極低温エンジンとは？

極低温エンジンは通常、地球の重力を逃れてプローブを間隔を空けて配置するか、衛星を軌道に乗せるために設計されたロケットエンジンです。 それらは、非常に低い温度に冷却され、そうでなければ通常の大気圧と温度で水素や酸素などの気体状態になる液体燃料を使用します。 これらの燃料は、推進力を生成するために2つの主要な設計のいずれかで使用されます。 水素が燃料として気化され、酸素の酸化剤によって点火されて標準の高温ロケット推力が生成されるか、混合されてエンジンノズルから出て推力を生成する超高温蒸気が生成されます。

現在、2011年時点で5か国がテスト済みの極低温エンジン推進システムを保有しています。これには、米国、ロシア、中国、フランス、日本が含まれます。 ドイツのランポルツハウゼンにあるドイツ航空宇宙センターでの作業は、極低温推進力の開発を進めています。 インドはまた、2009年にインド宇宙研究機関（ISRO）で生産された低温ロケットの設計をフィールドテストし、テスト車両の壊滅的な故障をもたらしました。

ロケット燃料の極低温工学は、少なくとも1960年代のアメリカのアポロムーンのミッションで使用されていたサターンVロケットの設計以来です。 アメリカのスペースシャトルのメインエンジンも極低温で貯蔵された燃料を使用します。ロシアと中国が核抑止力として使用した大陸間弾道ミサイル（ICBM）の初期モデルも同様です。 液体燃料のロケットは推力が大きいため、固体燃料のロケットよりも速度が速くなりますが、燃料を維持するのが難しく、エンジンバルブとフィッティングが経時的に劣化するため、空の燃料タンクに保管されます。 低温燃料を推進剤として使用するには、燃料の貯蔵施設が必要であるため、必要なときにロケットエンジンを保持するタンクにポンプで送ることができます。 極低温エンジンを搭載したミサイルの発射時間は数時間まで遅れることがあり、燃料の貯蔵は危険であるため、1980年代に米国はすべての固体燃料ICBMに転換しました。

液体水素と液体酸素は、それぞれ華氏-423°（摂氏-253°）および華氏-297°（摂氏-183°）のレベルで保存されます。 これらの要素は簡単に入手でき、ロケット推進用液体燃料の最大のエネルギー変換率の1つを提供するため、極低温エンジンの設計に取り組んでいるすべての国で選択される燃料となっています。 また、最大450秒の化学ロケット推進で知られている最も高い特定のインパルスレートの1つを生成します。 特定のインパルスは、燃料消費単位あたりの運動量の変化の尺度です。 真空中のスペースシャトル極低温エンジンなど、440個の特定のインパルスを生成するロケットは、時速約9,900マイル（時速15,840キロメートル）の速度を達成します。これは、地球の周りの崩壊軌道を維持するのに十分な速度です。長期間。

極低温エンジンの新しいバリエーションは、米国航空宇宙局（NASA）によって開発されているCommon Extensible Cryogenic Engine（CECE）です。 典型的な液体酸素と水素燃料を使用しますが、エンジン全体も過冷却されます。 燃料は、ロケットの推力の形として華氏5,000°（摂氏2,760°）の過熱蒸気を生成し、100％をわずかに超えて10％から10％の推力レベルに絞ることができ、地上などの着陸環境で操縦しますムーン。 このエンジンは2006年にテストが成功し、将来の火星と月の有人ミッションの両方で使用される可能性があります。