SABRE (ロケットエンジン)

SABRE（セイバー）は、Synergistic Air-Breathing Rocket Engineの略称であり、イギリスのリアクション・エンジンズ社（Reaction Engines Ltd., REL）によって開発が進められていた革新的な推進システムです。このエンジンは、極超音速での飛行を可能にし、一段式の宇宙輸送機「スカイロン（Skylon）」を実現することを目標として構想されました。

SABREエンジンの開発は、1980年代初頭から半ばにかけて、先行する複数のプロジェクトの流れを汲んでいます。特に、アラン・ボンド氏による空気液化サイクルエンジン（LACE）の一連の設計や、HOTOL計画のために研究されたLACE設計から発展したものです。このエンジンの最も画期的な技術的特徴は、超高速で流入する空気を非常に短時間のうちに極低温まで冷却できる能力にあります。具体的には、マッハ5.5もの速度で取り込まれた約1000℃の空気を、わずか0.01秒という驚異的な速さでマイナス150℃まで冷却することが可能とされていました。

SABREの推進方式は、従来のロケットエンジンやジェットエンジンとは一線を画する複合サイクルです。低速かつ低高度での大気圏内飛行時には、周囲の空気を取り込んで推進力を得ます。一方、より高高度に達し、大気の密度が薄くなると、機体に搭載された液体酸素（LOX）を酸化剤として使用するロケットモードに切り替わります。

エンジンシステムの中核には、高性能な熱交換器が組み込まれています。この熱交換器は、吸い込んだ空気を極低温まで冷却することで、空気中の酸素を液化あるいはそれに近い状態にし、燃料である水素と混合するための酸化剤として供給する役割を果たします。これにより、大気圏内飛行中に外部の空気を利用して効率的に高速の噴流を生成することが可能となります。

エンジンの前面部では、まず円錐形の軸対称衝撃波とそれに続く反射衝撃波を利用して、流入する超音速気流を亜音速まで減速させます。減速された空気の一部は、エンジンの中心部に位置する予冷器を通過し、ここで急激に冷却されます。残りの空気は、ラムジェットのバイパスリングを直接通過します。

予冷器の後方にあるSABREエンジンのコア部分では、ブレイトンサイクルを応用したターボ圧縮機が動作します。このターボ圧縮機は、ヘリウムガスを循環させることで作動し、予冷された空気を圧縮し、高圧にして後段の燃焼室へ送ります。燃焼室には、ターボポンプによって供給される燃料（水素）と酸化剤（予冷された空気中の酸素、または高高度での液体酸素）が供給され、燃焼することで推力を発生させます。

SABREの実現に向けた重要な一歩として、空気吸入式のハイブリッドロケットエンジンに不可欠な熱交換器技術のハードウェア試験が、2011年に完了しました。この試験では、エンジンの低高度運転や高性能運転に必要な熱交換器の冷却性能が実証され、SABRE技術が十分に実現可能であることが示されました。

しかしながら、SABREエンジンを搭載する予定だった単段宇宙輸送機スカイロンは、最終的に実現に至りませんでした。そして、SABREエンジンの開発を主導してきたリアクション・エンジンズ社は、2024年10月末をもって経営活動を停止する事態となりました。革新的な宇宙推進技術として注目されたSABREの開発は、残念ながらその途上で終焉を迎えることとなりました。

[関連項目]
ロケットエンジン, ラムジェットエンジン, スクラムジェットエンジン, パルス・デトネーション・エンジン, 空気液化サイクルエンジン, 予冷ターボジェットエンジン, ジェット機, 超音速輸送機, スペースプレーン, 宇宙機の推進方法

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