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 APAS-75（アメリカ版） | |
| タイプ | 両性具有の ドッキング機構 |
|---|---|
| 開発者 | RKKエネルギア |
| 質量 | 286 kg (631 ポンド) |
| ホスト宇宙船 | |
| 初回使用 | 1975 |
| 最終使用 | 2011 |
アンドロギュノス周辺接続システム（APAS）、アンドロギュノス周辺アセンブリシステム（APAS）、アンドロギュノス周辺ドッキングシステム（APDS）[1] [2]という用語は、ロシアの宇宙船ドッキングメカニズムファミリーを説明するために互換的に使用され、そのファミリーのドッキングシステムの総称として使用されることもあります。APAS-89 / 95に似たシステムは、中国の神舟宇宙船で使用されています。[3]
概要
このシステムの名前はロシア語に由来し、キリル文字の頭字語АПАСで、ロシア語のАдрогинно-периферийный агрегат стыковки ( Androginno-periferiynyy agregat stykovki ) から来ている。英語の頭字語は、ラテン文字で書かれた同じ文字だけになるように設計された。ラテン文字の最初の 2 つの単語は、元の単語と直接対応している。ロシア語の 3 番目の単語は、ドイツ語のAggregatに由来し、「複雑なメカニズム」を意味し、最後の単語は「ドッキング」を意味する。英語名の最後の 2 つの単語は、ロシア語名と同じ対応する文字で始まるように選ばれた。[出典が必要]
この設計の背後にある考え方は、プローブとドローグのドッキング システムとは異なり、どの APAS ドッキング リングも他のどの APAS ドッキング リングとも結合できるというものです。どちらの側も両性具有です。各ドッキングにはアクティブ側とパッシブ側がありますが、どちらの側もどちらの役割も果たすことができます。APAS には 3 つの基本的なバリエーションがあります。
APAS-75
APAS-75は、アメリカとソ連の技術者が直接会い、手紙や電話会議を重ねて共同開発したもので、当初はアメリカのサリュート宇宙ステーションへのミッションで使用される予定だったが、このミッションは後にアポロ・ソユーズとなった。[4]アメリカ版とソ連版のドッキング機構には違いがあったが、機械的には互換性があった。当初、アメリカ人はこの装置を国際ランデブー・ドッキング・ミッション（IRDM）ドッキング機構と国際ドッキングシステムの両方と呼んでいた。[5]この装置は、NASAのASTPプレスパケットでは両性具有周辺機器ドッキングシステム（APDS）と呼ばれている。[1]
デザイン
以前のドッキング システムとは異なり、APAS-75 ユニットはどちらも必要に応じてアクティブまたはパッシブの役割を担うことができます。ドッキングでは、伸長したアクティブ ユニット (右) と収縮したパッシブ ユニット (左) のスペード型ガイドが相互作用して大まかな位置合わせを行います。ガイドを保持するリングが移動して、アクティブ ユニットのラッチとパッシブ ユニットのキャッチが位置合わせされます。これらがキャッチされると、ショック アブソーバーがアメリカ側ユニットの残留衝撃エネルギーを分散し、機械式減衰器がソ連側で同じ機能を果たします。次に、アクティブ ユニットが収縮してドッキング カラーを合わせます。ドッキング カラーのガイドとソケットが位置合わせを完了します。ドッキング解除時には、4 本のスプリング プッシュ ロッドが宇宙船を引き離します。[6]
アメリカ人は、ドッキング機構7つ（飛行用2つ、試験用4つ、予備用1つ）の製造にノースアメリカン・ロックウェル社を選んだ。 [7]
ソ連は APAS-75 を使用した 5 機のソユーズ宇宙船を建造しました。最初の 3 機はテスト システムとして飛行しました (コスモス 638、コスモス 672、ソユーズ 16 )。1 機はアポロ ソユーズ テスト プロジェクトに使用され、ソユーズ 19 は実際にドッキング システムを使用した唯一のソユーズであり、最後の 1 機はソユーズ 22として飛行しました。アメリカ側では、アポロ ソユーズ ドッキング モジュールに APAS-75 ドッキング カラー 1 基とアポロ ドッキング カラー 1 基が搭載されました。
発達
