ジェームズ・ハート・ワイルド：自らを冷却するエンジン

1938年12月10日、ニューヨーク州ニューロシェルで、少人数のアマチュアグループが自壊しないロケットモーターの噴射実験に成功した。90ポンドの推力、13秒間、そしてこの実験の全目的であった「焼き付き」の回避。それまで建造されたあらゆる液体燃料ロケットエンジンは、燃焼室を溶かすほどの高温を出す排気との戦いの中にあった。ジェームズ・ハート・ワイルドのモーターは、その概念を逆転させることでこの問題を解決した。彼は燃焼する前の冷たい推進剤を燃焼室の周囲のジャケットに通すことで、燃料がエンジンを冷やし、エンジンが燃料を予熱するようにした。無駄は一切なかった。それ以降に建造されたあらゆる液体燃料ロケットエンジンは、この原理で動作している。

プリンストンと一冊の本

ワイルドに関する伝記記録は乏しく、矛盾している。標準的な記述では、彼の出生地についてニューヨーク市（1912年）とする説とニュージャージー州ポンプトンレイクス（1913年）とする説で分かれている。確実なのは、ニューヨーク州ホーソーンのハーヴェイ予備校、コネチカット州ソールズベリーを経て、プリンストン大学で教育を受け、1935年に機械工学の理学士号を取得したことである。

機械エンジニアをロケットマンに変えたのは一冊の本であった。当時「アメリカ惑星間協会」と呼ばれ、後に「アメリカロケット協会 (ARS)」となった団体の創設メンバーの一人、デヴィッド・ラッサーによる『宇宙の征服 (The Conquest of Space)』である。ラッサーの本は宇宙飛行を空想ではなく工学的な課題として提示しており、ワイルドは協会に参加した（加盟時期については1931年という情報から1935年3月という説まである）。ARSはアメリカ初の民間ロケット建造組織であり、政府資金なしで空き地でモーターを試験する熱狂的な愛好家、作家、エンジニアの集まりであった。

再生というアイデア

彼ら全員が直面した障害は「熱」であった。液体燃料モーターは、1930年代に利用可能なあらゆる燃焼室材料の融点をはるかに超える温度を発生させ、燃焼試験の結果は数秒以内にノズルが焼き切れるのが常であった。壁を厚くする、エキゾチックな合金を使う、燃焼時間を短くするといった明白な解決策はすべて、推力、質量、実用性のいずれかを犠牲にするものだった。

1936年、ワイルドは「M-15」と名付けた解決策を考案した。それは燃焼前に推進剤を循環させる二重壁のノズルである。燃料が冷却材となるのだ。それは燃焼室を破壊するはずの熱を吸収し、その熱を捨てずに燃焼プロセスに戻すため、エンジンはより低温で、かつ強力に動作する。これは振り返れば明白だが、当時は誰にも思いつかなかった種類のアイデアである。

彼は1938年4月に『アストロノーティクス (Astronautics)』誌でこのコンセプトを発表し、同年12月に試験成功を迎えた。1941年7月までに、設計が改良され、平均推力125ポンドを持続的に生み出せるようになった。1941年11月、同協会はアメリカ海軍にモーターを実演した。海軍は、短いデッキから航空機を発進させるロケット補助離陸に興味を持っていた。

リアクション・モーターズ

真珠湾攻撃から9日後の1941年12月16日、ワイルドと4人のARSの仲間は、アメリカ初の商業ロケット会社であるリアクション・モーターズ社 (Reaction Motors, Inc.) を設立した。ワイルドは秘書兼研究ディレクターを務めた。愛好家の協会が野原で90ポンドのモーターを噴射する段階から、海軍がスポンサーとなるメーカーへと、一つの設計原理を武器に数週間で移行したことは驚異的であった。

同社は急速に拡大した。戦時中のJATO（ジェット補助離陸）ブースターは1943年までに3,400ポンドの推力に達し、10年代半ばにはRMIエンジンは6,000ポンドを生成していた。1938年の小さな再生冷却ユニットの系譜を直接受け継ぐ4室モーター「6000C-4」が、ベルX-1に搭載されたエンジンであった。この航空機は、有人機として初めて音速の壁を突破した。

ワイルドはその後の発展の多くを目の当たりにすることなく、1953年に心臓疾患のため41歳で死去した。

なぜジェームズは天才と呼ばれるのか

正直な評価を下せば、ワイルドは広範な知性やシステム構築の天才という意味での天才ではなかった。彼は非常に優れた一つのアイデアを持ち、それを実行した人物である。しかし、そのアイデアは非常に質が高く、注意を払う価値がある。再生冷却は逆転の発想である。機械を破壊するものを、機械を機能させるものへと導く。敵であるはずの熱が、予熱された推進剤という資産になる。この「損失を利益に変える」という視点の転換は、段階的な工夫よりも希少な工学的洞察である。それはまた、システムを熱から守る方法を考えるのではなく、エネルギーがシステム内で実際にどこへ行くのかを慎重に考えた者にしか訪れない種類のアイデアである。

この業績の独自性は、これほど無名の人物にしては異例なほど外部から裏付けられている。彼の再生冷却設計は「現代のあらゆる液体燃料ロケットエンジンの基礎となった」という、工学的決断について語れることはほとんどない言葉で評される。スミソニアン博物館は彼の1942年のエンジンを展示している。アメリカ航空宇宙学会 (AIAA) は、推進賞に彼の名を冠した。月には「ワイルド」という名のクレーターが存在する。

反論も存在する。彼は20代半ばで一つの革新を生み出した後、短いキャリアの残りを研究ディレクターとして、それに何かを付け加えるのではなく、商業化することに費やした。彼は理論家ではなく、推進の数学や物理学への貢献もしていない。同時期にヨーロッパでも同様の冷却方式への模索が行われており、彼の先駆性は世界的というよりはアメリカ的なものにとどまる。von BraunやGoddardを好む一般的な宇宙飛行史の中で、彼は目立たない存在である。記録が支持しているのは、名高い天才像ではなく、若くして到達し、わずかな予算で実証され、現在飛ぶすべてのロケットの下で今も使われている、一つの決定的な工学的洞察である。

遺産

1938年のニューロシェルからベルX-1に至る系譜は短く直接的であり、そこで止まることはなかった。再生冷却は、マーキュリー計画やアポロ計画を打ち上げたものから現在飛行中のものまで、それ以降に建造されたあらゆる重要な液体燃料エンジンの標準となっている。今やそれはあまりに当然視されており、あえて語られることも少ない。ワイルド自身の人生は、回顧録も有名な写真もなく、出生記録には論争があり、ニュージャージーの町で41歳で亡くなったという、ほとんど痕跡を残さないものであった。しかし、彼の記念碑は決して置き換える必要がなかったほど堅牢な設計判断であり、国立航空宇宙博物館のガラスケースの中にあるエンジンと、彼の名を冠した月のクレーターである。