JAXA観測ロケットでデトネーションエンジンの宇宙空間作動実験成功　液体推進剤で世界初

2024年11月14日 17時13分

宇宙航空研究開発機構（JAXA）は日本時間2024年11月14日に観測ロケット「S-520」34号機（S-520-34）の打ち上げを実施しました。ロケットは正常に飛行し、鹿児島県の内之浦宇宙空間観測所の南東海上に落下したことをJAXAが発表しています。

打ち上げに関する情報は以下の通りです。

打ち上げ情報：S-520-34

ロケット：観測ロケットS-520-34打ち上げ日時：日本時間2024年11月14日11時30分発射場：内之浦宇宙空間観測所（日本）ペイロード：液体推進デトネーションエンジンシステム（DES2）

今回の観測ロケットS-520-34には液体推進剤を使用する回転（旋回型）デトネーションエンジンの宇宙空間での燃焼と推進性能のデータ取得を目的として、液体推進デトネーションエンジンシステム「DES2」が搭載されました。

JAXAによると、日本時間2024年11月14日11時30分に打ち上げられたS-520-34は発射3分56秒後に高度217kmに到達し、発射7分39秒後に海上へ着水しました。同日14時から開催された打ち上げ後の記者会見によると、発射2分後に作動したデトネーションエンジンによる438Nの推力発生と、比推力244秒の達成（いずれも速報値）が確認されています。

なお、一部の実験データは地上へ伝送されましたが、大容量のデータは大気圏再突入時の減速および海上での浮揚を可能とする展開型エアロシェルを備えた回収モジュール「RATS2」を通じて取得することになっており、会見の時点では海上に落下した回収モジュールの捜索が進められています。

デトネーションエンジンとは

デトネーション（detonation）は爆轟（ばくごう）とも言い、火炎の伝播速度が音速を超える爆発的な燃焼現象です。衝撃波と燃焼領域の相互作用によって維持されるデトネーションの伝播速度は秒速2～3kmにも達するといいます。

デトネーションエンジンはこの現象を応用して推進剤（燃料と酸化剤）を燃焼させるロケットエンジンで、従来のロケットエンジンと比べて構造が単純であり、理論上の熱効率が高いというメリットがあります。実用化されればエンジンの小型・軽量化や高性能化につながることから、各国でデトネーションエンジンの研究が進められています。

【▲ パルスデトネーションエンジン（左）と回転デトネーションエンジン（右）の仕組み。2021年3月に実施されたJAXA相模原キャンパスのオンライン特別公開で配信された「観測ロケットS 520 31号機の紹介【オンライン特別公開 #3】」より（Credit: JAXA; Edit: sorae編集部）】

エンジンの方式にはデトネーション波（爆轟波）を間欠的に発生・伝播させる「パルスデトネーションエンジン」と、一度発生させたデトネーション波を連続的に伝播させ続ける「回転デトネーションエンジン」があります。2021年9月にJAXAが打ち上げた観測ロケット「S-520」31号機（S-520-31）では気体の推進剤（メタンと酸素）を使用した両方の方式のエンジンが1基ずつ搭載され、世界初となる宇宙空間でのデトネーションエンジンの作動実験が行われました。

JAXA・名大など開発の「デトネーションエンジン」宇宙空間での実証実験に成功（2021年9月2日）

今回打ち上げられたS-520-34では液体の推進剤（エタノールと液化亜酸化窒素）を使用する回転デトネーションエンジン1基がロケットに搭載され、実験が行われました。液体の推進剤を使用するデトネーションエンジンが宇宙空間で作動するのは今回が世界初とされています。

JAXAは将来の展望として、デトネーションエンジンをロケットの姿勢制御システムに採用したり、複数基のエンジンを束ねる（クラスター化する）ことでロケットの1段目や2段目のエンジンとして使用したりできる可能性に言及しています。