1970年4月、NASA長官トーマス・O・ペインは、ニューヨークでロシアの学者アナトリー・ブラゴンラヴォフとの非公式会談で、宇宙緊急事態の際に救助活動を可能にするために宇宙ステーションと宇宙船の互換性のあるドッキング装置を含む宇宙飛行士の安全について両国が協力することを提案した。[8]
エンジニアのコールドウェル・ジョンソンは、1970年10月にモスクワで行われた会議で、リングとコーンのシステムを提案した。 [9]ボリス・N・ペトロフは、アポロとソユーズの単純な改造を「宇宙スタント」として拒否し、汎用的なドッキング機構の開発を提案していたが、ジョンソンは、有人宇宙船センター（MSC）が「特定のCSM/サリュートミッションの要件に特に適した設計、つまり将来の宇宙船の互換性のあるドッキングシステムの要件を満たすドッキングギアの基本的な形状と機能のみを代表する設計」を作成することを提案した。[9]
1971年6月にヒューストンで行われた会議で、ソ連のドッキング専門家であるヴァレンティン・N・ボブコフは、ソ連も二重リングとコーンのいくつかのバージョンを支持していることを示した。[5]ボブコフは、ドッキングシステムの全体的な直径は1.3メートルを超えてはならないことをスケッチで示した。より大きなシステムには、発射シュラウドの変更が必要になるためである。[5]ジョンソンがシュラウドの変更の問題を提起したとき、ソ連はそのような変更がもたらす大きな影響を強調した。[5]新しいシュラウドを設計する必要があることに加えて、変更されたハードウェアの発射空気力学をテストする必要がある。[5]アメリカはより大きなトンネルを主張することを望んでいたが、そのような変更は相手にとって大きすぎるようだった。[5]
6月の会議の後、ジョンソンはビル・クリシーと彼の機械設計者にドッキング機構の予備設計を依頼した。[5] NASA代表団がモスクワに向けて出発するまでに、クリシーのチームは1メートルの二重リングとコーンのドッキングシステムを設計し構築していた。このシステムは両方のリングに4本のガイドフィンガーと減衰器を備え、ドッキング中にどちらかの半分がアクティブにもパッシブにもなれるようにした。[5] MSCの構造および機械研究所は、このシステムが動作している様子を示す16ミリの映画を制作し、ジョンソンは11月にそれをシステムを説明する小冊子とキャプチャラッチのモデルとともにモスクワに持ち込んだ。[5] ジョンソンを驚かせたのは、ウラジミール・シロミャトニコフが前年の10月からNASAのリングとコーンのコンセプトのバリエーションに取り組んでいたことだった。[5] [5]本質的には、ソ連は、ドッキングギアの2つの半分を最初の接触点から捕獲点まで導くために、噛み合う指のセットを使用するというアイデアを受け入れていました。[5] 2つの宇宙船が接近する際の衝撃を緩和するために、アクティブな宇宙船の捕獲リングに衝撃吸収減衰器を使用するという概念も受け入れられました。[5]両方のエンジニアグループは、ドッキングギアのアクティブな半分を電動ウインチでケーブルを巻き取り、引き込むことを計画しました。[5]引き込まれると、構造ラッチまたはボディラッチがかみ合って2つの宇宙船を固定します。ユニバーサルシステムの設計を進める前に、ガイドの数、減衰器の種類、構造ラッチの種類という3つの基本的な問題を解決する必要がありました。[5]
ジョンソン、クリシー、および宇宙船設計部門の他のエンジニアは、油圧減衰器を使用する場合に最も良い形状を提供すると信じていたため、4つのガイドを使用したいと考えていました。[5]ビル・クリシーが後に説明したように、油圧減衰器を使用した場合に最も起こり得る故障状況は、衝撃時に1つのショックアブソーバーが崩壊する原因となる漏れです。[5]さまざまな組み合わせを研究した結果、MSCの専門家は4つのガイドと8つのショックアブソーバーが最適な設計であると結論付けました。[5]クリシーはまた、電気機械システムで最も起こり得るトラブルは、減衰器のペアの1つが固まるか固まることであると指摘しました。[5]したがって、ソ連は、何かがうまくいかない可能性を制限するためにアメリカがより多くのペアを好んだのと同じ理由で、システム内のペアの数を最小限に抑えようとしました。[5]
アメリカ合衆国は提案した設計に重大な技術的またはハードウェア的優位性がなく、ソ連は提案した設計にかなりの優位性があったため、次の研究段階の基準としてソ連の設計が選択された。[5]
