ペンシルロケットは、将来のロケット旅客機開発の実現を睨んだロケット推進の研究を目的として、東京大学生産技術研究所AVSA（Avionics and Supersonic Aerodynamics：航空及び超音速空気力学）班が開発した、一連の小型ロケットシリーズである。開発名は「タイニー・ランス」。
太平洋戦争後の日本における初の実験用ロケットである。1954年に年間予算560万円で開発が開始された。予算の制約から超小型の火薬式ロケットを実験装置として使用し、鉛筆（ペンシル）のようであるところからこの愛称が生まれた。これについて実験を主導した糸川英夫は、米ソの大型の実験機を縮小して実用化するという発想から、小さな物を巨大化して実用にするという「逆転の発想」を用いたものだと後に説明している。
国際地球観測年(IGY)において高層大気観測を行うという方針が1955年に決定されたため、AVSA班の方針もロケット旅客機から観測ロケットへ変更された。
合計150機あまりが発射された。ロケットとしては非常に小さく、また、能力も実用に耐えうるような代物ではなかったものの、単体でロケットシステムとして成立しており、ノーズコーンや尾翼の材質、形状、重心の変化等による空力特性の変化による分散の影響などが調べられた。後のカッパロケットやラムダロケットの開発時におけるフラッター現象の解析においては、これらのデータが有効に活用されたという。
国分寺実験
1955年3月に工学博士の糸川英夫が、東京都国分寺市でペンシルロケットの水平発射実験を行った。この実験は全長230mmのペンシル標準型を使用して行われ、長さ1.5mの水平発射台から発射されたロケットがスクリーンを貫きながら飛翔するというものだった。最初の実験は3月11日に行われ、3月23日までに29機のペンシルロケットが発射された。尾翼の取り付け角度や弾頭の重量などにバリエーションがあり、様々なロケット側の条件で基礎的なデータが収集された。
千葉実験
1955年6月には当時千葉県千葉市にあった東京大学生産技術研究所に場所を移し、50mの船舶用実験水槽を改造したピットにおいて、引き続きロケットを水平発射する実験が行われた。この実験では全長300mmに大型化したペンシル300型や、二段式ペンシル、無尾翼ペンシルなどが使われた。実験中、発射台に装着される途中だった二段式ペンシルが配線ミスの為に誤って発射されるという事故が起きたが、大事には至らなかった。しかし、以後2段式ペンシルの第2段着火に同型の時限装置が用いられる事はなかった。
道川実験
1955年8月からは秋田県の道川海岸でロケットを斜め上方に打ち上げる実験を行った。8月6日午後2時18分に行われた最初の打ち上げは、発射台の欠陥によってロケットが発射直後に砂浜に落下し失敗に終わった。発射台はただちに改良され、午後3時32分の二度目の実験で打ち上げに成功した。使用されたのはペンシル300型で、燃料に含まれていた四塩化チタンにより煙をひきながら16.8秒間ほど飛行した後、700m離れた海面に落下した。到達高度は600mだった。ペンシルロケットの斜め打ち上げ実験は8日で終了し、計画はより大型のベビーロケットに受け継がれた。総飛翔数は6機であった。
構成・諸元
日本油脂の固体推進剤製造設備の関係から、即座に供給可能な推進薬の例として朝鮮戦争時バズーカ用に生産された全長123mm、直径9.5mm、内径2mm、1本5,000円のダブルベース火薬が提示され、このサイズに合わせて機体の設計が行われた。推進薬としては前述のダブルベース火薬をベースに、過塩素酸カリウムを減量しグラファイトを増量するなど、組成を変更し安全性を高めたものを村田勉が新たに開発した。推進剤の点火薬としては黒色火薬が用いられた。機体の材料には太平洋戦争中航空機用として製造され富士精密工業の材料倉庫に眠っていたジュラルミン チ-201 を使用し、熱環境が厳しい先端部には真鍮やステンレスを用いている。機体の設計は垣見恒男、ノーズコーンや尾翼の設計は玉木章夫が行った。
ペンシル
全長：230mm
重量：0.202kg
外径：18mm
ペンシル300
全長：300mm
重量：0.251kg
外径：18mm
二段式ペンシル
全長：460mm
重量：0.367kg
外径：18mm
再現実験と顕彰・記念活動
宇宙科学研究所では2005年、原点であるペンシルロケットの実験から50周年となるのを記念して再現実験を実施した。実験は能代多目的実験場で行われた後、幕張メッセで行われたイベントで披露された。
2005年、スペースシャトルミッションSTS-114において、野口聡一宇宙飛行士によってペンシルロケットの実物が国際宇宙ステーションへと持ち込まれた。
国分寺市は、実験の一つが行われた4月12日を「国分寺ペンシルロケット記念日」として、“日本の宇宙開発発祥の地”であることをアピールする展示会などを開いている。
実機展示
日本
宇宙航空研究開発機構（JAXA）相模原キャンパス
国立科学博物館
ロケット発祥の地碑（東京都杉並区桃井3丁目、日産自動車荻窪工場跡地）
アメリカ
スミソニアン航空宇宙博物館