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アンタレス（/ æ n ˈ t ɑː riː z /）は、開発初期にはタウルス IIと呼ばれていたアメリカの使い捨て中型打ち上げロケットで、NASAの商業軌道輸送サービス(COTS) プログラムに基づき2008 年 2 月に資金援助を受けたオービタル サイエンシズ コーポレーションによって開発されました。同じく COTS 資金援助を受けたオービタルの自動貨物宇宙船シグナスと並行して開発されました。他のオービタルの打ち上げロケットと同様に、アンタレスも低コストの既製品部品と設計を活用しました。2018 年以降、このロケットはノースロップ グラマンによって製造されています。
第1段は液体燃料で、RP-1（灯油）と液体酸素（LOX）を燃焼させる。オービタル社は大型液体燃料段の経験が限られていたため、アンタレスの全バージョンの製造は下請けに出された。100シリーズと200シリーズはウクライナのピブデンネ社とピブデンマシュ社によって製造され、 100シリーズにはソ連のN1計画で使用されたNK-33エンジンの改修品が、 200シリーズには2014年のアンタレス130の喪失後に新たに製造されたロシアのRD-181エンジンが使用された。 [ 12 ] 2022年のロシアによるウクライナ侵攻によりこれらのサプライヤーへのアクセスが途絶えた後、ノースロップ・グラマン社は、複合構造と7基のミランダエンジンを使用してペイロード容量を増やす同社のMLVロケットをベースにファイアフライ・エアロスペース社が開発した第1段を備えた300シリーズを発表した。
第2段は、ミノタウロスC（初代タウルスI）で使用されたキャスター120をベースとし、最終的にはピースキーパーICBMの第1段から派生したキャスター30ファミリーの固体燃料ロケットモーターである。オプションで第3段も用意されているが、シグナス宇宙船は軌道修正用のサービスモジュールを内蔵しているため、これまで使用されたことはない。
アンタレスは2013年4月21日に初飛行を行い、シグナス質量シミュレーターを搭載したアンタレスA-ONEミッションを、大西洋中部地域宇宙港（MARS）の発射台0Aから打ち上げた。2013年9月18日には、国際宇宙ステーション（ISS）とのランデブーを目的とした初のシグナスミッションであるOrb-D1の打ち上げに成功した。2回の商用市販（COTS）実証飛行を完了した後、アンタレスとシグナスは、ISSへの貨物輸送ミッション25回分を対象とする2件の商業補給サービス契約を獲得した。
COTSプログラムは、競争力のある商業宇宙飛行産業の育成を目的として、 SpaceXのドラゴン宇宙船とファルコン9ロケットの開発も支援した。幅広い商業打ち上げ市場を確保したファルコン9とは異なり、アンタレスはNASAの貨物ミッション専用に使用され、ペイロードはシグナス補給船のみである。
スペースシャトル計画が終わりに近づくにつれ、NASAは国際宇宙ステーション（ISS）への物資補給のための新たな能力開発を模索した。政府が所有・運用する従来の宇宙船モデルから脱却し、NASAは新たなアプローチを提案した。それは、民間企業が宇宙船を運用し、NASAは顧客としての役割を担うというものだった。
イノベーションを促進するため、NASAは商用軌道輸送サービス（COTS）プログラムを通じて資金を提供し、新しい宇宙船と打ち上げロケットの開発を支援しました。2008年2月19日、NASAはオービタル・サイエンシズ社に1億7100万ドルのCOTS契約を授与すると発表しました。オービタル社は、ロケットブースターに1億3000万ドル、宇宙船に2000万ドルを充当する形で、さらに1億5000万ドルを投資する予定でした。[ 13 ]
COTSプログラムの一環として、Orbital社はロケットブースターと宇宙船の実証実験を成功させることが期待されている。両方の実証飛行が成功すれば、Orbital社はISSへの8回の飛行に対して19億ドルの高額な商業補給サービス契約を獲得する資格を得ることになる。 [ 14 ]