11月から12月にかけての会議の終わりまでに、両チームはユニバーサルな両性具有ドッキングシステムの基本概念を概説した議事録に署名した。[5]公式声明には、「設計概念には、減衰器と格納アクチュエータとして機能する可動ロッドに配置されたガイドとキャプチャラッチを備えたリングと、ドッキングシールを備えた周辺嵌合キャプチャラッチが配置されたドッキングリングが含まれます。」と書かれていた。 [5]議事録には、ガイドの形状と寸法に関する基本情報も含まれていた。[5]ガイドは、ソ連が最初に提案したように、棒状ではなく固体で、数は3つであった。 [5]ドッキング力を吸収するという要件が満たされている限り、各側は実際の減衰器の設計を最も適切と思われる方法で自由に実行できた。[5]ソ連は、ソユーズドッキングプローブ用に設計された電気機械式アプローチを使用する予定であり、米国は、アポロプローブで使用されたものと同様の油圧ショックアブソーバーに固執することを提案した。[5]この提案では、アクティブモードとパッシブモードのどちらでも使用できるドッキングギアの開発も求められており、一方の船舶のシステムがアクティブな場合、もう一方のシステムはパッシブになります。[5]
機構の詳細設計を検討した結果、両者は、捕捉ラッチはMSCで開発された設計に従い、構造ラッチとリングはソ連のパターンに従うことでさらに合意した。[5]これらの一対のフックは、ソユーズとサリュートの両方で効果的に使用されていた。[5]さらに、グループは、アライメントピン、スプリングスラスタ（ドッキング解除時に宇宙船の分離を支援する）、および電気コネクタの位置に関する詳細についても合意した。[5]ドッキングシステムのコンセプトを評価し、開発の早い段階で互換性を確立するために、彼らは5分の2スケールのテストモデルを構築することを計画しており、その正確な詳細は次回の合同会議で決定されることになっていた。[5]
ヒューストンに戻ると、コールドウェル・ジョンソンはモスクワで合意した非公式の了解事項の一部を文書化した覚書を作成した。[5]彼は、これが「両国がこれらのシステムのエンジニアリング研究の次の段階をどのように実施し、調整するか」を反映していると指摘した。「了解事項は、多くの場合、正式な会議の外で合意されたため、それ以外の方法で報告される可能性は低い」。[5]たとえば、ハッチの直径については、「当初から、約 800 mm を超えるハッチの直径をサリュート宇宙船に組み込むことは非常に困難であることが明らかであった」が、MSC は「ずっと以前から、1 メートル未満のテスト ハッチの直径に納得していた」と述べている。[5]ジョンソンはさらに、「キャプチャ リング アセンブリは、リングとコーン、ダブル リングとコーン、リングとフィンガーなど、さまざまな名前で呼ばれていた。[5]今後はキャプチャ リングを「リング」、フィンガーを「ガイド」と呼ぶことに合意した」と述べている。[5]
ビル・クリシーと彼の同僚数名は、製図台でエフゲニー・ゲンナジエヴィッチ・ボブロフと協力し、ソ連とアメリカの最初のエンジニアリング図面を作成した。[10]ラリー・ラットクリフは製図用紙にキャプチャリングとガイドを描き、ロバート・マケリヤは構造インターフェースリングの詳細を提供し、ボブロフは構造ラッチの同様の図面を準備した。[10]その後、T・O・ロスはこれらの図面を受け取り、すべての項目が互換性があることを確認するために寸法分析を行った。[10 ]ドッキングシステムの技術仕様に関する合意により、NASAはドッキングシステムの構築についてロックウェルと協議を開始できるようになった。[10]
1972年4月、ソ連はコストと技術的な理由からサリュート宇宙ステーションの代わりにソユーズ宇宙船を使用することを選択したことをNASAに通知した。[4]
共同ドッキングミッションの最終的な公式承認は、1972年5月24日にモスクワで行われました。米国のニクソン大統領とソ連のアレクセイ・N・コスイギン首相は、有人宇宙飛行の安全性を向上させ、共同科学実験を可能にするために互換性のある宇宙船ドッキングシステムの開発を含む、平和目的の宇宙空間の探査と利用に関する協力に関する協定に署名しました。[8]システムをテストするための最初の飛行は、1975年に改造されたアポロ宇宙船とソユーズ宇宙船で行われることになりました。[8]このミッションを超えて、両国の将来の有人宇宙船が互いにドッキングできるようになることが期待されました。[8]
