10年間のテストを経て、プロピレンロケット燃料が実用化される可能性がある

エリック・バーガー - 2018年9月25日午後1時21分（協定世界時）

長い間、ロケット推進剤-1 (RP-1) は、ロケットの第 1 段に選択される燃料として最高の地位に君臨していました。 ジェット燃料から得られたこの高度に精製された灯油は、20 世紀を通じてサターン、デルタ、アトラス、ソユーズ ロケットに動力を供給しました。 ファルコン9のような現代のロケットの燃料としても使われました。

RP-1 には密度が高いという利点があるため、比較的小さなタンクに大量の燃料を詰め込むことができます。 ただし、比推力として知られる測定値では、RP-1 が最も効率的な燃料ではありません。 対照的に、液体水素は非常に高い比推力を持っています。 しかし、密度がまったく高くないため、第一段階燃料として効率的に使用することはできません。

これが、SpaceX の Raptor エンジンや Blue Origin の BE-4 エンジンなど、過去 10 年間に開発された多くの主要な新しいロケット エンジンがメタンを燃料として使用するように設計されている理由の 1 つです。 これは、RP-1 と水素の間の妥協点を表しており、前者ほど密度が高くなく、後者ほど比推力も高くありません。 メタンは火星に行きたい場合にも役立ちます。メタンは火星の薄い大気中に比較的豊富に存在し、上昇車両の燃料として使用できるからです。

しかし、ジョン・ガーベイという名前の長年のロケット科学者は、ロケットには別の実行可能な燃料であるプロピレンがあると信じており、10年以上それを研究してきました。 ガーベイ氏は 2015 年末にジム・カントレル氏、エリック・ベスナード氏とともにベクターを共同設立した後、プロピレン燃料を実際の軌道ロケットに応用する機会を得ました。

そして今、プロピレン自体が証明されたと彼は言います。 Vector は液体酸素プロピレン ロケット エンジンの特許を取得しており、これらのエンジンのうち 3 基を搭載した軌道上 Vector-R ロケットの初飛行に近づいています。

ガーベイ氏はインタビューで、同社は実験用エンジンからVector-RロケットのLP-1エンジンまでスケールアップすることに成功し、それぞれのエンジンは約6,000ポンドの推力を発生すると述べた。 「最大の課題は起動モードの最適化です」と彼は言いました。 基本的に、ガーベイと他のエンジニアは、カウントダウンの最後の数秒の間に点火装置が適切に機能し、エンジン自体を損傷することなくすぐに最大推力に達することを確認するために、多くの調整を行う必要がありました。

ガーベイ氏によると、300万ドル以下で26kg以下のペイロードを地球低軌道に運ぶように設計されたVector-Rのような小型ロケットには、プロピレンのような燃料が不可欠だという。 プロピレンの最適な密度と性能値により、Vector-R は、燃料タンクを小さくしながら、第 1 段の直径を 1 メートル強に保つことができます。 また、プロピレン燃料を使用すると、ほとんどのロケット エンジンで燃料圧力を高めるために使用されるターボ ポンプの使用を回避できるエンジン設計が可能になります。

ターボポンプがないため、エンジン設計はよりシンプルになり、設計者は推進剤内の気泡やキャビテーションを心配する必要がなくなります。 「私たちにとって、少しでもパフォーマンスを向上させることが重要です」とガーベイ氏は語った。

同社は、今年アラスカの発射場からVector-Rロケットの初打ち上げに向けて作業を続けている。 Garvey 氏によると、Vector のエンジニアは毎日、リスクとパフォーマンスを評価しています。 Vector-R を最初の飛行でどのくらい強く押す必要がありますか? 何か問題が起こる可能性があるということについて、どの程度のリスクを受け入れるべきでしょうか?

「我々はそこに到達している」と彼は言った。 「私たちが常に評価している取引の一部はリスクです。今ではより大型の車に乗り出しているので、私たちは依然としてかなりリスクに積極的ですが、昔とは違います。」