ロケットラボ、次世代複合材ロケット「ニュートロン」の設計・材料・再使用性の詳細を発表

ロケットラボ、次世代複合材ロケット「ニュートロン」の全容を公開

打ち上げ・宇宙システム企業のロケットラボUSA社（米国カリフォルニア州ロングビーチ）は、2021年12月2日に同社のYouTubeチャンネルで配信されたバーチャルイベントにおいて、次世代の複合材打ち上げ機「ニュートロン」の設計、材料、推進システム、再使用アーキテクチャに関する新たな詳細を発表しました。

「エレクトロン」で培った技術を発展

2019年以降、年間打ち上げ回数で米国第2位のロケットとされる「エレクトロン」の開発経験を基に、8トン級ペイロード対応の先進的な「ニュートロン」打ち上げ機は、衛星メガコンステレーション、深宇宙ミッション、有人宇宙飛行に向けた信頼性が高くコスト効率に優れた打ち上げサービスを提供することで、宇宙アクセスを変革するよう設計されています。

世界初の大型カーボンファイバー複合材ロケット

ロケットラボによれば、「ニュートロン」は同社の軌道ロケット「エレクトロン」で先駆けられたカーボンファイバー複合材を採用した、世界初の大型複合材打ち上げ機となります。ニュートロンの構造には、軽量かつ高強度で、打ち上げと再突入時の莫大な熱と力に耐え、第1段の頻繁な再飛行を可能にする、同社独自に開発された特殊配合のカーボンファイバー複合材（詳細は非公開）が使用されます。迅速な製造を実現するため、ニュートロンの複合材構造は自動ファイバー積層（AFP）工法で製造されます。

「ニュートロンは従来のロケットではありません。信頼性、再使用性、コスト削減が、初日から先進的な設計に組み込まれた、新種の打ち上げ機です。ニュートロンは過去の最高の革新を取り入れ、最先端の技術と材料と融合させ、未来のためのロケットを提供します」と、ロケットラボの創業者兼CEOピーター・ベック氏はイベントで述べました。「今後10年間に打ち上げられる衛星の80%以上がコンステレーションになると予想され、それらはニュートロンが初めて具体的に対応する独自の展開ニーズを持っています。エレクトロンの時と同様、従来のロケット設計から始めるのではなく、お客様のニーズに焦点を当て、そこから逆算しました。その結果、市場需要に適したサイズで、高速・高頻度・低コストな打ち上げが可能なロケットが誕生しました。」

テーパード設計と「ハングリー・ヒッポ」フェアリング

ニュートロンのテーパード設計と幅広で頑強なベースは、複雑な機構や着陸脚を不要とし、再使用性（頻繁かつ低コストな打ち上げ・着陸・再打ち上げ）を強調しています。現在の設計では、ストロングバックや射場タワーなどの大規模な射場インフラが不要で、自立して打ち上げが可能です。宇宙到達後、第2段を分離すると、第1段は射場へ推進着陸で帰還し、洋上着陸プラットフォームと運用に伴う高コストを排除します。

新型エンジン「アルキメデス」と簡素化された推進系

ニュートロンは、ロケットラボが社内で設計・製造する新型ロケットエンジン「アルキメデス」で駆動されます。アルキメデスは、再使用可能な液体酸素/メタン・ガスジェネレーターサイクルエンジンで、推力1メガニュートン、比衝動320秒を実現します。第1段には7基、第2段には単一の真空最適化アルキメデスエンジンが搭載されます。ニュートロンの軽量複合材構造により、アルキメデスは大型ロケットに典型的な極めて高性能・複雑な推進系を必要としません。シンプルなエンジンは、開発と試験のスケジュールを加速させます。

画期的な「ハングリー・ヒッポ」フェアリング設計

しかし、ニュートロンの設計を真にユニークにしているのは、第1段構造の一部として固定される捕獲型「ハングリー・ヒッポ」フェアリングです。従来のフェアリングのように分離・落下するのではなく、ニュートロンのフェアリングは大きく開いて第2段とペイロードを放出し、再び閉じて第1段とともに地球へ帰還します。射場に戻るのはフェアリング付きの完全な第1段で、新しい第2段を統合すれば即座に再打ち上げ可能です。同社によれば、この設計は打ち上げ頻度を高め、海上でのフェアリング回収という高コスト・低信頼性の手法を排除し、第2段を軽量かつ機敏なものにします。

この手法の変更により、第2段の設計制約（打ち上げ時の下層大気の過酷な環境への曝露など）も解消されました。第1段構造内に完全に包まれるため、ロケットラボは第2段を軽量化できました。現段階では消耗品として設計されるニュートロンの第2段は、全長6メートルのカーボンファイバー複合材構造で、単一の真空最適化アルキメデスエンジンを搭載します。

米国東岸での施設選定と雇用創出

ロケットラボは現在、射場、ロケット製造施設、アルキメデスエンジン試験施設を米国東岸で選定する競争プロセスを進めています。ニュートロン計画を支える約250人の新規雇用を見込んでおり、多くの職種で募集を行っています。