再利用性は21世紀の宇宙飛行の鍵であり、多くの打ち上げ事業者がロケットのリサイクル性を可能な限り高めることに取り組んでいます。カリフォルニアに拠点を置くRocket Labは、既に飛行実績のある3DプリントエンジンをElectronロケットに搭載することで、この方向への重要な一歩を踏み出す準備を整えています。
ロケット・ラボが製造したラザフォードエンジンはこれまでに約350基が宇宙に飛び立っていますが、地球低軌道への再帰還を果たしたエンジンは1基もありません。しかし、この状況は今年後半に変わる可能性があります。同社は本日発表した声明で、2022年5月に予定されているロケット・ラボの「There and Back Again」ミッションで宇宙に飛び立ったラザフォードエンジンの再飛行を目指しているからです。3Dプリントエンジンとしては前例がなく、ロケット・ラボは今年第3四半期に予定されている打ち上げで歴史に名を残すことになるかもしれません。
これはすべて、小型ロケット「エレクトロン」の再利用性を高めるという同社の計画の一環です。「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、すでに着実に増加している打ち上げ頻度をさらに高め、世界的に宇宙へのアクセスが厳しく制限されているこの時期に、お客様により多くの打ち上げ機会を提供する予定です」と、ロケット・ラボの創設者兼CEOであるピーター・ベック氏は声明で述べています。
2017年にデビューしたラザフォードは、世界初の3Dプリントロケットエンジンです。このケロシン燃料エンジン9基がエレクトロンの第一段を駆動し、それぞれ5,500ポンド（2,495キログラム）の推力を発揮します。これにより、ロケットは660ポンド（330キログラム）の物体を低地球軌道に打ち上げることができます。真空対応のラザフォードエンジン1基がエレクトロンの第二段を駆動します。
2022年5月に回収された後、選定されたラザフォードエンジンは再認証のための広範な試験を受け、その中には複数回のミッション全期間にわたるホットファイア試験も含まれ、ロケットラボによると、未飛行のラザフォードエンジンと「同等」の性能を示した。エンジンは準備が整っているが、今後のミッションに向けて新たに製造されたエンジンが既に準備・統合されているため、飛行は今年後半となる。
エレクトロンブースターは、SpaceXのFalcon 9のような自律垂直着陸はできません。そのため、これらのブースターは、通常はニュージーランドのマヒア半島沖で、ソフトパラシュートによる着陸を経て船舶で回収されます。Rocket Labはこれまでに、このような海上回収を6回実施しています。
「小型ロケットの再利用は非常に困難です。大型ロケットのように推進着陸を可能にする燃料余裕がないからです」とベック氏は述べた。「この大きな技術的ハードルにもかかわらず、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、小型ロケットを地球に持ち帰り、エンジンを新品同様に稼働させることが可能であることを証明しました。」
同社は当初、降下中のブースターをヘリコプターで回収する計画だったが、この作業は困難を極めた。さらに、着水がブースターに悪影響を与えないことも判明した。同社は発表の中で、「回収された段の徹底的な分析により、エレクトロンは海への着水に耐えられることが示されており、エンジニアは今後完成する段が最小限の改修で再飛行のための適格性試験と受入試験に合格すると予想している」と述べている。そのため、ロケットラボはヘリコプターによる回収を断念し、船舶による救助に切り替えた。
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ロケット・ラボの「There And Back Again」ミッションは、帰還するブースターをヘリコプターで空中捕獲するという初の試みでした。パイロットはパラシュートラインを掴むことに成功しましたが、以前の試験飛行で観測されたものとは異なる荷重特性に気づき、手放すことを選択しました。ヘリコプターの引っ掛かりは計画通りにはいきませんでしたが、ロケット・ラボは回収したエンジンの一つが宇宙という冷たい空間に帰還できるという確信に慰めを見出しています。
