S-IV

S-IV ロケット段

S-IVは、アメリカ合衆国が推進した初期のアポロ計画において、重要な役割を担ったサターンI型ロケットの第二段として開発されました。地球周回軌道へのペイロード投入能力を担うこのロケット段は、アポロ計画の基礎となる技術開発や試験ミッションに貢献しました。その設計と運用を通じて得られた経験は、後のより大型のロケット開発へと引き継がれていきます。

S-IVBとの明確な区別

アポロ計画で使用されたロケット段には、名称が類似しているものがあり、混同されがちですが、S-IVはサターンI型ロケット専用の第二段であり、サターンIB型ロケットの第二段、あるいはサターンV型ロケットの第三段として使用されたS-IVBとは異なる設計思想に基づいています。S-IVBは単一の強力なJ-2エンジンを搭載しているのに対し、S-IVは複数のRL-10エンジンを使用するなど、構成や役割が異なります。

技術的な特徴

S-IVロケット段は、当時の先端的なロケット推進技術を採用していました。推進剤としては、高いエネルギー効率を持つ液体水素を燃料とし、液体酸素を酸化剤として組み合わせました。極低温で貯蔵・供給されるこれらの推進剤は、効率的な燃焼によって大きな推力を生み出します。

推進システムの中核を成すのは、合計6基搭載されたRL-10ロケットエンジンです。RL-10エンジンは、液体水素と液体酸素を推進剤とする実用エンジンとしては世界でも早期に開発されたものであり、その実績と信頼性はS-IVの性能を支えました。6基のエンジンが同時に燃焼することで、第一段による加速に続く軌道投入段階の推進力を供給しました。

革新的な共通隔壁構造

S-IVの設計において特に注目すべき革新は、推進剤タンクの構造にあります。通常、性質や温度が大きく異なる液体水素（約-253℃）と液体酸素（約-183℃）を貯蔵するタンクは、それぞれ独立させるか、間に厚い断熱層や構造部材を設けるのが一般的でした。しかし、S-IVでは、これらのタンク間に一枚の薄い隔壁のみを配置するという、「共通隔壁（Common Bulkhead）」と呼ばれる革新的な構造を採用しました。

この単一隔壁構造は、タンク本体を軽量化し、複数の隔壁や支持構造を削減することを可能にしました。結果として、ロケット段全体の重量を大幅に軽減することに成功し、従来の設計と比較して約10トンもの重量削減を実現したとされています。ロケットの性能は重量に大きく左右されるため、この約10トンの軽量化は、S-IVが高い性能を発揮し、所定の軌道に到達するために非常に重要な要素でした。

主要諸元と性能

S-IVロケット段は、以下の主要な技術仕様に基づいて製造・運用されました。

全高: 12.19メートル
直径: 5.49メートル
搭載エンジン: RL-10ロケットエンジン 6基
総推力: 400キロニュートン
燃料: 液体水素
酸化剤: 液体酸素
* 燃焼時間: 約410秒

これらの仕様によって、S-IVはサターンI型ロケットの第二段として、約410秒間の燃焼を通じてロケットを高度450キロメートル以上の地球周回軌道へと導く能力を有していました。この到達性能は、初期アポロ計画における技術実証や無人試験ペイロードの打ち上げに十分なものであり、後の有人月探査へと繋がる基礎を築く上で貢献しました。

まとめ

S-IVロケット段は、アメリカ初期のアポロ計画で使用されたサターンI型ロケットの第二段として、その成功に不可欠な要素でした。液体水素・液体酸素推進剤と6基のRL-10エンジンを搭載し、特に単一隔壁タンク構造による約10トンの重量削減は、その革新的な特徴です。サターンIBやサターンVで使用されたS-IVBとは区別されるS-IVは、全高12.19m、直径5.49m、総推力400kN、燃焼時間約410秒、到達高度450km以上の性能を持ち、初期の宇宙開発ミッションに貢献しました。S-IVの開発・運用から得られた貴重な知見は、その後のアメリカの宇宙ロケット技術の発展へと繋がる遺産となりました。

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