
		タービン駆動後の処理方式
		クローズドサイクル	オープンサイクル
タービン駆動ガスの発生方式	副燃焼室あり	2段燃焼	ガスジェネレータ
タービン駆動ガスの発生方式	副燃焼室なし	フルエキスパンダー	エキスパンダーブリード
表1　ロケットエンジンの種類。2行×2列の組み合わせで4種類がある

　いずれの方式も、駆動ガスにはロケットの推進剤を使うのだが、その発生方式としては、副燃焼室を使う方法と使わない方法がある。副燃焼室を使うと燃焼ガスによって大きな駆動力を得られるため、大推力を出しやすい。大推力が必要な第1段エンジンは、一般的にこの方式であることが多い。

　駆動ガスの処理方式としては、燃焼室内に戻す方式（クローズドサイクル）と、燃焼に使わず排出する方式（オープンサイクル）がある。前者の方が推進剤の無駄がなく、エンジンとしての性能は高くなるものの、高圧の燃焼室に戻すにはそれ以上の高圧にする必要があるなど、難易度とコストは高くなる。

　LE-7Aは、第1段エンジンとしては理想的といえる「2段燃焼」サイクルを採用していた。しかしこの方式は、性能を追求できる反面、複雑なためどうしても高コストになる。一方、LE-9で採用したのは、「エキスパンダーブリード」サイクルである。これは従来の第2段エンジン「LE-5A」「LE-5B」で実績はあったものの、第1段での採用は世界初となる。

　その特徴は、副燃焼室がないため、高温、高圧の部位が少なくて済むということ。万が一異常が発生しても、爆発のような破壊的な現象につながりにくく、本質的に安全なことは大きなメリットだ。日本にはまだ有人ロケットの開発計画はないものの、安全性の高さは、将来の有人ロケットにも適しているといえるだろう。

　また仕組みも簡素にできるため、LE-7Aに比べるとコンポーネントが20％も削減され、大幅な低コスト化を実現した。ここでは詳しく触れないものの、3D造形技術を導入するなど、その他にも製造コストを低減するためのさまざまな取り組みが行われている。

　ただその一方で、エキスパンダーブリードでは、燃焼室を冷却し、その熱によってガス化した燃料（液体水素）でタービンを駆動するしかないため大型化が難しかった。従来のLE-5Bの推力が14トンだったのに対し、LE-9で求められたのは150トン。10倍以上もの大推力化は、決して簡単なことではなかった。

　大型化での技術的な課題となっていたのは、燃焼室の冷却時にいかに効率良くエネルギーを獲得できるか、ということだった。これを実現するため、LE-9の燃焼室には、最新の製造技術により、500本もの微細な冷却溝を配置。内壁と冷却溝の間は、わずか0.7mm程度という薄さになっていた。