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飛行機のように滑走路から離陸し、地上と宇宙の間を何度も行き来する完全再使用型宇宙往還機（スペースプレーン）を実現するためには、現在のロケットとは異なる形態やエンジンシステムを採用することが望ましいと考えられています。JAXAでは、その一環として2段式スペースプレーン（図1）の第1段機体への搭載を目指した極超音速で飛行する予冷ターボエンジンの研究を進めています。予冷ターボエンジンの仕組みは、航空用のターボジェットエンジンと非常に似ていますが、吸入した空気を燃料の液体水素（-253℃程度）で冷却することで空気の密度を上げて、大きな推力を出すことができるのが特長です。吸入した空気を冷却することで飛行範囲も広がり、マッハ数0〜6程度までの広い範囲で作動させることができます。予冷ターボエンジンは、可変インテーク、予冷器、コアエンジン、ラム燃焼器、可変ノズルと大きく5つの部分に分けられます（図2)。