力800キロニュートンの単段式液体酸素メタンロケットで、3組の着陸クッション脚と新型の4ピースグリッドラダーシステムを搭載している。すざく3号ロケットと同じ高強度ステンレスボディ構造を採用。連続軌道飛行実証を達成した「すざく3号」ロケットと同型の改良型80トン天雀12号（TQ-12）液体酸素メタンエンジンを搭載している。直交二重振り子、45%～111%の可変推力調整、多重点火機能を備えています。

画像出典: CCTVニュースのスクリーンショット

02 すざく3号の技術的ハイライト

（１）ロケットの伝説をステンレスで鋳造？

朱雀3号再使用ロケットは我が国初のステンレス製液体燃料ロケットです。タンク構造は高強度ステンレス鋼で作られており、材料の選択、構造形態、溶接技術、生産設備の面で非常に独創的です。

従来のロケット本体構造の材料であるアルミニウム合金と比較して、ステンレス鋼はコストが低く、溶接加工性に優れているため、中型および大型液体ロケットの生産および製造コストを大幅に削減できます。ステンレス鋼のロケット本体構造の耐高温性は、ロケットの再利用において明らかな利点があります。すざく3号ロケットの第1段エンジンは、ロケット回収後に点検の必要がなく、燃料補給後に再度飛行が可能となり、本格的な飛行運用が実現しました。

（２）液体酸素とメタンが垂直帰還技術の新時代を拓く

原理的には、ロケットは実際には搭載している推進剤を反応させて高速の熱気流を発生させ、推進力を得る動力装置です。宇宙輸送を主な任務とする打ち上げロケットの場合、エンジンに使用できる主流の推進剤の選択肢は、固体燃料、四酸化窒素/非対​​称ジメチルヒドラジン、液体酸素と灯油、液体酸素と液体水素の 4 つです。

現在、主流の打ち上げロケットの主エンジンは基本的に液体燃料を使用しています。固体推進剤とは異なり、このタイプの溶液の推進剤は、液体燃料と液体酸化剤の 2 つのカテゴリに分けられます。これらは通常、打ち上げロケットエンジン上の 2 つのスペースに別々に格納され、燃焼室に入った後に激しい反応を起こして推力を生成します。すべての液体推進剤方式の中で、液体酸素は最も古い酸化剤です。 1926年、人類史上初の液体燃料ロケットは、液体酸素（酸化剤）＋ガソリン（燃料）の方式を採用しました。これは最も効率的で安価な酸化剤でもあります。多くの主流の打ち上げロケットの主エンジンは酸化剤として液体酸素を使用していますが、違いはそれに合わせた燃焼剤にあります。中でも、液体酸素＋灯油、液体酸素＋液体水素の組み合わせが最も広く使用されています。

液体酸素メタンは、液体酸素とメタンの混合物であり、ロケット燃料として使用されます。天然ガスの主成分であるメタンは、ロケットエンジンの研究者にとって無視できない燃料の選択肢となっている。

液体酸素とメタンのコストが安く、メタンエンジンは炭素堆積物が発生せず、メンテナンスが容易で、ライフサイクル全体を監視できるという特徴があるため、すざく3号ロケットの第1段エンジンは、ロケット回収後に検査する必要がありません。燃料補給完了後に再度飛行が可能となり、飛行運用が実現し、使い捨てロケットに比べて打ち上げコストを80～90％削減できる。

航空宇宙の専門家は、液体酸素メタンロケットが世界中で急速な研究開発の時代に入ったと考えている。将来の大規模な宇宙旅行や航空輸送のニーズに直面して、高推力、高性能、再利用可能な液体酸素メタンエンジンは、液体主動力の開発にとって重要な方向性です。

03 将来のすざく3号初飛行と回収に向けた基礎を築く

2023年7月12日には、ブルーアロー・エアロスペース社の朱雀2号の打ち上げが成功し、記録を破り、世界初の液体酸素メタンロケットとして軌道投入に成功し、我が国の打ち上げロケットへの新たな低コスト液体燃料の応用において画期的な進歩を遂げました。

今年1月19日、ブルーアロー・エアロスペースのZQ-3大型再使用型液体酸素メタンロケットの初号試験ロケットが酒泉衛星発射センターで飛行試験ミッションを無事完了し、ZQ-3が2025年に「初飛行」を達成するための重要な技術的基礎を築いた。

このミッションのテストロケットは、フルサイズのエンジンを搭載したエンジニアリングプロトタイプであり、ブルーアローエアロスペースの再使用型ロケットプロジェクトの開発の重要な部分です。モデルチームは2回の垂直離着陸回収試験を通じて、再使用型ロケットのいくつかの主要技術の検証に成功し、将来の朱雀3号の初飛行と回収の基盤を築いた。

総合情報源：新華社、CCTVニュースなど