ISS乗員 じょういん 帰還 きかん 機 き – CRV(X-38 プロトタイプ)
乗員 じょういん 帰還 きかん 機 き (じょういんきかんき、英語 えいご : Crew Return Vehicle ( CRV ))は、緊急 きんきゅう 乗員 じょういん 帰還 きかん 機 き (きんきゅうじょういんきかんき、英語 えいご : Assured Crew Return Vehicle ( ACRV ))と呼 よ ばれる。国際 こくさい 宇宙 うちゅう ステーション (ISS)専用 せんよう の救命 きゅうめい ボート または脱出 だっしゅつ モジュールとして提案 ていあん された。20年 ねん 以上 いじょう にわたって、いくつかの異 こと なるビークルの設計 せっけい が検討 けんとう され、開発 かいはつ テストのプロトタイプとして飛行 ひこう したが、どれも運用 うんよう 可能 かのう に至 いた らなかった。2000年 ねん にISSに最初 さいしょ の常勤 じょうきん クルー が到着 とうちゃく して以来 いらい 、緊急 きんきゅう 復帰 ふっき 機能 きのう はソユーズ宇宙船 うちゅうせん と、最近 さいきん ではスペースX のクルードラゴン によって実現 じつげん した。それぞれが6か月 げつ ごとにローテーションを行 おこな う。
元々 もともと の宇宙 うちゅう ステーションの設計 せっけい では、緊急 きんきゅう 事態 じたい の場合 ばあい は、米国 べいこく のスペースシャトル からの救助 きゅうじょ を待 ま つ間 あいだ 、乗組 のりくみ 員 いん が避難 ひなん できるステーションに「セイフティーエリア」を設 もう けることによって対処 たいしょ することを目的 もくてき としていた。しかし、1986年 ねん のスペースシャトルチャレンジャー号 ごう 爆発 ばくはつ とそれに続 つづ くコロンビア号 ごう 空中 くうちゅう 分解 ぶんかい により、ステーションプランナーはこの概念 がいねん を再考 さいこう した[ 1] 。計画 けいかく 担当 たんとう 者 しゃ は、次 つぎ の3つの特定 とくてい のシナリオに対処 たいしょ するためのCRVの必要 ひつよう 性 せい を予測 よそく した。
スペースシャトルまたはソユーズのカプセルが利用 りよう できない場合 ばあい の乗組 のりくみ 員 いん の帰還 きかん 。
タイムクリティカルな主要 しゅよう な宇宙 うちゅう ステーションの緊急 きんきゅう 事態 じたい からの迅速 じんそく な脱出 だっしゅつ 。
医療 いりょう 緊急 きんきゅう 事態 じたい の場合 ばあい には、乗組 のりくみ 員 いん の全部 ぜんぶ または一部 いちぶ が戻 もど る[ 2] 。
ISSには、特定 とくてい のレベルの医療 いりょう 状況 じょうきょう を処理 しょり するための健康 けんこう 維持 いじ 機構 きこう (HMF)が装備 そうび され、主 おも な3つに分類 ぶんるい される。
ただし、HMFは一般 いっぱん 的 てき な外科 げか 的 てき な能力 のうりょく を持 も つようには設計 せっけい されていないため、HMFの能力 のうりょく を超 こ える医学 いがく 的 てき 状況 じょうきょう が発生 はっせい した場合 ばあい に乗組 のりくみ 員 いん を避難 ひなん させる手段 しゅだん が不可欠 ふかけつ である[ 2] 。
HL-20 コンセプトアート
ヴェルナー・フォン・ブラウン博士 はかせ は、1966年 ねん の記事 きじ で最初 さいしょ に宇宙 うちゅう 救命 きゅうめい ボートの概念 がいねん を提起 ていき し[ 3] 、その後 ご 、NASAの 計画 けいかく 担当 たんとう 者 しゃ は宇宙 うちゅう ステーション救命 きゅうめい ボートの初期 しょき の概念 がいねん をいくつか開発 かいはつ した。
