研究室紹介

機械創造工学専攻 宇宙機システム研究室

未来の有人宇宙活動に貢献する、ロケットの推進システムに挑む。

月や火星をめざすために、最適な推進剤とは。

地上から約400kmの上空を飛行する国際宇宙ステーション(ISS)の運用が決まっているのは2024年まで。その後人類の宇宙活動は、月や火星での長期間滞在へ方向転換していくと言われています。
しかし、人が月や火星に長期間滞在して地球に帰還するためには、現在ロケットに使われている推進剤よりも高性能な推進剤が必要です。たとえば日本のH-ⅡA・H-ⅡBロケットは、液体水素と液体酸素を推進剤に使用していますが、液体水素の沸点は-253℃。
太陽光が当たらない宇宙空間の温度は-150℃程度のため、太陽光を遮って低温を保っても蒸発によるロスを避けることができません。当研究室では、長期間宇宙に滞在する将来の有人宇宙機の推進システムを見つめ、蒸発ロスの少ない最適な推進剤と推進システムについて研究しています。

研究室が出した答えは、液体メタンと液体酸素の組み合わせ。

注目しているのは、燃料に沸点が-162℃の液体メタンを、酸化剤に沸点が-183℃の液体酸素を使用する推進剤です。液体水素よりも液体メタンの方が蒸発ロスが少ないため、月に50日以上滞在するなら帰還用ロケットエンジンの燃料には液体メタンを用いる方がいいということもわかってきました。
そこで、この液体メタン+液体酸素を推進剤に用いたエンジンの燃焼試験のテストスタンドをつくり、シーケンスを組んで着火のテストを行っています。
このテストスタンドの特長は、液体メタンを触媒で反応させて着火する点。触媒の温度を何度にすれば着火が可能なのかを探りながら、実用化に向けた研究を進めています。
宇宙機のエンジンに使用できる推進システムをつくり上げるために、一歩ずつ前進しています。

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