1972 年 7 月、グループはドッキング システムの仕様をより詳細に記述することに集中しました。[11]ガイドとメカニズムの他の部分にいくつかの改良が加えられました。他のグループと同様に、今後数か月のスケジュールが作成され、準備する文書と実施するテストが示されました。[11]チームは、設計者がメカニズムの動作について議論し、改良を決定するのに役立つ、米国の 5 分の 2 スケールのドッキング システムを徹底的に調査した後、12 月に共同モデル テストを予定しました。[11 ]そうすれば、エンジニアは、一方の国のシステムのインターフェイス要素がもう一方の国のものとどのように結合するかを確認できます。[11]ソ連は、「アポロ/ソユーズ ドッキング システムのスケール モデルのテスト計画」(IED 50003) を起草し、米国がモデルとテスト フィクスチャの寸法を作成すると述べました。[11]
シロミャトニコフの指揮の下、ソ連チームは英語とロシア語で文書を準備し、合同会議のためにドッキングシステムの5分の2スケールの模型を準備していた。[12]アメリカ人の中には、ソ連の機構はアメリカのものより機械的には複雑だが、ミッションには適しており、実行も「洗練されている」と指摘する者もいた。[12]双方は5分の2モデルのテスト計画を検討して署名し、12月にモスクワでテストを予定した。[12]
予備システムレビュー (PSR) は、ドッキング機構に関する「概念段階の終わり近く、詳細設計の開始前に開始される正式な構成レビュー」作業となる予定でした。[12]予備システムレビュー委員会 (委員会は技術ディレクター) へのプレゼンテーションの一部として、ドン・ウェイドとシロミヤトニコフは、ドッキングシステムのすべてのテストデータ、仕様、図面、および機構の設計評価を含めました。彼らの報告を聞いた後、ルニーとブシュエフは、3 つの問題領域についてさらに調査する必要があると感じました。[12]まず、2 つの宇宙船を分離するのに役立つように設計されたスプリングスラスタの必要性が彼らの注意を引きました。このスラスタが適切に圧縮されないと、ドッキングの完了が妨げられる可能性があるためです。[12]次に、ルニーとブシュエフは、構造ラッチが適切に配置されていることを確認するインジケータの重要性を強調しました。[12]アメリカのシステムは各ラッチの機能に関する情報を提供したが、インターフェースシールが圧縮されたかどうかは示さなかった。一方、ソ連のシステムはシールの圧縮に関するデータを提供したが、ラッチについては何も示さなかった。 [12]移送トンネルの構造的完全性を保証するためには、8つのラッチがすべて閉じていることを確認することが重要であった。 [12] 3番目の問題領域は、構造ラッチが不注意で解除される可能性があるかどうかであった。[12]ブシュエフとルニーは、これらすべての問題を徹底的に再評価するよう求め、12月と1月に具体的な推奨事項を提示するようグループに助言した。[12]
2/5スケールモデルのグループテストとドッキングシステムの予備システムレビューの第2部は、1972年に予定されていた最後の共同活動でした。[13]アメリカ人は12月6日にモスクワに到着し、12月15日まで作業を行いました。 [13]スケールモデルのテストはモスクワの宇宙研究所で行われました。[13]
ソ連とアメリカの本格的なドッキングシステムのテストは1973年10月にヒューストンで始まった。[14]
APAS-89
ソ連がミールの開発に着手したとき、彼らはブラン・シャトル計画にも取り組んでいた。APAS-89は、ミール宇宙ステーションとブランのドッキングシステムとして構想された。APAS-75の設計は大幅に変更された。外径は2030mmから1550mmに縮小され、アライメントペタルは外側ではなく内側を向いた。これにより、ドッキングポートの内部通路の直径は約800mmに制限された。[15]ブラン・シャトルは最終的に1994年にキャンセルされ、ミール宇宙ステーションまで飛ぶことはなかったが、ミールのクリスタル・モジュールには2つのAPAS-89ドッキング機構が装備されていた。基本的にクリスタルとシャトルの間のスペーサーモジュールであるミール・ドッキング・モジュールも、両側でAPAS-89を使用していた。
APAS-95
APASはシャトル・ミール計画に選ばれ、 1993年6月に締結された1800万ドルの契約に基づき、ロシアのRKKエネルギア社によって製造された。[16] シャトルの主契約者であるロックウェル・インターナショナルは、1994年9月にエネルギア社からハードウェアの納入を受け入れ、 [16]それをスペースシャトルのオービター・ドッキング・システムに統合した。このアドオンはペイロードベイに取り付けられ、もともとはスペースステーション・フリーダムで使用することを目的としていた。