ステーションクルーリターンオルタナティブモジュール (英語 えいご : Station Crew Return Alternative Module (SCRAM))は、最大 さいだい 6人 にん の宇宙 うちゅう 飛行 ひこう 士 し を収容 しゅうよう できるカプセルであった。再 さい 突入 とつにゅう 熱 ねつ 保護 ほご は、NASAバイキング 火星 かせい 探査 たんさ 機 き 用 よう に設計 せっけい された熱 ねつ シールドの使用 しよう によって提供 ていきょう された。6億 おく 米 あめりか ドルの費用 ひよう がかかるこの設計 せっけい の主 おも な欠点 けってん は、着陸 ちゃくりく 時 じ のg 負荷 ふか が高 たか いことで、医学 いがく 的 てき に必要 ひつよう な避難 ひなん の場合 ばあい には理想 りそう 的 てき ではなかった[ 1] [ 2] 。
バイキングベースの概念 がいねん に続 つづ くものとして、米 べい 航空 こうくう 宇宙 うちゅう 局 きょく (NASA)は、ゼネラル・エレクトリック とNISスペース株式会社 かぶしきがいしゃ による1986年 ねん の提案 ていあん を検討 けんとう した。すでに機密 きみつ 扱 あつか いの軍事 ぐんじ プロジェクト用 よう に設計 せっけい され、当初 とうしょ は最大 さいだい 4人 にん の乗員 じょういん を対象 たいしょう として計画 けいかく されていた。MOSESと呼 よ ばれる米国 べいこく 空軍 くうぐん 鈍 どん 体 たい のディスカバラー タイプの回収 かいしゅう カプセルの商業 しょうぎょう 的 てき に開発 かいはつ された派生 はせい 物 ぶつ の場合 ばあい 、カプセルをスケールアップして8人 にん の乗組 のりくみ 員 いん を収容 しゅうよう するというアイデアしばらくの間 あいだ 検討 けんとう していたが、後 のち に削除 さくじょ された[ 1] 。ただし、最大 さいだい 8gのg負荷 ふか があるため、このビークルは重大 じゅうだい な医療 いりょう 状況 じょうきょう には適 てき していない[ 2] 。
1989年 ねん 、NASAエンジニアはカプセルタイプのACRVコンセプトの特許 とっきょ を取得 しゅとく した[ 4] 。
HL-20 クルーレスキュービークル は、NASAが以前 いぜん のリフティングボディ 研究 けんきゅう の成果 せいか として開発 かいはつ したパーソネルローンチシステム(PLS)の概念 がいねん に基 もと づいていた。1989年 ねん 10月 がつ 、ロックウェルインターナショナル (宇宙 うちゅう システム部門 ぶもん )は、ラングレー研究所 けんきゅうじょ が管理 かんり する1年間 ねんかん の契約 けいやく 作業 さぎょう を開始 かいし し、調査 ちょうさ のベースラインとしてHL-20コンセプトを使用 しよう してPLSの設計 せっけい と運用 うんよう の詳細 しょうさい な調査 ちょうさ を実施 じっし した。1991年 ねん 10月 がつ 、ロッキードアドバンストデベロップメントカンパニー(スカンクワークス として知 し られる)は、プロトタイプと運用 うんよう システムの開発 かいはつ の実現 じつげん 可能 かのう 性 せい を判断 はんだん するための調査 ちょうさ を開始 かいし した。NASA、ノースカロライナ州立 しゅうりつ 大学 だいがく およびノースカロライナA&T大学 だいがく (英語 えいご 版 ばん ) の間 あいだ の協力 きょうりょく 協定 きょうてい により、この概念 がいねん に関 かん するさらなるヒューマンファクター研究 けんきゅう のためのHL-20PLSの実物 じつぶつ 大 だい モデルが構築 こうちく された[ 1] [ 5] 。すべてのオプションの中 なか で、リフティングボディは、制御 せいぎょ された環境 かんきょう と、再 さい 突入 とつにゅう および着陸 ちゃくりく 時 じ の低 てい g負荷 ふか の観点 かんてん から、最 もっと も理想 りそう 的 てき な医療 いりょう 環境 かんきょう を提供 ていきょう した[ 2] 。ただし、HL-20プロジェクトの費用 ひよう は20億 おく 米 あめりか ドル。議会 ぎかい は1990年 ねん にNASAの予算 よさん からプログラムを削減 さくげん している[ 1] 。
