ロケットダイン E-1

ロケットダインのE-1は、もともとタイタンIミサイルのバックアップ設計として作られた液体燃料 ロケットエンジンでした。開発中、陸軍弾道ミサイル局（ABMA）のハインツ・ヘルマン・コエレは、サターンIとして登場するロケットの主エンジンとしてこれを選択しました。最終的に、タイタンは主エンジンで開発を進め、サターンチームは開発をスピードアップするために推力の低いH-1を使用することを決定しました。E-1プロジェクトは1959年に中止されましたが、ロケットダインのこの設計の成功により、 NASAはロケットダインのはるかに大型のF-1を納品できるという自信を得ました。F-1は、サターンVの月へのミッションの第1段階に動力を与えました。 ^[1]

1954年7月、空軍科学諮問委員会のICBM作業部会は、当時開発中だったアトラスミサイルに関する疑念について西部開発部会（WDD）に助言した。アトラスは性能目標を達成するために多くの非従来的な機能を使用していたが、これらのうちの1つでも実際に機能しないことが判明した場合、設計全体が失敗するという過度のリスクがあると彼らは感じていた。同部会はリスク軽減策として2番目のICBMプロジェクトを開始することを提案した。^[2]

SAC の懸念は空軍内で真摯に受け止められ、ラモ＝ウッドリッジにこの問題の調査を指示した。ラモはこれに応えてロッキード社とグレン・L・マーティン社にICBM の代替設計を提案するよう依頼した。これらの報告に基づき、ラモは空軍がアトラスの「バルーンタンク」の代わりに従来の機体を使用し、「1 段半」レイアウトを 2 段設計に置き換える新しいミサイルの開発を開始することを提案した。^[2]

2つの提案から選ばれ、タイタンと呼ばれる機体の契約がマーティン社に授与された。エアロジェット・ジェネラル社がこの設計のエンジン製造に選ばれ、ブースター用の2室式LR-87と上段用の単室式LR-91を開発した。タイタン計画全体の基盤となっている低リスク開発コンセプトに沿って、WDD社はバックアップエンジンの開発にノースアメリカン・アビエーション社のロケットダイン部門も選んだ。^[3]

1955年に独立したロケットダインは、小型エンジン群ではなく、1基のエンジンで約350,000 lbf (1,600 kN) の推力要件を満たすことを決定した。ロケットダインは、ソーおよびジュピターミサイルで成功したMB-3/ S -3 (空軍ではLR79として知られている)の基本レイアウトから始めて、サイズを拡大し、エンジンベルを低高度での動作に合わせて調整することで、E-1を開発した。高高度では上段が燃焼する。^[3]

E-1の開発は急速に進み、試作品は1955年後半にサンタスザナ野外研究所に送られた。しかし、安定した燃料噴射装置の開発は困難であることが判明し、完全に解決するまでに18ヶ月を要した。 ^[4]数ヶ月にわたって推力は増加し、海面で379,837 lbf (1,689 kN) を超えるまでになった。^[5] E-1を搭載した完全なブースター段は1956年1月10日に発射された。^[3]

1957 年 4 月、ヴェルナー・フォン・ブラウンはハインツ・ヘルマン・ケーレに、当時非公式だったARPAが定めた新しい要件を満たす宇宙打ち上げシステムの開発を命じました。ケーレは、低地球軌道に 10,000 ～ 20,000 ポンド (9,100 kg) のペイロード要件を満たすには、100 万ポンドの推力を持つブースター ステージが必要であると結論付けました。

このような出力レベルを実現できるエンジンを探していた彼は、ロケットダインのジョージ・サットンからE-1について学びました。^[3] E-1は、ARPAが要求していた時間枠内で入手可能なエンジンの中では、これまでで最も強力なエンジンでした。コエルは、4基のE-1のクラスターを「ジュノV」と名付けた新しいブースターのベースとして選択しました。「ジュノ」はチームがロケットのことを総称して呼んでいた名前ですが、以前の例はすべてミサイルから改造されたものでした。

ジュノ V の開発を加速するため、エンジンは単一の推力プレートに取り付けられ、既存のジュピターおよびレッドストーン ミサイルの機体から取り出したタンクのクラスターから推進剤が供給されました。この設計は冗談めかして「クラスターの最後の抵抗」と呼ばれました。その年の後半、チームはこの設計を「ジュピターの次のもの」という意味で「サターン」と呼び始めました。ジュピターは ABMA の最新の成功したロケット設計でした。この名前は定着し、1959 年初頭に公式になりました。

1957 年 10 月 4 日のスプートニクの打ち上げ後、米国は「宇宙開発競争」とも言える状況でソ連にいかに早く追いつくかに焦っていました。すぐに受け入れられたアイデアが 1 つありました。それは、 NASAの前身となる民間宇宙機関を設立するというものでした。陸軍は、ミッション要件が不足していたためサターンの開発にすでに興味を失っており、1960 年 7 月 1 日に ABMA チームを NASA に引き渡すことに同意していました。

1958年7月、ARPAのディック・キャンライトとボブ・ヤングがフォン・ブラウンを訪ね、ABMAがNASAに引き渡されるまでにまだ1000万ドルの予算が残っていることを知らされた。フォン・ブラウンはコエレを呼び、E-1エンジンを搭載したままのジュノーVの1/10スケールの模型を見せた。キャンライトとヤングは、エンジンが引き渡しまでに間に合わないと指摘し、代わりに既存のエンジンでロケットを製造できないかと尋ねた。コエレは、既存のS-3Dシリーズの8つのエンジンをE-1の代わりに使用できると提案し、全員が承認した。^[3]

サターンの開発は、S-3Dの若干の改良版であるH-1として進められた。NASAがABMAの買収手続きを開始したとき、NASAはこのプロジェクトが価値があると判断し、開発資金を引き続き提供した。^[3]

エアロジェットがLR-87の実証に成功すると、タイタンはこのエンジンの開発を進め、最初の量産型エンジンは1958年に空軍に納入された。コエレは予算からE-1の開発資金提供を続けることを検討したが、断念した。フォン・ブラウンが後に指摘したように、開発費は性能向上の点では高すぎた。特にF-1がE-1のすべてを置き換えてさらに大きな利点をもたらす可能性があるのに。ロケットダインは空軍にE-1への関心を断つよう要請し、空軍はそれに従い、エンジンの開発は終了した。^[3]

E-1 はRP-1 (ジェット燃料に似た精製灯油) と液体酸素を燃焼する単室液体燃料エンジンでした。ターボポンプはガス発電機で駆動されました。推力は海面で約 380,000 lbf (1,700 kN) で、真空中では約 425,000 lbf (1,890 kN) に上昇し、比推力が260 秒から 290 秒に上昇しました。燃焼室全体とエンジンベルは、S-3 や後の F-1 と同様のシステムを使用して 再生冷却されました。