ペットボトルロケット 秋水１号（S1ロケット）は日本国内でのアマチュアロケットに関する課題を解決するべく開発が進められている、高性能ペットボトルロケットです。

ロケット開発を学ぶ際に、学生や初心者が手軽に選択できる教材として「モデルロケット」というものがあります。モデルロケットはエンジンに火薬を用いる固体燃料ロケットであり、日本や欧米を含めた各国の教育機関や研究機関で使用されていますが、日本国内においては本場アメリカほど普及していません。

その理由の一つとして、ロケット打ち上げに適した広い土地が日本国内で確保しにくい、という問題があります。JAXAなどが打ち上げる本物のロケットの射場としては日本は世界的にも優位な地理的条件を有していますが（東と南方向に海が広がっている）、アマチュアが打ち上げる小型ロケットに関しては、安全に打ち上げられる広い土地を確保することが難しいです。日本でも高度200メートル以下であれば河川敷や公園等で打ち上げることができますが、本場のアメリカで打ち上げられているような高度数十kmまで達するようなモデルロケットをアマチュアが打ち上げることはほぼ不可能です。

理由の二つ目として、日本国内では法的制約が強いため大型ロケットエンジンの使用が難しい、という問題があります。日本ではそもそも火薬取締法、航空法による制限が厳しいため、火薬エンジンに関してアメリカほど自由に使用する事ができません。

上記のような理由から、日本国内ではモデルロケットを学生が思う存分活用できる環境が用意しづらいのです。今後、世界的にも宇宙産業の重要性が増してくる状況において、宇宙関連技術に興味のある学生が存分に学ぶことができる教材が存在しないという事は大きな問題だと思います。

そこで相楽製作所では火薬エンジンを使用したモデルロケットに代わる、安全でどこでも使用可能であり、かつ大学生レベルの研究にも十分耐えうるような教材としての、高性能ペットボトルロケット（水ロケット）の開発に着手しました。

ロケット技術において、高度やエンジン出力の向上は確かに重要な課題ですが、ロケットを構成する要素技術はそれだけではありません。ロケットをいかに制御し、狙った場所に打ち上げるかといった誘導制御やそれを支える姿勢制御、慣性航法などの技術も重要な要素となります。

前述したとおり日本国内で高度を追求する方向性でのロケット研究は非常に難易度が高くなります。それならばロケットの「制御」に関する課題に取り組めるような教材を開発することで、学生たちにロケット研究の機会を提供できるのではないかと思いました。そこで発案したのが高性能ペットボトルロケット 秋水１号（S1ロケット）です。

秋水１号（S1ロケット）の概略図を以下に示します。

秋水１号はもともと、相楽製作所がDERCロケットサークルさんと共同でモデルロケット開発をしていた際に、安価に再利用可能な電装技術試験機が作れないか、といった発想から開発がスタートしました。

モデルロケットは火薬などの固体燃料エンジンを使用することから、エンジン本体は使い捨てとなります。打ち上げ試験の回数分ロケットエンジンを購入しなければならないため、資金的な問題から打ち上げ回数には制約が出てきます。

ロケット本体の試験においては固体燃料エンジンを使用する必要がありますが、電装関連の要素技術、例えば離陸検出、自由落下検出、飛行データ収集、慣性航法などの試験では必ずしも本体がモデルロケットである必要はありません。そこで再利用可能な電装試験機としてのペットボトルロケットの開発がスタートしました。

実際に開発を始めると、従来のペットボトルロケットにはいくつか使いにくい点があることに気付きました。まず、一般的なペットボトルロケットは発射の瞬間に爆発的に推進力が発生し、一瞬で圧縮空気のエネルギーを使い切ってしまいます。その後ロケットは惰性で飛行を続けますが、全体の飛行時間に対して水噴射で推進力を発生させている時間がとても短いのです。

ペットボトルロケットにおいて、水噴射で推進力が発生している期間はペットボトルロケットを実際の小型ロケットのモデルとして見ることができます。しかし、推進力を使い切った後の惰性で飛んでいる期間はほぼ大砲の弾と同じです。

一般論として、ペットボトルロケットをできるだけ遠くまで飛ばすことを目的とする場合は、発射直後の短期間にロケットを加速させてしまった方が有利なようです。できるだけ大きな運動エネルギーをロケット本体に蓄積させるために、あえて粘土などで重りを付けるという手法も一般的に用いられているようです。