デルタ IV

デルタ IV  は、アメリカ合衆国の人工衛星打ち上げ用使い捨てロケットである。ボーイング社のボーイング防衛・宇宙・セキュリティ部門によって設計され、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス  によって生産される。デルタロケットシリーズの最終型であり、2019年8月22日の打ち上げが最後であった。なお、2023年現在、デルタVIヘビーが運用中である。最終的な組み立てはULAの射場で行われる。

1. 詳細
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デルタ IVは、アメリカ空軍のEELV計画により主に軍用に用いられるが、商用人工衛星の打ち上げにも利用されている。デルタIVロケットは、その打上げ重量により5種類に分けられる。ミディアム、ミディアム+ 、ミディアム+ 、ミディアム+  とヘビーであり、ペイロードの規模と重量に応じて使い分けられる。ロケットは打ち上げに際してケープカナベラル空軍基地のSLC-37Bやヴァンデンバーグ空軍基地のSLC-6の水平統合施設において組み立てられる。

デルタIVの1段目は、1本、あるいは「デルタ IV ヘビー」の構成では3本のコモン・ブースター・コア  で構成される。CBCには1本あたり1基のロケットダイン製RS-68エンジンを備える。多くの第1段ロケットエンジンと異なり、RS-68は推進剤にケロシンではなく液体水素を使用している。

RS-68は1970年代のSSME以来となる新規設計の大型液体燃料ロケットエンジンとして2002年に完成した。RS-68の目標は、あらゆる分野においてSSMEと比較してコストを低減することであった。燃焼室圧力はSSMEより低く抑えられたため推力-重量比や比推力といった性能は低下したが、絶対的な推力は向上した。また、開発期間や部品点数、開発費や組み立て工数は、SSMEよりも規模が大きいにもかかわらず大幅に減らすことが出来た。

一般的にRS-68は打ち上げから最初の数分間は定格の102%の推力を発揮し、停止する前に出力を58%まで下げる事が出来る。ヘビー型では中央のCBCのエンジンのみ打ち上げから約50秒間は出力を58%まで下げて燃焼させる。これにより中央のCBCの推進剤を温存し、長時間燃焼する事が出来る。両側のCBCを分離後、中央のCBCの出力を102%に戻し、停止前には58%まで下げる。

RS-68エンジンは、下部の推力構造体に4つの推力を受けるフレームで取り付けられ、円錐型の熱保護遮蔽板に囲まれる。推力構造体の上はアイソグリッド構造のアルミニウム製の液体水素タンクであり、中央部の複合材でアルミニウム製アイソグリッド構造の液体酸素タンクと前のスカートにつながっている。CBCの後部には電源および信号配線と液体酸素をRS-68エンジンへ供給するための配管がある。CBCは直径5mの一様な円筒型である。

L-3 コミュニケーションズは以前にデルタIIで使用されていた冗長慣性制御装置を供給するが、ソフトウェアはデルタIIとデルタIVでは全く異なる。RIFCの特徴はそれぞれ6台のリングレーザージャイロスコープと加速度計を使用することにより高い信頼性を確保していることである。

デルタIVの上段は本質的にはデルタ IIIと似ているがタンクは摩擦攪拌接合で形成され、全長は4m、直径は5mに拡大されている。2段目は比推力を高めるために伸展式の炭素複合材製ノズルを備えたプラット&ホイットニー RL-10B2エンジンが使用される。上段と下段の間には中間段が設けられている。直径4mの上段を使用する派生型では直径5mから4mに変換するために円錐形の中間段が用いられ、上段・下段とも直径5mの場合は中間段も直径5mの円筒形である。どちらの中間段も複合材で製造されている。

衛星を格納するフェアリングは用途に応じて用意される。デルタIIIと同等の直径4mのものと直径5mのものがあり、いずれも複合材製である。ヘビー仕様ではボーイングが生産した直径5mのタイタンIV用アルミ製アイソグリッド構造フェアリングも使用可能である。

デルタIVは全高が63m以上あり、現用のロケットでは最も高さが高い。

デルタIVの市場参入は打ち上げ能力が打ち上げ需要を上回った後であり、新型で信頼性が実証されていなかったため商業打ち上げの顧客を市場で獲得することは困難であった。また、デルタIVの打ち上げコストは競合するロケットよりもやや高かった。2003年、ボーイングは需要の低迷と高コストのためデルタIVを商業衛星用打ち上げ市場から撤退させた。2005年、ボーイングはデルタIVを商業市場に戻すと述べたが、2006年時点においてそれ以上の発表はない。1回の打ち上げにつきアメリカ政府から1億4000万ドルから1億7000万ドルが支払われた。

