英国の宇宙3Dプリントが新たな力を加える：プロメテウス2とオーベックスロケットエンジン

この投稿は warrior bear によって 2022-5-12 21:35 に最後に編集されました。

2022年5月12日、アンタークティックベアは、英国宇宙庁が英国領土での初の衛星打ち上げを含む英国の最近の宇宙開発におけるいくつかの新たなマイルストーンを発表したことを知りました。
待望の欧州宇宙機関（ESA）のプロメテウスIIロケットの打ち上げは、今夏後半にニューキーのスペースポート・コーンウォールから行われ、GPSや精密画像などの無線信号を監視するために2つのキューブサットを低地球軌道（LEO）に打ち上げる予定だ。
一方、英国の航空宇宙企業オーベックスは、エンジンとターボポンプシステムを3Dプリントしたプライム軌道宇宙ロケットの初の実物大プロトタイプを公開した。
英国政府のジェレミー・クイン防衛調達大臣は次のように述べた。「宇宙技術は防衛能力の開発に不可欠であり、プロメテウス2号の打ち上げは、英国独自の宇宙計画にとって新たな重要な前進を意味します。スペースミッション社およびエアバス社とのこの協力は、英国がより強靭で強力かつ重要な世界的宇宙機関となる道を切り開きます。」
△発射台に置かれたオーベックス・プライム・ロケットのプロトタイプ。写真提供：Orbex。
プロメテウス計画<br /> プロメテウスロケットエンジンは、再利用可能で低コストで、3Dプリントなどの革新的な製造技術を使用して製造される新世代のロケットエンジンを開発するために、ESAがアリアネグループと7,500万ユーロの契約を締結した2017年以来、開発が進められてきました。
多国籍航空宇宙企業エアバスとサフランの合弁会社であるアリアングループは、2015年にすでに金属3Dプリント方式を使用してエンジンの試作を開始している。プロメテウスの前身の一つであるヴァルカン 2.1 には、3D プリントされた構造部品が搭載されています。それ以来、このプロジェクトは、積層造形を多用することで、従来のロケットエンジンよりも10倍低いコストでプロメテウスを生産することに重点を置いてきました。
2018年、GKNエアロスペースは、アリアングループから、液体酸素メタン推進プロメテウスエンジン用の実物大タービン2基を3Dプリントする契約を受注しました。 GKNによれば、積層造形の使用により、タービン内の主要部品の性能が向上し、リードタイムが短縮され、コストが90%削減されたという。
△プロメテウスエンジンには3Dプリントされた燃焼室があります。写真提供：ArianeGroup。
発売までのカウントダウン<br /> 数年の開発期間を経て、プロメテウス2号ロケットエンジンは今夏初めて点火し、2つのキューブサットを低地球軌道に打ち上げる予定だ。プロメテウス2号はハンプシャー州に拠点を置くインスペースミッションズ社によって建造され、エアバス・ディフェンス・アンド・スペース社、英国国防省（MOD）、その他の国際パートナーと共同で設計された。
英国宇宙庁が同盟国と協力してより接続性の高い宇宙通信システムを開発する中、キューブサットは無線信号、GPS、複雑な画像を監視するためのテストプラットフォームを提供する。特に、このミッションは、英国とその国際パートナーがどのように協力して、より高性能で柔軟性があり低コストの衛星運用およびデータ処理システムを構築できるかを国防省がより深く理解するのに役立つだろう。
英国宇宙庁の副長官イアン・アネット氏は次のように述べた。「私たちは英国を小型衛星打ち上げの最前線に立たせ、民間顧客や政府向けに世界市場で世界をリードする能力を提供し、新たな機会を切り開き、英国の現在および次世代の宇宙科学者、エンジニア、起業家に刺激を与えています。これらの衛星は、衛星の設計と構築における英国の強みを示しています。英国とヨーロッパ全土から初めて打ち上げが可能になることで、私たちの衛星産業がさらに活性化し、全国で高度なスキルを必要とする雇用が創出され、国家宇宙戦略の主要目標が達成されるでしょう。」
キューブサットはヴァージン・オービット社のランチャーワンロケットで低地球軌道に打ち上げられ、地球上空550キロメートルを周回する予定だ。 1 つのキューブサットには、地球の高解像度画像を撮影するためのハイパースペクトルイメージャー、レーザー検出器、GPS 受信機が搭載されており、もう 1 つのキューブサットには、地球表面の 180 度のビューを提供し、最初のキューブサットを観測するための 2 つの光学イメージングカメラが搭載されています。