エネルギアのシャトルAPASのコードはAPAS-95であるが、基本的にはAPAS-89と同じであると説明されている。[17]質量は286kgであった。[16]
APAS-95 は、国際宇宙ステーション(ISS)のアメリカとロシアのモジュールを結合し、スペースシャトルをドッキングさせるために選ばれました。シャトルのオービター ドッキング システムは、 1995 年のシャトル - ミール プログラムで使用されたときから変更されていません。宇宙船から外側に伸びるアクティブ キャプチャ リングは、加圧結合アダプタの宇宙ステーションの APAS-95 接続でパッシブ結合リングを捕捉しました。キャプチャ リングはそれらを位置合わせして引き寄せ、12 個の構造フックを展開して、2 つのシステムを気密シールで固定しました。加圧結合アダプタは恒久的にパッシブです。
ASA-G/ASP-G
ASA-Gは、2023年5月4日午前1時（UTC）にVKD-57宇宙遊泳中にナウカ科学（または実験）エアロックによってのみナウカ前方ポートに停泊するために使用される。非両性具有の停泊機構は、ロシアのAPAS-89/APAS-95システムのユニークなハイブリッド派生型であり、3枚ではなく4枚の花びらと12個の構造フックを備え、ポートのアクティブな「プローブとドローグ」ソフトドッキング機構とエアロックのパッシブターゲットの組み合わせである。[18]
画像
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シャトルとミールのドッキングにおける APAS -
オービタードッキングシステム（下、白）、APAS-95（中央、白/グレー）、PMA-3（上、黒/グレー）
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参照
注記
- ^ 嵌合およびラッチ機能の形状は依然として両性具有ですが、このバリエーションは、片側の位置制御を追加することでドッキングの影響を軽減することを目的としています。どちらの側もどちらの側と一緒に使用できますが、2 つのアクティブな側を嵌合する必要はありません。
- ^ 係留およびラッチ機構の形状は両性具有的ではありません。
参考文献
- ^ ab 「アポロ・ソユーズテスト計画：報道関係者向け情報：1975」（PDF）。NASA。1975年。 2015年11月2日閲覧。
- ^ Heather Hinke、Matthew Strube、John J. Zipay、Scott Cryan (2016 年 3 月 5 日)。「小惑星リダイレクト有人ミッションのための自動ランデブーおよびドッキング/キャプチャセンサーとドッキングメカニズムの技術開発」(PDF)。NASA。2015年10 月 30 日閲覧。
- ^ 「ジェームズ・オバーグの証言：上院科学技術宇宙公聴会：国際宇宙探査計画」。spaceref.com。2004年4月27日。 2008年4月7日閲覧。[永久リンク切れ ]
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- ^ David SF Portree. 「Mir Hardware Heritage」（PDF） .リンドン・B・ジョンソン宇宙センター. 2008年4月10日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。 2008年4月5日閲覧。
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- ^ エドワード・クリントン・エゼル、リンダ・ニューマン・エゼル (1978)。「SP-4209 パートナーシップ: アポロ・ソユーズテスト計画の歴史: 長年にわたる集中的な活動」NASA 。 2015年11月2日閲覧。
- ^ ジョン・クック、ヴァレリー・アクサメントフ、トーマス・ホフマン、ウェス・ブルーナー（2011年）。「ISSインターフェースメカニズムとその遺産」（PDF）。ボーイング。 2021年6月9日閲覧。
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エネルギアのシャトルAPASの社内指定はAPAS-95だが、ブランのAPAS-89と本質的に同じである
。 - ^ 「MLM Naukaモジュールには3つのドッキングポートが搭載される」 russianspaceweb.com . 2023年7月4日閲覧。(サブスクリプションが必要です)
外部リンク
- APAS-95を使用したドッキングのビデオ