液体ロケットブースター

液体ロケットブースター（LRB）

液体ロケットブースター（LRB）は、ロケットの打ち上げ時に主機体を補助し、離床に必要な大きな推力を発生させるために機体側面に複数装着される推進装置です。その名の通り、燃料と酸化剤の両方に液体を用いる液体燃料ロケットエンジンを動力源としています。固体燃料を使用する固体ロケットブースター（SRB）と同様に、打ち上げ初期段階で燃焼し、役目を終えると切り離されます。

LRBの大きな利点は、搭載可能なペイロード（積荷）の重量を大幅に増やせることです。これは、軌道へ投入できる総質量が向上することを意味し、より大型の衛星や探査機、宇宙ステーションモジュールなどを打ち上げることが可能になります。また、液体燃料ならではの特性として、エンジンの出力を打ち上げ中に調整したり、異常発生時には緊急停止させたりする能力を持っています。この能力は、特に有人宇宙飛行において重要です。万が一の事態に際して、搭乗員に脱出の機会を提供するなど、安全性向上に寄与するからです。

LRBの歴史と応用事例

液体ロケットブースターは、初期のロケット開発段階から利用されてきました。

ソビエト連邦／ロシア： 後にソユーズロケットへと発展したR-7ミサイルでは、複数のエンジンを打ち上げ前の地上で全て点火し、システムが正常に機能しているかを確認する目的でLRBの概念が活用されました。これは、当時の技術では空中でのエンジン再点火が困難だったため、地上で確実にロケットの状態をチェックする重要な手段でした。また、1980年代に開発された大型ロケット「エネルギア」は、ブラン宇宙往還機や実験的な軍事衛星ポリウスを打ち上げるために、強力なゼニット液体ブースターを4基装備していました。

欧州： アリアン4ロケットファミリーでは、ペイロード能力を柔軟に変更するためのオプションとしてLRBが提供されました。LRBを装備しないアリアン40型が静止トランスファ軌道へ約2.2トンのペイロードを運べたのに対し、4本のLRB（型式44L）を備えた仕様では約4.8トンと、その輸送能力を劇的に向上させることができました。

日本： H-IIAロケットにおいても、大型衛星打ち上げ能力強化やHTV（宇宙ステーション補給機）打ち上げのために、LRB 1本とSRB 2本を組み合わせたH-IIA 212型の構想がありましたが、後にH-IIBロケットの開発へと方針が転換されました。また、無人宇宙往還機HOPEの打ち上げを目指したH-IIA 222型（LRB 2本、SRB 2本構成）も計画されましたが、HOPE開発中止に伴い実現しませんでした。

米国： スペースシャトル計画では、開発初期やチャレンジャー号事故後にLRBの採用が検討されましたが、最終的には退役まで固体ロケットブースターが使われ続けました。一方、シャトル後継となるNASAの次期有人宇宙船打ち上げシステム「スペース・ローンチ・システム（SLS）」においては、先進ブースター開発競争の一環として、アポロ計画のサターンVロケット第1段エンジンF-1を改良したF-1Bエンジン2基を搭載する「Pyrios（ピュリオス）」と呼ばれる液体ブースター案が提案され、SLS Block II向けの選択肢となりました。F-1Bエンジンは、オリジナルのF-1よりも効率が改善され、より大きな推力を発生させることが報告されています。

コモン・コア・ブースター（CCB）とコモン・ブースター・コア（CBC）

アメリカ空軍のEELV（発展型使い捨てロケット）計画で開発されたアトラスVやデルタIVを構成する推進モジュールは、単体でロケット第1段として機能するだけでなく、複数本を並列に組み合わせることで大型ロケット（HLV：ヘビーリフトビークル）を構成したり、固体ロケットブースターと併用したりできる柔軟な設計思想を持っています。これらはコモン・コア・ブースター（CCB：アトラスVに使用、3本並列構成は中止）やコモン・ブースター・コア（CBC：デルタIVに使用、3本並列構成のデルタIVヘビーがある）と呼ばれ、広義には液体ブースターの概念を発展させたものと言えます。

並列ブースターの運用

複数のLRBやCBC/CCBを並列に使用する構成では、効率や性能を最適化するために様々な運用方法が取られます。例えば、全く同じ構成のブースターを3本使用する場合、離昇時に全てのブースターを全力で燃焼させるのではなく、両端のブースターの燃焼を先に終了させて切り離し、中央の機体のみを継続して燃焼させることで、一種の「第1.5段」として機能させることがあります。デルタIVヘビーでは、離昇後に一度中央エンジンの出力を絞り、両端のブースターを分離した後に改めて全開運転に切り替える方式が採用されています。また、ファルコンヘビーでは、左右のブースターから中央のコアに燃料を供給する「クロスフィード」というユニークな方式が検討されましたが、2018年の初打ち上げ時点では実施は見送られました。

液体ロケットブースターとその関連技術は、ロケットの能力向上と多様な打ち上げ要求への対応において重要な役割を果たしています。

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