2008 年 6 月、バージニア州のウォロップス飛行施設の一部であったミッドアトランティック地域宇宙港がロケットの主要発射場となることが発表された。[ 15 ]以前は失敗に終わったコネスストガロケットに使用されていた発射台 0A (LP-0A) は、アンタレスに対応できるように改修される予定である。[ 16 ]ウォロップスでは、フロリダ州ケープカナベラルからの打ち上げと同等の効率で国際宇宙ステーションの軌道に到達できる打ち上げが可能であり、混雑も少ない。[ 13 ] [ 17 ]最初のアンタレス飛行では、シグナス質量シミュレーターが打ち上げられた。[ 18 ]
2009年12月10日、アライアント・テックシステムズ社（ATK）は、アンタレスロケットの第2段で使用するためのキャスター30モーターの燃焼試験を実施した。[ 19 ] 2010年3月、オービタル・サイエンシズ社とエアロジェット社は、 AJ-26エンジンの燃焼試験を完了した。[ 20 ]
当初はタウルスIIと命名されていたが、オービタル・サイエンシズ社は2011年12月12日に同名の星にちなんでアンタレスと改名した[ 21 ] 。
2012年4月時点で、開発費用は4億7200万ドルと見積もられていた。[ 1 ]
2013年2月22日、高温燃焼試験が成功裏に実施され、第1段全体が発射台に立てられ、エンジンが29秒間燃焼する間、その状態が維持された。[ 18 ]
アンタレスの第1段はRP-1（ケロシン）と液体酸素（LOX）を燃焼させる。オービタル社は大型液体ステージとLOX推進剤に関する経験がほとんどなかったため、第1段コアはウクライナのピヴデンネ設計事務所とピヴデンマッシュ社によって設計・製造され[ 13 ]、推進剤タンク、加圧タンク、バルブ、センサー、供給ライン、チューブ、配線、その他の関連ハードウェアが含まれる[ 22 ] 。同じくピヴデンマッシュ社が製造するゼニットと同様に、アンタレスの機体は直径3.9m （150インチ）で、ペイロードフェアリングも3.9mである[ 6 ]。
アンタレス100シリーズの第1段は、2基のエアロジェットAJ26エンジンによって推進された。これらは、1960年代後半から1970年代初頭にソビエト連邦で製造されたクズネツォフNK-33エンジンを起源とし、そのうち43基が1990年代にエアロジェットによって購入された。これらのうち20基がアンタレス用のAJ26エンジンに改修された。 [ 23 ]改修内容には、エンジンのジンバル機能の装備、米国製電子機器の追加、設計の2倍の燃焼時間と元の推力の108%での運転の認定などが含まれる。[ 3 ] [ 20 ]両エンジンは、海面で3,265キロニュートン（734,000ポンドf ） 、真空中で3,630キロニュートン（816,100ポンドf ）の推力を発生した。 [ 8 ]
2014年5月にステニス宇宙センターでの試験中にAJ26が壊滅的な故障を起こし、 2014年10月にはエンジンターボポンプが原因と思われるOrb-3の打ち上げ失敗が発生したことを受け、 [ 24 ]アンタレス100シリーズは退役した。
腐食、経年劣化、AJ26 エンジンの供給不足への懸念から、Orbital 社はISSへの貨物補給のための2 つ目の主要な長期契約に入札するために新しい第 1 段エンジンを選定しました[ 20 ] [ 25 ] 。2014 年 10 月に Antares ロケットが失われた後、Orbital Sciences 社は、ロシアの RD-181 ( RD-191の改良版)が Antares 200 シリーズの AJ-26 に取って代わると発表した[ 26 ] [ 27 ] 。RD -181 を使用した Antares 230 構成の最初の飛行は 2016 年 10 月 17 日に打ち上げられ、Cygnus OA-5貨物をISSに運びました。
アンタレス200と200+の第1段は、2基のRD-181エンジンによって推進され、アンタレス100で使用されている2基のAJ26エンジンよりも440キロニュートン（100,000ポンド）推力が向上しています。オービタルは、200シリーズの性能向上に対応するために既存のコアステージを改良し、アンタレスが最大6,500kg （14,300ポンド）を低地球軌道に届けられるようにしました。[ 7 ]アンタレス200シリーズの余剰性能により、オービタルはISSへの補給契約を、アンタレス100シリーズで必要だった5回の飛行ではなく、わずか4回の追加飛行で履行することができます。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]