欧州 おうしゅう 宇宙 うちゅう 機関 きかん (ESA)は、有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう プログラムの可能 かのう 性 せい に関 かん する幅広 はばひろ い研究 けんきゅう の一環 いっかん として、1992年 ねん 10月 がつ に6か月 げつ 間 あいだ の第 だい 1段階 だんかい のACRV研究 けんきゅう を開始 かいし した。この研究 けんきゅう の主 おも な請負 うけおい 業者 ぎょうしゃ は、アエロスパシアル 、タレス・アレーニア・スペース およびダイムラークライスラー・エアロスペース であった[ 6] 。
ESAは、CRVのいくつかの概念 がいねん を研究 けんきゅう しました。
アポロ型 がた カプセル:これは、8人 にん の宇宙 うちゅう 飛行 ひこう 士 し を運 はこ ぶことができる1960年代 ねんだい のアポロカプセル の拡大 かくだい 版 ばん であった。カプセルの上部 じょうぶ にあるタワーには、ドッキングトンネルと、カプセルのロケットエンジンが含 ふく まれる。これも、アポロの構成 こうせい と同様 どうよう で、タワーは再 さい 突入 とつにゅう 直前 ちょくぜん に投棄 とうき される。着陸 ちゃくりく は減速 げんそく パラシュートとエアバッグを介 かい して行 おこな われる[ 6] [ 7] 。
また、フェーズ1の調査 ちょうさ 中 ちゅう に、ESAは「バイキング」として知 し られる円錐 えんすい 形 がた のカプセルを調 しら べた。アポロスタイルのコンセプトのように、それはベースファーストに再 ふたた び入 はい った。しかし、それはより空 そら 力 りょく 的 てき な形 かたち をしていました 「バイキング」モジュールのロケットエンジンは、アリアン宇宙 うちゅう 輸送 ゆそう 機 き の派生 はせい であった。設計 せっけい 作業 さぎょう は1995年 ねん 3月 がつ のフェーズ1の終 お わりまで続 つづ いた[ 6] [ 8] 。
ブラントバイコニックの概念 がいねん は、1993年 ねん から1994年 ねん に研究 けんきゅう され、この設計 せっけい はより機動 きどう 性 せい が高 たか いと期待 きたい されていたが、より重 おも く、高価 こうか であった[ 6] [ 9] 。
ESAの17億 おく 米 あめりか ドルのACRVプログラムは、1995年 ねん にキャンセルされたが、フランスの抗議 こうぎ により、さらなる研究 けんきゅう を実施 じっし するための2年間 ねんかん の契約 けいやく が結 むす ばれた。これにより、1997年 ねん に飛行 ひこう した大気 たいき 再 さい 突入 とつにゅう デモンストレーター カプセルが縮小 しゅくしょう された[ 6] [ 10] 。ESAは、代 か わりに、1996年 ねん 5月 がつ にNASAのX-38 CRVプログラムに参加 さんか することを選択 せんたく した。その後 ご 、そのプログラムはフェーズAの調査 ちょうさ を終了 しゅうりょう した[ 6] 。
