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モデルロケットは、教育用などを主な目的として使用されている、比較的小型のロケットである。ロケットエンジンは火薬(黒色火薬、コンポジット推進薬)を使用する固体ロケットで、エンジンはモジュール化設計で大量生産されており、小型のものは使い捨て、中型以上のものは推進薬がリローダブルとなっている。その他の構成要素はプラスチックなど主に非金属で作られることが多く、回収装置を備え複数回利用可能な設計とする。到達高度は高度数百mから数キロmのものが多いが、大型のロケットとなれば高度数十kmに達するものもある。記録的な打ち上げとしては、2004年5月17日にアメリカ合衆国ネバダ州ブラックロック砂漠において民間人による宇宙開発チーム(Civilian Space Exploration Team:CSXT)によって打ち上げられたGoFastロケットが打ち上げから10秒後に時速6,800kmに達し、その後、カーマンラインの高度100qを超える「宇宙空間」に到達後、落下し、パラシュートでの着陸後回収された(最終到達高度115.87q)、というものがある。
ロケットモーター黒色火薬を用いた小型ロケットモータの断面図。長さはおよそ8センチ。1. ノズル; 2. ケース; 3. 推進剤 ; 4. 延時薬; 5. 放出薬; 6. エンドキャップ小型ロケットモータAerotech社の中型ロケットモーター用アルミ製モーターケース
現在モデルロケットに使われているロケットエンジン(ロケットモータとも呼ばれる)は、小型のものが主に黒色火薬を使用、大型のものは主にコンポジット推進薬が使われており、大量生産され安定した実績を発揮している。
コンポジット推進薬はスペースシャトルやH-IIAロケットのブースター、ミサイルなどの燃料に使われているものと同じ物であり、ノズルは超音速で設計されているなど、本物の観測ロケットや宇宙ロケットのエンジンと構造は同じでそのまま小さくしたような、非常に高性能なエンジンである。
エンジンの出力によってA型、B型、C型…に分類され、日本ではJ型までが利用できる。A,B,C,Dまでは主に黒色火薬が使用され、それ以上のエンジンは主にコンポジット推進薬が使用される。特にH型以上のエンジンを使用したロケットを「ハイパワーロケット」と呼ぶ。日本で流通しているこれらのモータは全てアメリカ製の物である。日本独自の国産コンポジット推進薬を作ろうとする動きがあるが、2022年現在実現はされていない。
中・大型エンジンはほとんどが再使用式(リローダブルエンジン)であり、打ち上げのコストを低くすることができる。モデルロケットの本場アメリカでは、P型エンジンまで開発されており、推力は約820Kgf(8000N)である。そのような大型エンジンを使用したモデルロケットの打ち上げには、ロケット工学などの専門知識とカーボンコンポジット材(CFRP)などの複合材料や金属を加工するための趣味としては高度な工作技術が必要とされる。
日本の場合、法律(火薬取締法)上、打ち上げにライセンスは必要なく、C型までは玩具煙火と呼ばれ、花火と同じように自由に、D型以上も年齢制限は無く都道府県知事の許可を受ければ誰でも使用できる。ただ、D型以上は輸入、取り扱いが難しく、ライセンスを持っていた方が県の許可がおりやすい。また、個人でエンジンを自作することは危険な上に、火薬取締法に違反するため、絶対に行ってはならない。
火薬の入ったエンジンは花火と同様に火気厳禁である。燃料にひび割れなどの不具合があると、点火後「CATO」と呼ばれる急激な燃焼を起こすことがある。 以上のような現代的なスタイルが完成するまでには、古くからの(当初は本物のロケットを目的とした)数知れぬ研究と実験と失敗がある。 モデルロケットの大きな第一歩は、1954年に火薬取り扱いの免許を持った専門家であるOrville Carlisle(en:Orville Carlisle
歴史
しかしその数年後Orvilleは、G. Harry Stine(en:G. Harry Stine)が書き、Popular Mechanics誌に掲載された、若者がロケットを安全に作る事を試みることについての記事を読むこととなる。当時、スプートニク計画などに触発されて多くの若者がモデルロケットを作り打ち上げていたが、それらはしばしば悲劇的な結果を招いた。そういった時代背景と試みのいくつかは、たとえば事実に基づく(脚色もされているが)映画「October Sky」(邦題:「遠い空の向こうに」、原作「Rocket Boys (October Skyはアナグラム)」)に見ることができる。OrvilleはそのPopular Mechanics誌を読み、彼らのロケットエンジンの設計に市場性があり新しい趣味の市場を提供できると認識した。彼らはStineに1957年1月[1]にサンプルを送った。Stineはホワイトサンズ・ミサイル実験場のa range safety officerでもあったが、彼らのモデルロケットを製作し打ち上げた。そして、実験場のそれをベースとした安全ハンドブックを考案した。
(翻訳中途、英語版のこの部分には、もっと記述があります)
1957年、全米ロケット協会が設立された。
1990年 日本モデルロケット協会が設立された。
日本における活動モデルロケット全国大会
年に一回日本モデルロケット協会(JAR)が茨城県の筑波宇宙センターで全国大会を開いているほか、定期的にライセンス取得の講習会も行っている。またいくつかの有志の団体が定期的に打ち上げ会も行っている。首都圏では、東京都にある武蔵野ロケットクラブが千葉県野田市のスポーツ公園で定期的にG型クラスまで、富士山のふもとにある高原でI型までの打ち上げ会を行っているほか、年に一回程度アメリカのブラックロック砂漠に遠征して、日本では法律的、環境的に打ち上げが不可能な大型ロケットを打ち上げている。 モデルロケットは、そのエンジンの高性能さから日本や欧米を含めた各国の教育および研究機関で使用されている。しかし、日本では戦後、アメリカに航空宇宙研究を禁止されていたり、適した環境がなかったため航空宇宙自体の規模が小さく、また火薬取締法の拘束が強いため欧米に比べて活動規模は非常に小さい。特にアメリカでは液体燃料ロケットを製作する大学もあれば、モデルロケットを製作する大学もあるが、その活動規模は日本とは比べ物にならない。日本の大学では、日本大学や早稲田大学、東北大学など、航空宇宙工学部等がある大学で、サークルとしてモデルロケット活動を行っているにとどまり、研究材料としてモデルロケットを用いている日本の大学はほとんどない。 アメリカ合衆国国内で62.5g以上の火薬を扱う場合には2003年5月24日から発効した爆発物安全法によるアルコール・タバコ・火器及び爆発物取締局のリストに含まれるため、特別な許可が無い限り、アメリカ国籍を有しない者は扱えない[2][3]。 また、NASAにおいても宇宙教育用の教材としてモデルロケットを用いている。 モデルロケットは「作る」ことと「打ち上げる」ことの2つの楽しみ(あるいは学習)法がある。ここでは、モデルロケットの構造と打上げ方を概観する。 モデルロケットは主に以下のパーツから構成される。また、低推力エンジンを使用するロケットの製作は極めて容易である。
教育機関および研究機関における活動
モデルロケットの構造と取扱
ボディチューブ(モデルロケット本体の筒になる部分。主に紙、FRP、ポリビニル管製。アメリカではアルミなどの金属も使用される)
ノーズコーン(モデルロケットの先端部分)
ショックコード(ボディチューブとノーズコーンをつなぐコード(主にナイロン、ゴム、ケブラー製))
回収装置(パラシュート、ストリーマーなど)
エンジンマウント(ボディチューブに内蔵し、エンジンを固定するパーツ)