200シリーズは、当初発注された100シリーズのステージ（KB Pivdenne / Pivdenmash、Zenit由来）を採用しているが、[ 31 ] RD-181エンジンのスロットルを絞る必要があり、性能が低下する。[ 29 ]
アンタレスはNASAの商業補給サービス2契約のためにアンタレス230+にアップグレードされました。2019年11月2日に打ち上げられたNG-12は、230+アップグレードを使用したISSへのNASA CRS-2ミッションの最初のものでした。最も重要なアップグレードは、インタータンクベイ（LOXタンクとRP-1タンクの間）とフォワードベイ（LOXの前方）の構造変更でした。さらに、同社は軌道投入質量を増やす「ロードリリースオートパイロット」による軌道改善に取り組んでいます。[ 32 ]
2022年8月、ノースロップ・グラマンは、ファイアフライ・エアロスペースと300シリーズの第1段の製造契約を締結したと発表した。両社は開発中のエクリプス打ち上げロケットでも協力する予定である。エクリプスとアンタレス300シリーズは同じ複合材構造と7基のミランダエンジンを使用する。これらのエンジンが提供する7,200 kN（1,600,000 lbf）の推力は、以前の200シリーズの第1段よりも大幅に大きい。ノースロップ・グラマンは、新しい第1段によりアンタレスの質量能力が大幅に向上すると示唆した。[ 33 ] [ 9 ]
この発表は、 2022年のロシアによるウクライナ侵攻の結果として行われたもので、ウクライナで製造され、ロシア製のRD-181エンジンを使用していた以前の第1段階のサプライチェーンが危険にさらされた。[ 34 ]
第2段はオービタルATK社のキャスター30シリーズ固体燃料ロケットで、ミノタウロスCの第1段として使用されているキャスター120固体モーターの派生型として開発され、ミノタウロスCの第1段自体はLGM-118ピースキーパーICBMの第1段に基づいています。[ 35 ]アンタレスの最初の2回の飛行ではキャスター30Aが使用され、その後の飛行では改良型のキャスター30Bに置き換えられました。キャスター30Bは平均293.4 kN（65,960 lb f ）および最大395.7 kN（88,960 lb f ）の推力を発生し、電気機械式推力ベクトル制御を使用します。[ 8 ]性能向上のため、より大型のキャスター30XLが利用可能で[ 31 ]、アンタレスが強化型シグナスを搭載できるようにISS補給飛行で使用されます。[ 8 ] [ 36 ] [ 37 ]
アンタレス230+用のCastor 30XL上段は、CRS-2契約向けに最適化されている。Castor 30XLの初期設計は保守的に構築されたが、飛行経験を積んだ後、モーターケースの構造部品を軽量化できることが判明した。[ 32 ]
アンタレスには、3 つのオプションの第 3 段があります。バイプロペラント第 3 段 (BTS)、Star 48ベースの第 3 段、およびOrion 38モーターです。BTS は、宇宙船バスである Orbital のGEOStarから派生したもので、推進剤として四酸化二窒素とヒドラジンを使用し、ペイロードを最終軌道に正確に投入することを目的としています。[ 6 ] Star 48 ベースのステージは、Star 48 BV 固体ロケットモーターを使用し、より高エネルギーの軌道に使用されます。[ 6 ] Orion 38 は、ミノタウロスおよびペガサス ロケットの上段として使用されています。[ 38 ]
直径3.9メートル（13フィート）、高さ9.9メートル（32フィート）のフェアリングは、ミシシッピ州イウカのノースロップ・グラマン社が製造しており、同社は複合フェアリングアダプター、十二角形、モーターコーン、インターステージなど、機体用の他の複合構造も製造している。[ 39 ]
2016年1月14日、NASAはCRS-2を通じて3件の貨物輸送契約を締結した。オービタルATKのシグナスはこれらの契約の1つだった。[ 40 ]
