RL-10

RL-10は、アメリカ合衆国が初めて実用化した液体水素燃料を使用するロケットエンジンです。この画期的なエンジンはプラット・アンド・ホイットニー社によって開発されました。その歴史は古く、最初の地上試験は1959年に行われ、1963年には初めて宇宙へと打ち上げられました。初期のRL-10エンジンは、アポロ計画で用いられたサターンI型ロケットの第2段であるS-IVに6基搭載されたほか、アトラスやタイタンロケットの上段として広く使われたセントールにも1基または2基が採用され、重要な役割を果たしました。

原型機の仕様は、高高度での推力が約66.7キロニュートン（15,000ポンド）、比推力は433秒に達しました。エキスパンダーサイクルと呼ばれる方式を採用しており、推進剤として液体酸素と液体水素を使用します。乾燥重量は約135キログラムと比較的軽量でありながら、直径約0.99メートル、全高約1.73メートルのコンパクトな設計でした。これらの性能は、当時の宇宙開発において液体水素エンジンの可能性を示す画期的なものでした。

RL-10は開発以降、継続的に改良が重ねられ、様々な派生型が誕生しました。その中でも、現在の宇宙輸送を支える主要なモデルの一つがRL-10B-2型です。このエンジンは、デルタIIIおよびデルタIVロケットの第2段に搭載されています。RL-10B-2は原型機と比較して大幅に性能が向上しており、特に伸展式のノズルを採用することで真空での性能を高めています。また、軽量化と信頼性向上のために電気駆動式のジンバル機構が導入されました。RL-10B-2は高高度で約110.1キロニュートン（24,750 lbf）の推力を発揮し、比推力は462秒に達します。燃焼時間は最大1,152秒と長時間の噴射が可能であり、乾燥重量は約301キログラムです。しかし、このRL-10B-2エンジンは、過去にデルタIIIロケットの打ち上げ失敗の原因として、燃焼室のろう付けの欠陥が特定された事例もあります。もう一つの現行機であるRL-10A-4-2型は、アトラスVロケットの第2段に採用されています。このモデルは、高高度での推力が約16,500～22,300 lbf、比推力は444.4～451.0秒の範囲で調整可能です。

RL-10の技術は、将来の宇宙探査計画においても重要な鍵となりました。かつて検討されていたコンステレーション計画における月面着陸機「アルタイル」では、月面への軟着陸や離陸のためにエンジンの推力を広範囲に調整する、いわゆるディープスロットル能力が求められました。当時のRL-10B-2が出力比率で最大20%まで調整可能であったのに対し、アルタイルに必要なのは10%まで絞り込む能力でした。この要求に応えるため、NASAはプラット・アンド・ホイットニー社と協力し、「共通拡張可能型極低温エンジン（CECE）」と呼ばれる試験機の開発を進めました。CECEは、2009年には104%から8%という、この種のエンジンとしては記録的な出力調整範囲を実証し、ディープスロットル技術の確立に大きく貢献しました。

また、RL-10は現在進行中のアルテミス計画でも重要な役割を担っています。スペース・ローンチ・システム（SLS）ロケットのブロックI構成における暫定極低温推進段（iCPS）には、当初RL-10B-2が1基搭載され、アルテミス2号以降はRL-10C-2型に更新される予定です。さらに、将来のブロックIB構成の第2段には、RL10A-4-2型が4基搭載される計画が進められています。

国際協力の分野では、ロシアのキマフトマティキ設計局（KBKhA）がプラット・アンド・ホイットニー社と共同で開発した低温液体燃料エンジン、RD-0146が存在します。これはRL-10の技術を基にしたロシア版とも言えるエンジンで、ロシア初のガス発生器を持たないエキスパンダーサイクルエンジンであり、非冷却式の伸展ノズルを備えるなどの特徴を持ちます。複数回の点火が可能で、開発者によればガス発生器がないことがその信頼性向上に寄与しています。このエンジンは、ロシアの次世代有人宇宙船計画で検討されていたRus-Mロケットの第2段に採用される予定でした（この計画自体は中止）。

半世紀以上にわたり運用され、数多くの改良を重ねてきたRL-10エンジンは、アメリカの宇宙開発の歴史において中心的な役割を果たしてきました。その高い信頼性と継続的な性能向上により、現在も様々なロケットで活用されており、今後の深宇宙探査においてもその技術は不可欠なものとなっています。

もう一度検索