宇宙
3Dプリントロケット推進剤が固体燃料を再び競争力のあるものにする
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ロケットやミサイルを推進する際、使用できる推進剤は液体と固体の2つのカテゴリがあります: Liquid or solid propellants.
固体推進剤は耐久性が高く取り扱いが容易ですが、柔軟性が比較的低く、推力の方向や変化を調整することが難しいです。
液体推進剤は汎用性が高いものの、コストが高く取り扱いが難しく、破滅的な爆発が起きやすいです。SpaceXが呼んでいるように「予期せぬ急速分解」とも言われます。
それでも、性能が低いため、固体推進剤は主にミサイルやその他の軍事装備で使用されてきました。これらは何十年も安全かつ安定した状態で保存できる化学物質が必要です。また、これらのロケット用推進剤の製造技術は過去60年間ほとんど変わっていません。
しかし、3Dプリント企業 Chromatic 3D Materials が新しいタイプの3Dプリント固体推進剤を発明したことで、これらの前提は変わりました。この技術は、固体推進剤の利点を失うことなく、推進性能を根本的に変える可能性があります。
固体 vs 液体推進剤
すべてのロケット推進剤は、反応性の高いエネルギー豊富な化学物質と酸化剤を混合し、エネルギーを制御された形で放出します。
液体推進剤は燃料と酸化剤を別々の液体として保存し、燃焼室へポンプで供給します。これによりロケットは液体の流量を制御でき、エンジンのスロットル調整、停止、再起動が可能になります。
多くの液体推進剤は、液体酸素や液体水素といった低温流体や、液体メタン、ヒドラジンなどです。
対照的に、固体推進剤は燃料と酸化剤を単一の事前混合固体として組み合わせます。点火されると、設計通りの速度で徐々に燃焼し、スロットル調整はできず、停止や再起動も不可能です。
出典: Drishtiias
このため、微細な推進が求められる多くの用途において、固体推進剤技術は本質的に実用性が低くなります。
しかし、現在まで使用され続けているいくつかの重要な利点があります:
- 点火されていない限り、固体混合物は極めて安定しており、簡易的な保管条件でも数十年機能し続けることができます。
- 機械的な複雑さが非常に低く、配管やバルブ、ポンプが不要なため、信頼性が高く予期せぬ故障が起きにくいです。
- 設計がシンプルであるため、特に再利用できない設計においてコストが低減します。
これらの違いが、2つの推進剤技術の分岐を生みました。
固体推進剤は、制御がほとんど必要ないミサイル、ICBM、使い捨てロケットブースターなどで依然として使用されており、コスト削減と安全性向上に寄与しています。
液体推進剤は、宇宙ロケットやその他の宇宙ミッション、さらには一部の軍事用途（例としてロシアのICBM設計）でも使用されています。
固体推進剤の再発明
従来の固体推進剤の限界
固体推進剤ロケットを製造する際、燃料と酸化剤は濃厚なスラリーに混合され、あらかじめ作られたロケット本体の外殻に直接注入されます。その後、数日から数週間にわたり加熱され、硬くゴム状の塊に硬化させます。
鋳造前にモールドの中心に配置され、硬化後に取り除かれる大きな金属棒（マンドレル）により、燃焼室用の中空チャンネルが残ります。この穴は後に点火装置で満たされ、燃焼室となります。
出典: L3Harris
この方法は60年以上にわたり試行されてきましたが、重大な欠点があります。
最初の問題は、混合工程でケース付近に微小な気泡や亀裂が生じることがあり、燃料が点火された際に飛行中に爆発を引き起こす可能性がある点です。
別の問題は、マンドレルを取り除く際に亀裂が生じることです。これにより鋳造できる形状が制限され、さまざまな速度や推力のオプションが減少します。
固体推進剤の3Dプリンティング
Chromatics 3D Materials は、リアクティブ押出し積層造形（reactive extrusion additive manufacturing）に注力する企業で、ノズルから出た瞬間に化学反応で固化する材料の3Dプリントを行います。特に、ポリウレタンやゴムなどのエラストマーから始めました。
このプロセスは、ほとんどの他の3Dプリント技術とは異なり、溶解、レーザー、または後処理を使用しません。プリンターは化学混合物を押し出し、敷き出すと同時にほぼ瞬時に反応・硬化させます。
2026年4月28日、同社は新素材「固体推進剤」の3Dプリンターでのテストを実施したと発表しました。
これは、1年前に同社がITAR認証（国際武器取引規制）を取得したことの発表に続くもので、同社の長期計画の一環であることを示しています。
「ITAR認証の取得は、当社の成長における重要な転換点です。この認証は、防衛および航空宇宙クライアントへのサービス能力を高めるだけでなく、積層造形における最高水準のセキュリティと品質を維持するという当社の献身を示すものです。」
Dr. Cora Leibig – Chromatic 3D Materials の CEO
同社は固体推進剤を根本的に再発明したわけではなく、3Dプリントに適合するよう化学組成を調整しました。これにより、長時間かつエネルギー集約的な硬化プロセスや中心マンドレルの形状という制約なしに、固体推進剤が達成できることが根本的に変わります。