ロシア製 せい の航空機 こうくうき をCRVとして使用 しよう するというアイデアは、ビル・クリントン 大統領 だいとうりょう がNASAにフリーダム宇宙 うちゅう ステーション を再 さい 設計 せっけい し、ロシアの要素 ようそ を含 ふく めることを検討 けんとう するように指示 しじ した1993年 ねん 3月 がつ にさかのぼる。その夏 なつ に設計 せっけい が修正 しゅうせい され、宇宙 うちゅう ステーションアルファ (後 ご の国際 こくさい 宇宙 うちゅう ステーション )が誕生 たんじょう した。再 さい 設計 せっけい の一環 いっかん として考慮 こうりょ されたロシアの要素 ようそ の1つは、ソユーズの「救命 きゅうめい ボート」の使用 しよう であった。CRVの目的 もくてき でソユーズカプセルを使用 しよう すると、NASAがフリーダムの予定 よてい されるコストよりも5億 おく 米 あめりか ドル節約 せつやく できると推定 すいてい された[ 11] 。
しかし、1995年 ねん に、 エネルギア 、 ロックウェル・インターナショナル およびクルニチェフ の合弁 ごうべん 事業 じぎょう が、ザーリャ 再 さい 突入 とつにゅう ビークルから派生 はせい したライフボート・アルファ 設計 せっけい を提案 ていあん した。再 さい 突入 とつにゅう モーターは固体 こたい 推進 すいしん 剤 ざい であり、操縦 そうじゅう スラスタは低温 ていおん ガスを利用 りよう していたため、5年間 ねんかん のオンステーションライフサイクルがあった。しかし、1996年 ねん 6月 がつ にNASA CRV / X-38プログラムを支持 しじ し、設計 せっけい は却下 きゃっか されている[ 12] 。
ISSプログラム内 ない の一般 いっぱん 的 てき な役割 やくわり を指 さ すだけでなく、乗員 じょういん 帰還 きかん 機 き という名前 なまえ は、NASAによって開始 かいし され、ESAによって参加 さんか された特定 とくてい の設計 せっけい プログラムも指 さ す。コンセプトは、CRVの役割 やくわり のみに特 とく 化 か したスペースプレーンを製造 せいぞう することであった。そのため、医療 いりょう の返還 へんかん 、ISSが居住 きょじゅう できなくなった場合 ばあい の乗組 のりくみ 員 いん の返還 へんかん 、ISSの補給 ほきゅう が不可能 ふかのう な場合 ばあい の乗組 のりくみ 員 いん の返還 へんかん という3つの特定 とくてい の任務 にんむ があった[ 13] 。
HL-20プログラムの続編 ぞくへん として、NASAの意図 いと は、管理 かんり 者 しゃ のダニエル・ゴールディン の「より良 よ く、より速 はや く、より安 やす く」という概念 がいねん をプログラムに適用 てきよう することであった[ 14] 。 CRVの設計 せっけい コンセプトには、リフティングボディの再 さい 突入 とつにゅう 機 き 、国際 こくさい 的 てき な停泊 ていはく /ドッキングモジュール、軌道 きどう 離脱 りだつ 推進 すいしん ステージの3つの主要 しゅよう な要素 ようそ が組 く み込 こ まれている。このビークルは、シャツスリーブ環境 かんきょう (英語 えいご 版 ばん ) で最大 さいだい 7人 にん の乗組 のりくみ 員 いん を収容 しゅうよう できるように設計 せっけい されていた。パイロットではない乗組 のりくみ 員 いん と一緒 いっしょ に操作 そうさ できる必要 ひつよう があるため、飛行 ひこう と着陸 ちゃくりく の操作 そうさ は自律 じりつ 的 てき に実行 じっこう されるようになっていた[ 13] 。CRVの設計 せっけい には、宇宙 うちゅう 操縦 そうじゅう 推進 すいしん システムが装備 そうび されていなかった[ 15] 。