競合するロケット:アトラス V -アリアン 5 -長征5号 -アンガラ -H-IIB -プロトン -ファルコン9

2. 派生機種
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デルタIV ミディアム  : 最も基本となる形式。1基のCBCと改良された直径4mの液体水素/液体酸素エンジンを用いたデルタIIIの2段目エンジンとデルタIIIと同等の直径4mのフェアリングを特徴としている。デルタIVミディアムは静止トランスファ軌道  へ4,210   kg  の 打ち上げ能力がある。
デルタIV ミディアム+   : ミディアムと似ているが2基のアライアント・テックシステムズ製の直径1.5-m  の固体燃料補助ロケット  を備える事によりGTOへの投入能力が5,845   kg  に増えた。
デルタIV ミディアム+  : ミディアム+  と似ているがより大型のペイロードに対応する為に直径5mのフェアリングを備え、直径5mの液体水素と延長された液体酸素タンクを備える。フェアリングと2段目の重量が増えた為にミディアム+  はGTOへの投入能力が4,640   kg  になりMedium+  よりも少ない。
デルタIV ミディアム+   : ミディアム+  より小型だがGEM-60を2基追加して4基の補助ロケット使用する事によりGTOへ6,565   kg  のペイロードを投入できる。
デルタ IV ヘビー  : ミディアム+  と似ているがGEMの代わりに2基のCBCを使用する。これらの両側のCBCは中央のCBCよりも早く分離される。デルタIVヘビーは同様に直径5mの複合材製のフェアリングを特徴とする。タイタンIVで使用されていたアルミニウム製の三分割のフェアリングも使用可能である。 DSP-23の打ち上げに初めて使用された。
デルタIV ヘビーの打ち上げ能力
静止トランスファー軌道  14,220   kg  ファルコンヘビーがより大きい上、大幅に低コストである
静止軌道  6,275   kg
放物線軌道 9,306   kg
C3}}30   km2}}s−2}}への性能: 5,228   kg
C360   km2}}s−2}}への性能: 2,521   kg
デルタIV ヘビーの打ち上げ時の総重量は約733,000   kgでスペースシャトルの打ち上げ時の総重量  よりも遥かに少ない。デルタIVの開発中、小型版が検討された。これは1基のCBCの上にデルタ IIの2段目とオプションとしてチオコールのStar 48Bを3段目にしてデルタIIのフェアリングを使用するものだった。小型版の計画は1999年に廃止された。これはデルタIIと同規模の打ち上げ能力になったと推定される。

2.1. 将来の派生型
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デルタIVが今後にわたって更新できそうなことは、固体燃料補助ロケットの推力を増強し、主エンジンの推力を増強し、構成材料を軽いものにし、2段目の推力を増強し、装備するCBCの数を最大6本に増やす事や、液体水素・液体酸素で構成された推進剤を周囲のCBCから中央のCBCへ供給するクロス・フィード方式を採用することなどが検討されている。これらの改良を施すことにより、低軌道へ投入できるペイロードは潜在的には100トンまで増える。NASAの計画の一つにデルタIVを乗員探査船の打ち上げに使用する案がある。

しかし、このCEVは有翼またはリフティングボディ型宇宙船からアポロ宇宙船のようなカプセル型への変更されている。これに伴い、スペースシャトルの後継となる人員輸送ロケットは、デルタIVからはRS-68エンジン技術のみが採用され、これが新型のアレスVのエンジンとして使用する計画となっている。

2009年、エアロスペース・コーポレーションは、NASAにデルタIVを有人飛行の為に有人宇宙飛行許可証明に変更する可能性がある事を認める意図の調査結果の報告を提出した。更にアビエーション・ウィーク誌は"デルタ IV ヘビーはNASAの低軌道への有人飛行の条件に適合可能である"との論考を書いた。

2006年にRAND社の2020年までの国家安全保障上の打ち上げの必要性に関する調査において、他の重量物打ち上げロケットの可能性が示されそれには"・・・デルタ IV ヘビーだけがNSSの必要とする10機の重量物の打ち上げ需要に応じる事が出来る能力を持ち・・・デルタIVの製造能力において一つの可能性を除けば計画されたNSSの打ち上げの全体の需要を満たすことができる。例外としてNRO(国家偵察局）