小型人工衛星打上げロケットZERO、エンジン用ターボポンプ熱走試験に成功しました

経験者有するチームで、小型・軽量で低コストなターボポンプシステム完成

ターボポンプは燃焼器に燃料と酸化剤を送る”心臓部”に当たり、ZEROでは燃料ポンプと酸化剤ポンプを一体化させた「一軸式」を採用しています。燃料と酸化剤それぞれでポンプを分ける場合と比べて技術的な難度が高い一方、エンジンシステム全体の小型・軽量化や部品点数の削減による低コスト化につながります。本試験で使用したターボポンプはサブスケールモデル（長さ42cm、直径19cm）で、材質は耐熱性に優れたニッケル合金（一部にチタン合金およびアルミ合金）を使用しています。
ターボポンプ開発の最終仕上げとなる熱走試験はタービン駆動に燃焼ガスを用い、ガスジェネレータ（ガス発生器、GG）と熱交換器（HEX）を組み合わせたシステム全体の性能を確かめるもので、本試験では目標の回転数で良好に動作していることを確認しました。
ターボポンプグループは、基幹ロケットでのターボポンプ開発経験者やロケットシステム設計経験者を複数有しています。本試験と並行して、既にフライトに向けた開発モデルの設計を完了、現在は組立工程に入っており、今冬には同モデルでの試験を計画しています。インターステラテクノロジズは、ターボポンプをはじめとするコア技術を自社で保有することでコスト競争力のあるロケットを開発しており、それによりビジョンである「誰もが宇宙に手が届く未来」を目指してまいります。

ZEROエンジン用ターボポンプ熱走試験概要

試験名称：ZEROエンジン用ターボポンプ熱走試験
試験目的：ターボポンプシステムに加え、ガスジェネレータや熱交換器等を含むエンジンのサブシステム性能を確認すること
期　　間：2024年7月から2024年8月まで（計6回）
場　　所：IHIエアロスペース相生試験場（兵庫県相生市）
試験結果：良好に動作して目標回転数を達成し、エンジンシステムとしての成立性を確認した

国内の知見を取り入れて開発

ZEROエンジン用ターボポンプの設計は2019年から、日本の基幹ロケット用エンジンの開発に関する豊富な経験と実績を有している国立大学法人室蘭工業大学（北海道室蘭市）との共同研究として開始しました。2021年9月にはポンプ製造国内最大手の株式会社荏原製作所（東京都大田区）が加わり、3者による共同研究開発に取り組んできました。
試験は、ロケットエンジンやターボポンプの試験実績が豊富な株式会社IHIエアロスペース（群馬県富岡市）の協力のもと、IHIエアロスペース相生試験場にて実施しました（*1）。
開発難度の高いターボポンプは設計・製造・試験いずれの過程も国内の知見を取り入れてきており、今後はこれらの過程で得られた知見を最大限に活用しています。

*1 本ターボポンプの研究開発の一部は、経済産業省戦略的基盤技術高度化支援事業（JPJ005698）の助成を受けて実施しています

ガスジェネレータサイクルと再生冷却方式を初採用

ZEROは推進剤として燃料に液化バイオメタン、酸化剤に液体酸素を使用する液体ロケットです。ZEROのエンジンはガスジェネレータで発生させたガスの力でターボポンプを駆動し、タービンを高速回転させることで燃焼器に推進剤を高圧で送り込む「ガスジェネレータサイクル」をインターステラテクノロジズとしては初めて採用、燃料を燃焼器を冷やすことにも活用する「再生冷却方式」も取り入れています。これまでにガスジェネレータ、燃焼器、ターボポンプそれぞれの単体試験を行っており、今後はそれらを組み合わせたエンジン統合試験へと進む予定です。
ZEROのエンジン名称は「COSMOS」です。コスモスが北海道大樹町の花であること、このエンジンの特徴であるピントル型インジェクタの噴射形状がコスモスの花びらに似ていることから、開発部メンバーを中心に選定しました。

競争力のある価格と専用打上げが強み

ZEROは、近年の市場拡大を牽引している小型サイズの衛星をターゲットにした小型ロケットです。民間単独では国内初となる宇宙到達実績のある観測ロケット「MOMO」で得られた知見を土台に、初号機打上げを目指して開発を進めています。ZEROが提供する宇宙輸送サービスは、一気通貫の開発・製造体制で実現する1機あたり打上げ費用8億円以下（量産時）の「競争力のある価格」と、多様化する衛星のビジネスモデルに合わせて専用に打ち上げる「柔軟性」が強みです。国内やアジア・オセアニア諸国の衛星事業者に対しては発射場が近く、打上げまでの手間やコストがかからない「利便性」も提供価値として付与していきます。

最大衛星重量はLEOに800kg、アジア・オセアニア市場でのポジション確立へ

ZEROがターゲットとする小型衛星の重量は、100～200kg級がボリュームゾーンとなっています。ZEROは昨今のトレンドを見据え、国内をはじめ海外の旺盛な需要も取り込んでいくため、搭載可能な衛星重量を地球低軌道（LEO）に最大800kgを打ち上げられるロケットに能力増強を図りました。これにより国内の自立的な宇宙輸送サービス構築に貢献するとともに、アジア・オセアニアや欧州市場におけるポジションを確立してまいります。

【ロケットZEROの仕様】

全長：　　　　32 m
直径：　　　　2.3 m
全備重量：　　71 t
エンジン基数：一段目 9基、二段目 1基
推進剤：　　　燃料液化メタン（液化バイオメタン）、酸化剤液体酸素
打上げ能力：　LEO 800 kg / SSO 250 kg　※将来最大能力

▼プレスリリース　20240823_ZEROエンジン用ターボポンプ熱走試験に成功