NASAは、他 た の宇宙船 うちゅうせん の数 すう 分 ぶん の1のコストで運用 うんよう CRVの設計 せっけい と技術 ぎじゅつ を開発 かいはつ するために、X-38 Advanced TechnologyDemonstrators に指定 してい された一連 いちれん の低 てい コストの高速 こうそく プロトタイプビークルを開発 かいはつ するプログラムを開始 かいし した[ 16] 。EAS Bulletin 101 で説明 せつめい されているように、X-38プログラムは、「複数 ふくすう のアプリケーション技術 ぎじゅつ のデモンストレーションおよびリスク軽減 けいげん プログラムであり、国際 こくさい 宇宙 うちゅう ステーション(ISS)の運用 うんよう 乗員 じょういん 帰還 きかん 機 き (CRV)のパスファインダーとしての最初 さいしょ のアプリケーションを見 み つける」[ 13] [ 17] 。
NASAは、ジョンソン宇宙 うちゅう センター がプロジェクトを主導 しゅどう し、X-38プログラムの独自 どくじ の元請 もとうけ 業者 ぎょうしゃ として行動 こうどう した。開発 かいはつ と製造 せいぞう のすべての側面 そくめん は社内 しゃない で管理 かんり されていたが、特定 とくてい のタスクは委託 いたく されていた[ 17] 。CRV生産 せいさん の場合 ばあい 、NASAは、航空機 こうくうき を製造 せいぞう するために外部 がいぶ の元請 もとうけ 業者 ぎょうしゃ を選択 せんたく することを予定 よてい していた[ 18] 。
テストビークルが4台 だい 計画 けいかく されたが、2台 だい だけが製造 せいぞう され、どちらも大気 たいき テストビークルであった。主 おも に複 ふく 合 あい 材料 ざいりょう で作 つく られた機体 きたい は、スケールド・コンポジッツ の契約 けいやく の下 した で製造 せいぞう された。1998年 ねん 3月 がつ 12日 にち に最初 さいしょ の初 はつ 飛行 ひこう (英語 えいご 版 ばん ) を行 おこな った。X-38は、パイオニア・エアロスペース (英語 えいご 版 ばん ) によって設計 せっけい された独自 どくじ のパラフォイル 着陸 ちゃくりく システムを利用 りよう した。飛行 ひこう 試験 しけん プログラムで使用 しよう されたラムエアインフレータブルパラフォイルは、世界 せかい 最大 さいだい で、表面積 ひょうめんせき は7,500 sq ft (700 m2 ) 。パラフォイルは、GPSナビゲーションに基 もと づく搭載 とうさい 誘導 ゆうどう システムによって能動 のうどう 的 てき に制御 せいぎょ されていた[ 19] 。
NASAの開発 かいはつ プログラムの計画 けいかく には、実際 じっさい のCRVの運用 うんよう テストは含 ふく まれていなかった。これには、ISSに打 う ち上 あ げられ、最大 さいだい 3か月 げつ 間 あいだ ドッキングされたままになり、その後 ご 地球 ちきゅう に「空 そら の」帰還 きかん を行 おこな うことが含 ふく まれていた。代 か わりに、NASAはX-38の軌道 きどう 試験 しけん の結果 けっか に基 もと づいて宇宙船 うちゅうせん 「ヒューマンレート」を計画 けいかく していた。 3つの独立 どくりつ したレビューグループとNASA監察 かんさつ 官 かん 事務所 じむしょ (英語 えいご 版 ばん ) は、この計画 けいかく の知恵 ちえ と安全 あんぜん 性 せい について懸念 けねん を表明 ひょうめい した[ 18] 。
順次 じゅんじ 設計 せっけい 、開発 かいはつ 、テスト、およびエンジニアリング評価 ひょうか のアプローチとは対照 たいしょう 的 てき に、開発 かいはつ のラピッドプロトタイピング方法 ほうほう も、プログラムのリスクに関 かん するいくつかの懸念 けねん を引 ひ き起 お こした[ 17] 。
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概要 がいよう 構成 こうせい 要素 ようそ 支援 しえん 機材 きざい 複 ふく 数 すう 回 かい 使用 しよう キャンセル 補給 ほきゅう 機 き