【液化メタンエンジン開発競争で日本が存在感】荏原製作所、電動ターボポンプの実液試験に成功【宇宙ビジネスニュース】
荏原製作所が開発中の電動ターボポンプの実液試験成功について解説します。液化メタンエンジン開発で日本が存在感を示す大きな一歩となりました。
2025年9月18日、荏原製作所が開発中のロケットエンジン用電動ターボポンプの実液運転試験を完了し、安定動作の確認に成功したことを発表。世界的に液化メタンエンジンに注目が集まる中、今回の試験は電動ターボポンプによる液化メタンエンジンの簡素化が期待できる大きな一歩となります。
宙畑メモ：液化メタンエンジンとは
液化天然ガス（LNG）の主成分であるメタンを燃料とし、液体酸素を酸化剤として使用するロケットエンジン。従来のケロシン系燃料と比べて高い比推力と再使用性、貯蔵・取り扱いの容易さを兼ね備え、次世代ロケットの主流技術として台頭しています。
荏原製作所は、ポンプやコンプレッサなどの流体機械を中心とした産業インフラ機器の製造・販売を手がける日本の大手企業です。2021年に「人と宇宙のつながりを当たり前に」をミッションに宇宙事業に参入しました。2022年から従来のタービン駆動ターボポンプに代わる電動ターボポンプの開発を進めています。
宙畑メモ：ターボポンプ/電動ターボポンプとは
ロケットエンジンでは、燃料タンクから燃焼室へ燃料と酸化剤を送り込む際に、強力な圧力が必要になります。燃焼室内は非常に高圧な環境のため、普通のポンプでは燃料を押し込むことができません。そこで、高速回転する羽根車（インペラ）で燃料と酸化剤を高圧で圧送する特殊なポンプ「ターボポンプ」が使われます。これはロケットエンジンの心臓部とも言える重要な部品です。
そして、従来のガス発生器やタービンを使ってポンプを駆動する方式に代わり、電動モーターとバッテリーでターボポンプを駆動するのが電動ターボポンプです。システムの簡素化と精密な出力制御が可能になる革新的技術です。
また、2023年12月には水を作動流体とした水試験モデルによる性能試験を完了、2024年9月に液体窒素を用いた極低温流体試験に成功し、低温環境独特の課題に対する設計・製造条件を確認していました。
リリースによると、今回の試験では、液化天然ガス（LNG、液体メタン含有）と液体酸素（LOX）の実液を使用。異常振動・漏洩なしで設計どおりの流量・圧力・回転速度が測定できました。
現在、液化メタンエンジンは次世代ロケットの主流技術として世界中で注目されています。
例えば、SpaceXのスターシップ計画の中心的存在であるRaptorエンジンは、従来のMerlinエンジンと比べ推力や効率の面で大幅に進化しています。このエンジンもSpaceXが開発・運用する液体メタン/LOXの液体燃料ロケットエンジンとして実用化されているものです。
さらに、Blue Originが開発するBE-4エンジンは、2,450 kN級の酸素リッチ段階燃焼方式エンジンとしてULAのVulcanロケットにも採用されている他、小型衛星打上げのリーディング企業のRocket Labも新型ロケットNeutron開発を進めていますが、同ロケットでも液化メタンエンジンの開発を進めています。
ちなみに、液化メタンエンジン搭載ロケットを世界で初めて軌道に到達させたのは、中国のLandSpace Technologyで、2023年のことでした。
参考記事
史上初。中国の清華大学発ベンチャーLandSpaceがメタンロケットの打ち上げに成功【宇宙ビジネスニュース】
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さらに、「高頻度打上げに資するロケット部品・コンポーネント等の開発」テーマでは、宇宙技術戦略において「液化メタンエンジン」が「非常に重要」と位置づけられているなど、液化メタンエンジン開発は国内外で重要視されています。
その上で、上述の通り、従来のタービン駆動ターボポンプではなく、電動ターボポンプに着目して開発を進めているのが本発表の重要なポイントの一つです。
あらためて、従来のタービン駆動ターボポンプと電動ターボポンプの特徴比較表をまとめました。
従来のタービン駆動ターボポンプは、高コスト・複雑構造・運用の難しさという課題を抱えていました。一方、荏原製作所が開発した電動ターボポンプは、これらの課題を電動化によって解決するというアプローチです。
これまで電動ターボポンプ開発が進まなかった理由は、バッテリー技術の未熟さ、モーターの高出力密度化技術不足、極低温対応部材・シール技術の未整備などにあったと考えられます。しかし、近年のバッテリー高性能化、モーター出力密度向上、極低温材料研究の進展により、これらの技術的障壁が克服されつつあります。
電動ターボポンプをロケットに適用した事例はRocket LabのElectronロケットに搭載されているRutherfordエンジンです。同社は電動ターボポンプを用いたロケットを2017年に打ち上げました。ただし、上記は液化メタンを用いたロケットではありません。電動ターボポンプを用いた液化メタンエンジンの実用化例は世界で多くありません。そのため、荏原製作所の開発が、ロケットエンジン業界への新たな一手となることが期待されます。
荏原製作所は2028年の実用化を目標に、さらなる性能向上に向けた詳細設計・試験を推進するとしています。今回の実液試験の成功により、電動モーター、ベアリング、シール機構の性能が実運用条件下でも安定していることが確認されました。これは実用化に向けた大きな前進となりました。
この成功は、日本の宇宙産業にとっても重要な技術的マイルストーンのひとつです。2028年の実用化に向け、日本の宇宙輸送システムの自立性確保と国際競争力強化への貢献が期待されています。
なお、以前宙畑記事で紹介したsorano meの製造業レポートでも、ロケットにフォーカスしたレポートに荏原製作所の紹介が含まれています。これまでは宇宙産業に関わっていなかったがこれから関わる可能性があるという方はぜひご覧ください。
