逆噴射ロケット

逆噴射ロケット（レトログレードロケットの略）は、乗り物の動きに逆らう推力を与えて減速させるロケットエンジンです。これまでは主に宇宙船に使用されてきましたが、短い滑走路の航空機着陸にも限定的に使用されています。2010 年以降、再利用可能な打ち上げシステムで逆噴射ロケットの新しい用途が生まれています。

第二次世界大戦時のドイツ軍グライダーである DFS230の一部のモデルの機首にはロケットが取り付けられていた。^[1]これにより、航空機は空挺攻撃の際に通常では不可能な、より狭い場所への着陸が可能になった。

第二次世界大戦中のもう一つの開発は、英国海軍本部の各種兵器開発局が開始した英国のハジレ計画である。もともとは英国陸軍からの要請で、高速度・高高度を飛行する航空機から重機や車両を投下する方法として考案されたものであったが、この計画は失敗に終わり、戦後はほぼ忘れ去られた。テストのいくつかは成功したが、ハジレは通常の戦争に使用するには予測不可能すぎたため、戦争が終結に近づく頃には計画を実行する機会もなく棚上げとなった。その後、ソ連の実験でこの技術が使用され、空中投下された大型貨物をパラシュート降下後に減速させた。

軌道上の宇宙船が十分に減速すると、高度が下がり、空気力学的な力によって宇宙船の動きが急速に減速し始め、地上に戻ります。逆噴射ロケットがなければ、宇宙船は軌道が自然に減速するまで軌道上に留まり、ずっと後になってから、つまり有人飛行の場合は生命維持装置が消耗してからずっと後に大気圏に再突入することになります。したがって、宇宙船に極めて信頼性の高い逆噴射ロケットが搭載されていることは非常に重要です。

軌道離脱用逆噴射ロケットに求められる高い信頼性のため、マーキュリー宇宙船は、宇宙船底の熱シールドに固定された、 それぞれ10秒間噴射する1000lbf（  4.5kN）の推力を持つ固体燃料逆噴射ロケット3基を使用した。残りの2基が故障した場合でも、1基で宇宙船を地球に帰還させることができた。^[2]

ジェミニは4基のロケットを使用し、それぞれ2,500ポンドの力（11kN）を持ち、わずかに重なりながら5.5秒間連続して燃焼した。これらはカプセルの熱シールドのすぐ後ろにあるアダプタモジュールの逆行セクションに搭載されていた。^{[3] [4]}

月面飛行では、アポロ司令船と機械船は、大気圏を通過する飛行経路で大気抵抗を利用して速度を低下させたため、司令船を地球に帰還させるのに逆噴射ロケットを必要としなかった。地球軌道上での試験飛行には逆噴射が必要であり、これは機械船の大型のサービス推進エンジンによって提供された。同じエンジンが、月周回軌道投入時に宇宙船を減速させるための逆噴射ロケットとしても使用された。アポロ月着陸船は、降下段エンジンを使用して軌道から降下し、月に着陸した。

スペースシャトル 軌道操縦システムは、再突入と軌道操縦の両方に使用できる強力な液体燃料ロケットを 2 つ搭載していました。1 つのシステムで再突入を成功させることができ、両方のシステムが故障した場合でも、反応制御システムによって再突入に必要な速度まで機体を減速させることができました。

確実にきれいに分離し接触を防ぐために、タイタン II、サターン I、サターン IB、サターン Vなどの多段式ロケットでは、下段に小型の逆噴射ロケットが搭載されている場合があります。これは、段分離時に点火します。たとえば、サターン V の地球周回軌道への打ち上げ中に、 S-IC 段とS-II段がそれぞれ停止した後、ロケットの残りの部分から切り離すために使用されました。一方、後続の段には、分離を補助し、液体燃料エンジンの良好な始動を保証するために、 ポジグレードアレージ ロケットが搭載されている場合があります。

逆噴射ロケットは、月や火星などの他の天体に宇宙船を着陸させるのにも使用されるほか、宇宙船がそのような天体の周りを周回する軌道に入るのにも使用されます。そうしないと、宇宙船は天体を通り過ぎて再び宇宙空間に飛び去ってしまいます。上で指摘したように (アポロ計画に関連して)、宇宙船のメインロケットは、逆噴射ロケットとして機能するように向きを変えることができます。ソユーズ宇宙船は、着陸の最終段階で小型ロケットを使用します。

2010年以降、再利用可能な打ち上げシステム向けに逆噴射ロケットの新たな用途が生まれている。SpaceXのFalcon 9およびFalcon Heavyロケットの第1段は、第2段分離後、推進着陸のために減速するために1～3基のメインエンジンを使用する。その後、第1段は回収され、改修され、次の飛行に備える。他の軌道ロケットのブースターは、1回の使用後に大気圏再突入や海洋への高速衝突によって破壊されるのが一般的である。Blue OriginのNew Glenn、Link SpaceのNew Line 1などの企業や、欧州委員会のRETALTプロジェクトや中国国家航天局の長征8号などの国家プロジェクトも、再利用可能なブースターの逆噴射再突入を追求している。^{[5] [6]}

ニューシェパードは再利用可能な単段式弾道ロケットで、ブースターは飛行後にメインエンジンを使用して再び着陸します。カプセルはパラシュートで降下速度を落とし、地面に到達する直前に逆噴射ロケットを使用して減速します。

スペースXのスターシップ打ち上げロケットは、ファルコン9と同様の方法でスーパーヘビーブースターを回収し、13基のエンジンに点火した後、最終降下のために10基のエンジンを停止した。 ^[7]再突入後の第2段は、3基の内部エンジンに点火し、着水またはキャッチのいずれかに向けて降下する。^[7]

1979年に米国政府がイランで人質を救出するために提案した計画「クレディブル・スポーツ作戦」では、逆噴射ロケットを搭載し極めて短距離着陸が可能なロッキードC-130ハーキュリーズを改造したYMC-130H型機2機が製造された。計画の一環として、これらの航空機はテヘランの米国大使館近くのシャヒード・シロウディ・スタジアムに着陸し、逆噴射ロケットを使用して停止する予定だった。テスト飛行中に1機が墜落して破壊されたが、死者は出ず、計画はその年の後半に中止された。^[8]