RS-18

RS-18は、アメリカ合衆国の企業ロケットダイン（現エアロジェット・ロケットダイン）によって開発されたロケットエンジンです。このエンジンは、アポロ計画における月着陸船の上昇用エンジンから発展した技術をルーツに持っています。当初は自己着火性を持つタイプのエンジンでしたが、後には推進剤として液体酸素（LOX）と液体メタン（LCH4）が使用されることになりました。

液体酸素と液体メタンを組み合わせた推進剤は、比較的取り扱いが容易で環境負荷も少ないことから、「グリーン推進剤」の一つと考えられています。2008年には、アメリカ航空宇宙局（NASA）が将来の有人宇宙探査計画のために実施した、「探査システムアーキテクチャ研究（ESAS）」の一環として、RS-18エンジンの試験が行われました。

開発の背景

2005年に行われたNASAのESASでは、新しい宇宙船、特に乗員輸送機（CEV）や月面着陸モジュール（LSAM）の上昇段、さらにはサービスモジュールの推進システムにおいて、圧送式の液体酸素/液体メタン技術を採用することが推奨されました。

液体酸素と液体メタンのような推進剤の利用は、安全性の高さと、自己着火性推進剤を用いた同等サイズのエンジンに匹敵する性能を両立できる点が評価されました。特に月面着陸機の上昇段に適用する場合、従来のモノメチルヒドラジン（MMH）と四酸化二窒素（NTO）といった自己着火性推進剤を使用する設計と比較して、推進剤タンクの体積を大幅に抑えることが可能になります。ESASでは、上昇段用のエンジンとして5,000から10,000 lbf（約22から44 kN）の推力レベルが認証されていました。

RS-18のような液体酸素/液体メタンエンジンの実現には、いくつかの技術的な課題が存在しました。これらの課題を解消することを目指し、推力5,500 lbf（約24.5 kN）クラスの上昇エンジン技術開発のため、NASAのグレン飛行センターでは推進および低温先進開発計画（OCAD計画）が進められました。

試験と技術的な進展

RS-18ロケットエンジンは、NASAのジョンソン宇宙センターにあるホワイトサンズ試験施設（WSTF）において、液体酸素と液体メタンを推進剤とする燃焼試験が実施されました。この試験は、推進および低温先進開発（PCAD）計画の一部として行われたものです。

試験では、WSTFの高高度模擬装置が用いられ、最大で海抜約37 kmに相当する高高度環境が再現されました。RS-18の試験では、プラット・アンド・ホイットニー・ロケットダイン社が設計・供給したガス発火トーチ式の点火装置が採用されました。従来のロケットエンジンで用いられることがある火工品による点火方法は、このRS-18では使用されませんでしたが、その後2009年にはアルマジロ・エアロスペース社のIPPエンジン試験において、火工品点火の成功が実証されています。

その後の経緯

RS-18エンジンは、残念ながらNASAのコンステレーション計画で最終的に採用されることはありませんでした。コンステレーション計画自体も、2010年2月1日に正式に中止が決定されました。

しかし、RS-18エンジンはそこで開発が終了したわけではありません。さらなる宇宙探査ミッションに必要な推進技術を獲得し、試験するためのNASAの探査技術開発計画のもと、液体酸素と液体メタンを燃焼させるための改修が施され、その後も試験が続けられました。これにより、将来の宇宙探査に向けた液体メタン推進技術の基盤構築に貢献しました。

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