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2009年9月11日 (金)

ロケットの技術

P042001817178
ええやろ?このくらい>JAXA
(クリックするとそれなりのページに飛ぶ)

H2BがHTV乗っけて宇宙へ出て行った。
「H2B」なんて鉛筆みたいだが、実際日本が最初に作った「ロケット」は本当に鉛筆サイズ(23センチ)であった。HTVはもちろん広島テレビの宇宙局のことではない(どこか作れ宇宙支局)。

アポロ計画華やかなりし頃の図鑑で、当時の日本のロケット群と、アポロを打ち上げた「サターンV」が一緒に描いてあるイラストを見た方は多いと思う。国産組に対してあまりにも巨大な「アメリカン・サイズ」に、アメリカの技術力と「日本はまだまだだな」という感慨を抱いたものだ。

以来、30年。

サターンV 全長110メートル。自重3038トン。地球周回軌道投入能力118トン
(投入能力/自重=3.9%)
H2B 全長57メートル。自重531トン。地球周回軌道投入能力19トン
(3.6%)
シャトル 全長56メートル。自重2030トン。地球周回軌道投入能力24トン
(1.2%)
ロシア・プロトン 全長50メートル。自重700トン。地球周回軌道投入能力20トン
(2.8%)

サターンはそもそもが有人月ロケット(全体丸ごと行くわけではないが)なので、今のレベルでもデカいが、ここで注目すべきはH2Bが地球周回を意図したシャトルやロシアのプロトンと同サイズ、同等能力で遥かに軽いという事実である。軽く作るには強度を確保する必要があり、コマを思い出していただくと判るように、軽いモノは重いモノよりフラフラしやすい。応じた安定性とコントロール技術が必要になる。日本のロケットを古くから見て来た方には、往年のスピン発射がこの複雑な制御を簡略化する工夫だとご存知でおられよう。

また、所定の荷物を所定の軌道に放り出すには、「高さ・速度・角度」の正確さが求められる。各種球技で、狙ったところにボールを叩き込む難しさを経験されている方は多いと思うが、これをン百キロ上空で時速ン万キロで飛行中に行うのである。更に今回の打ち上げで「2時1分」という半端な?時間に打ち上げたのは、国際宇宙ステーションの軌道要素も加味した結果「タイミング」である。力任せに宇宙に何か叩き出すのと、狙い通りに物品を宇宙へ輸送するのは技術レベルがケタ違いだ。

あと燃料やエンジンについても触れておきたい。国産のひいき目を抜きにしても種子島からの打ち上げはビジュアル的に美しい。これは端的にはムダが少ないからである。余計な物を伴わない物理現象には機能美が残る。おお、カッコイイこと書いたオレ←バカ。
さておき、メインエンジンLE7Aは液体水素燃料だが、水素の燃焼とは酸素と結びつくことであり、出来上がるものは要するに水である。すさまじく大気汚染をしているようでとてもクリーンなのだ(発射の煙にはパワーアップ用の固体燃料ロケットの排気ガスが相当混じっている。こいつは水素じゃない)。
もちろん、単に酸素と混ぜれば済む話ではない。液体水素とは極低温であって、温度上げて気体にしてやらないといけないし、水素の燃焼はともすれば爆発になり、大気汚染物質である窒素酸化物を生成することもある。3000度の灼熱のノズルのそばで冷静に予熱量と供給量を同時にコントロールする技術が求められるのだ(ちなみに液体の低温を使ってその3000度に晒される部材を冷やしてもいる)。これも無闇に灯油やヒドラジン燃やすのとはわけが違う。で、小学生諸君宿題だ。液体水素ロケットを実用化した国がどれだけあるか調べて見るといい。

その昔、火薬で鉄の弾を打ち出す「銃」という存在が種子島から日本に上陸した。
そして今、高い理念を備えたロケットが種子島から水素の力で衛星を宇宙へ撃ち出す。

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