「固体ロケットでは、燃料の中央にある中空コアの形状が燃焼方式と推力の大きさを決定します。3Dプリントは、金型では作れない「不可能」な内部形状を実現し、より遠くへ、またはより効率的に飛行できるロケットを可能にします。」
3Dプリント固体推進剤の可能性
驚異的な初期結果
2026年4月、アラバマ州オペキアにある統合システムソリューション（IS4S）テストレンジでの試験において、当該推進剤は優れた燃焼および推進性能を示しました。特に、構造的破損なしに1800psi以上の燃焼圧力に耐えることができました。
現在の結果から、Chromatic の素材は米国のロケット兵器の約90%を同等の速度と射程で推進でき、さらにそれらを向上させる機会を提供します。
「この推進剤は、最高性能の従来型推進剤に匹敵するエネルギー負荷レベルを実現しつつ、高圧燃焼環境に耐えるために必要な構造的完全性を提供します。」
新しい設計の可能性
推進剤を構造部品に直接統合することで、不要な質量を削減し、より効率的な内部形状を作り、推力特性を正確に調整できます。
この製造方法は、従来の方法に比べて本質的に優れています。
この技術は他の主要国でも研究されており、特に中国の国家重点製造システム工学研究所では「固体推進剤の積層造形：固体推進システムの最前線を探る」という記事が掲載されています。
別の可能性として、3Dプリント固体推進剤は同一ロケット内で異なる燃料を混合できる点があります。液体推進剤のように可変量をポンプで供給するほどの柔軟性はありませんが、飛行の各段階で速度や推力を変えることが可能になるかもしれません。
これらの可能性により、将来のミッション向けに、より軽量で高性能、長距離、そして運用柔軟性の高い推進システムが実現できるでしょう。
3Dプリント固体推進剤の応用
現在のところ、Chromatics 3D Materials は自社で印刷した燃料で推進するミサイルの防衛契約を狙っているようです。米国の兵器庫がウクライナやイランでの戦争により減少しているため、ミサイルの生産速度を制限する供給網の逼迫に対する解決策となり得ます。
この手法は既存のシステムや化学薬品と互換性があるため、最初の契約は既知の設計と結ばれる可能性が高いです。しかし長期的には、より遠くへ飛び、より強力に命中し、より速く製造できる革新的な設計がこの技術の主な貢献となります。
米国の防衛予算がすぐに1.5兆ドルに拡大すると予想されるため、同社にとって非常に有利な市場となります。
別の選択肢として、例えば宇宙ステーションや将来の月面基地の緊急脱出ポッドなど、宇宙システムにこの燃料を組み込むことが考えられます。素材の耐久性は、現在好まれている不安定な液体燃料に比べて優れた選択肢です。
固体推進ロケットへの投資
LHX 価格チャート
最近、ロケット関連の金融市場の関心は再利用ロケットに集中しており、特に Rocket Labs (RKLB )（投資レポートへのリンクをご参照ください）と、間もなく行われる SpaceX の IPO が注目されています。
しかし、3Dプリント固体推進剤のような新技術は、これらの設計を将来的により価値あるものにし、広く採用される可能性があります。
2023年7月にミサイルロケット開発会社 Aerojet Rocketdyne を47億ドルで買収して以来、L3 Harris はミサイル製造を中心とした第4部門を会社に加えました。
これに加えて、L3 Harris は軍事通信のリーダーであり、軍事指揮のための「ミッションシステム」や衛星・宇宙センサーの統合を行っています。
出典: L3Harris
これにより、同社は固体燃料を使用するミサイル需要の急増から恩恵を受ける絶好の立場にあります。
最近の急激な需要増に対応するため、L3Harris は国防省（DoW）との画期的な提携を発表しました。DoW は転換型優先株式を通じて、L3Harris のミサイルソリューション事業に10億ドルを投資します。
その後、L3Harris は2026年後半にミサイルソリューション事業をIPOし、ある程度 Aerodyne Rocketdyne を再現しますが、L3Harris の他の技術も組み込まれます。IPO後も、L3Harris はミサイルソリューション事業の支配的な株式を保持します。
出典: L3Harris
L3Harris は2025年夏に Red Wolf ミサイル概念を発表しました。この設計は1機あたり30万〜40万ドル程度で、既存の長距離巡航ミサイルが1機あたり100万ドル超と比べ、より多数で低コストな弾薬へと方向性を示しています。
ここでも、燃料設計の改良は生産速度の向上とコスト削減、さらに性能向上に大きく寄与する可能性があります。
出典: The War Zone
ミサイル部門の今後のIPOは、このテーマへの直接投資手段としてさらなる価値を解放する可能性があります。米国だけでなく同盟国も将来の脅威に対する大規模な防空在庫を構築すれば、L3Harris の株価も恩恵を受けるでしょう。
L3Harris は、他の防衛企業や拡大する軍隊からの受注増加でも利益を得るはずです。安全な無線、ネットワーク容量、ドローン、その他のセンサーを大量に提供し、最終的に選択される武器システムに関わらず、あらゆる分野から少しずつシェアを得ることになります。
（当社の投資レポートで L3 Harris について詳しく読むことができます。）
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