東京理科大学が挑む宇宙輸送の革新！耐熱材不要の再使用型ロケットタンク実証開始へ

東京理科大学が挑む宇宙輸送の革新

東京理科大学の創域理工学部に所属する小笠原宏教授が率いる研究グループが、JAXAが推進する「宇宙戦略基金 SX中核領域発展研究『SX-ARK』」に選ばれ、新たな宇宙輸送システムの実現に向けた地上実証研究をスタートしました。目的は、宇宙輸送コストを大幅に削減するための革新的な再使用型ロケットタンクの開発です。

背景と要因

宇宙開発が進む中、宇宙輸送コストが高いままであることが大きな課題となっています。従来のロケットは使い捨て方式で、故障や点検のためのコストが重くのしかかっているのです。特に、ロケットが大気圏再突入時に受ける空力加熱を防ぐために装備される耐熱防護システム（TPS）は、スペースシャトルでは機体全重量の約18%を占めており、大きな負担となっています。

小笠原教授の研究グループは、TPSを必要としない再使用型ロケットタンクを開発し、この問題を解決しようとしています。気軽に宇宙にアクセスできる未来を目指し、コスト削減とその実現性向上を同時に進めるという、革新的なアプローチを展開しています。

具体的な研究内容

本研究は、いくつかの柱に基づいて要素技術の開発とシステム評価を行います。まず、タンク内の熱伝達特性モデルの整備を進め、熱管理技術の開発・検証を行います。このプロセスを通じて、耐熱材を必要としない新たなタンクデザインの実現に努めています。加熱条件や熱および流体の特性を明らかにし、全体システムとしての経済的メリットを定量的に評価することが目標です。

次に、タンク外表面の形状を検討することで、空力加熱の低減が期待できます。この表面形状には最新の材料特性を応用し、光学特性に関するデータベースの整備も進めています。これにより、より効率的な設計が可能となります。

また、完全再使用型ロケットの経済性評価にも注力し、TPSありの従来型とのシステムメリットを徹底的に比較します。再使用回数やロケットの機体仕様に基づく評価を行い、実現可能性を探ります。これによって、TPSなしの利点が明らかになることを期待しています。

最後に、実際のタンクを模したスケールモデルにより地上実証を行い、実測データを収集します。このデータは熱解析モデルの精度向上に寄与し、将来的な実機開発へと繋がります。