国防省宇宙局長のハーフ・スマイス空軍中将は次のように述べた。「これは国際協力の力を示す素晴らしい例であり、もちろんこれは我々の防衛宇宙戦略の重要な信条です。プロメテウス2号は国防省の将来の宇宙計画に大きな価値をもたらすでしょう。そして、国家偵察局のパートナーのおかげで、この強力な衛星は今夏、英国から打ち上げられる予定です。我々が共に成し遂げたことを非常に誇りに思いますが、これはまだ始まりに過ぎません。」
△プロメテウスガス発生器はテスト中です。写真提供：ArianeGroup。
Orbex がフルスケールの Prime プロトタイプを発表<br /> 一方、オーベックスは、プライム・マイクロランチャーロケットの初の実物大プロトタイプを公開した。同社は2015年の設立後、当初はステルスモードで運営されていたが、2018年に3,000万ポンドの資金を調達して一躍脚光を浴びた。 Orbex は以前、SLM Solutions と共同で 3D プリントロケットエンジンを開発しており、2019 年当時は世界最大のロケットエンジンと考えられていました。
昨年 2 月、Orbex は、ロケットエンジンの迅速な社内印刷を可能にするために、ヨーロッパ最大の産業用 3D プリンターの構築を EOS グループ会社の AMCM に委託しました。数百万ポンド規模のこのシステムにより、Orbex の全長 19 メートルの Prime ロケットの主要部品である大型ロケットエンジンとメインステージターボポンプシステムを年間 35 個以上印刷できるようになります。
プライムロケットは再生可能なバイオプロパン燃料を燃料としており、現在のほとんどの商用ロケットで使用されている灯油燃料と比較して二酸化炭素排出量を90％削減すると報告されています。このロケットは地球周回軌道上に破片を残さないように再利用可能な設計になっており、新しい回収・再利用システムが搭載されている。
現在、Orbex は、スコットランドのキンロスにある最初のテスト発射プラットフォームの発射台に、初のフルスケールの Prime ロケットプロトタイプを正常に統合しました。同社は今後、ロケット打ち上げの「リハーサル」や打ち上げ手順の開発と最適化を含む総合的なテストの実施を目指す。
オーベックスのCEO、クリス・ラーモア氏は次のように語っています。「これはオーベックスにとって大きな節目であり、私たちがどれだけ進歩してきたかを示すものです。外から見ると普通のロケットのように見えるかもしれませんが、内部はプライムは他のロケットとはまったく異なります。21世紀のロケットの性能と環境持続可能性を実現するために、私たちは低炭素燃料、完全に3Dプリントされたロケットエンジン、超軽量の燃料タンク、そして新しい低質量の再利用可能な技術など、多くの分野で革新する必要がありました。」
プライムロケットは、スコットランド北海岸に開発中の新しい宇宙港、スペースハブ・サザーランドから正式に打ち上げられる予定だ。 2020年8月、サザーランド・スペース・ハブは英国で計画許可を受けた最初の垂直宇宙港となった。
アネット氏は次のように語った。「私たちは歴史的な瞬間を迎えようとしています。オーベックスは英国にまったく新しい打ち上げ能力を生み出す上で主導的な役割を果たし、同時に全国の人々や企業にチャンスを生み出しています。プライムがサザーランド宇宙センターから打ち上げられるのを見るのが待ちきれません。」
△第2段ロケットエンジニアリングプロトタイプのOrbex 3Dプリントロケットエンジン。画像はOrbexより。
英国の活気ある宇宙産業<br /> 英国の宇宙部門は現在約47,000人を雇用し、165億ポンドの収益を生み出している。英国政府の国家宇宙戦略は、小型衛星メーカーに直接エンドツーエンドの打ち上げルートを提供し、英国の宇宙港で熟練した雇用を創出することで、英国をヨーロッパの主導国として位置づけることを目指しています。
サザーランド宇宙センターは英国全土に建設が予定されている7つの宇宙港のうちの1つで、完成すれば周辺地域で600人以上の雇用が創出されると期待されている。
ジョージ・フリーマン科学大臣は次のように述べた。「今夏後半に英国宇宙港から最初の衛星が打ち上げられる日が近づいており、英国の宇宙・衛星部門にとっては非常にエキサイティングな時期です。オーベックス・プライムは英国のロケット会社にとって素晴らしいエンジニアリングの偉業であり、炭素排出量を削減するより持続可能な革新的な燃料の先駆者です。また、モーレイに拠点を置くオーベックスで質の高い雇用がさらに創出され、活気ある宇宙部門の価値が新興イノベーションクラスターの支援に表れ、英国全体の水準向上に貢献していることも素晴らしいことです。」
△新しいサザーランド宇宙センターは2022年初頭に稼働し、オーベックスは1971年以来初の英国の衛星を軌道に乗せることができるようになる。画像はOrbexより。

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