オービタルATKのフライトシステムグループ担当副社長であるマーク・ピエチンスキー氏によると、「CRS-2契約向けのアンタレスのさらなる改良版が開発中で、これには以下の内容が含まれる予定です。構造強化や負荷増加に対応するための最適化を含むステージ1コアのアップデート。（また）RD-181エンジンとCASTOR 30XLモーターの改良。さらに、後期型シグナス貨物の搭載を可能にするためにフェアリングに組み込まれた「ポップトップ」機能や最適化されたフェアリングアダプター構造など、ペイロード搭載能力の向上」。
以前は、アンタレス230シリーズからのこれらの計画されたアップグレードにより、アンタレス300シリーズとして知られる機体が作られると理解されていました。しかし、アンタレス300シリーズの開発について具体的に尋ねられたとき、ピエチンスキー氏は、オービタルATKは「我々が取り組んでいるアップグレードを300シリーズと呼ぶことを決定していません。これはまだ未定です」と述べました。[ 41 ]
2018年5月、アンタレス計画マネージャーのカート・エバリーは、アップグレードはアンタレス230+と呼ばれるだろうと述べた。[ 32 ]
2024年6月のBreaking Defenseの報道によると、将来のCRS飛行にアンタレス330を使用することが確認された。330は以前のバージョンと同じ第2段、フェアリング、アビオニクス、ソフトウェアを使用する。[ 42 ]
最初の 2 回の試験飛行ではCastor 30A第二段が使用されました。以降のすべての飛行ではCastor 30BまたはCastor 30XLのいずれかが使用されます。ロケットの構成は 3 桁の数字で示され、最初の数字は第一段、2 番目の数字は第二段の種類、3 番目の数字は第三段の種類を表します。[ 36 ]接尾辞 (4 番目の位置) として追加される + 記号は、Antares 230 バリアントの性能向上を示します。
当初2012年に予定されていたアンタレスロケットの最初の打ち上げは、A-ONE [ 43 ]と命名され、 2013年4月21日に実施されました[ 44 ]。この打ち上げでは、シグナス質量シミュレーター（シグナス宇宙船の原型 ）と、スペースフライト社が契約した4機のキューブサット（コスモギア社（現プラネットラボ）のDove 1と、NASAのPhoneSat衛星3機（ Alexander [ 45 ]、Graham、Bell）が搭載されました[ 46 ]。
打ち上げに先立ち、2月13日に行われた試みが点火前に中止された後、2013年2月22日にロケットのAJ26エンジンの27秒間の試験燃焼が成功裏に行われた。[ 18 ]
A-ONEは、アンタレス110の構成を採用し、第2段はキャスター30A、第3段は搭載していなかった。打ち上げは、バージニア州ウォロップス島のミッドアトランティック地域宇宙港の0A発射台から行われた。LP-0Aは、かつてコネスティガの発射複合施設であり、1995年にコネスティガの唯一の軌道打ち上げ試みで一度だけ使用されたことがある。[ 11 ]アンタレスは、ウォロップス島から打ち上げられた最大の液体燃料ロケットであり、オービタル・サイエンシズが打ち上げた最大のロケットとなった。[ 43 ]
2013年4月17日に行われたロケットの最初の打ち上げ試みは、ロケットの第2段からアンビリカルケーブルが外れたため中止され、4月20日の2回目の試みは高高度の風のため中止された。 [ 47 ] 4月21日の3回目の試みでは、ロケットは打ち上げウィンドウの開始時に離陸した。3回の試みすべてにおいて、打ち上げウィンドウは21:00 UTC（17:00 EDT）から始まる3時間で、最終カウントの開始時に2時間に短縮され、カウントの10分後には終了した。[ 11 ] [ 48 ]
2014年10月28日、バージニア州ウォロップス飛行施設の中部大西洋地域宇宙港から、Orb-3補給ミッションでシグナス貨物宇宙船を搭載したアンタレスロケットの打ち上げが、離陸から6秒後に壊滅的な失敗に終わった。[ 49 ]ロケットが発射台を離れた直後に推力部で爆発が起こり、ロケットは発射台に落下した。射場安全担当官は衝突直前に破壊コマンドを送った。[ 50 ] [ 51 ]負傷者はいなかった。[ 52 ]オービタル・サイエンシズ社は、発射台0Aは「大きな損傷を免れた」と報告したが、[ 51 ]修理の初期見積もりは2000万ドル程度だった。[ 53 ]オービタル・サイエンシズ社は、事故の原因を調査するために異常調査委員会を設置した。彼らは、第1段のLOXターボポンプの故障が原因だと突き止めたが、具体的な原因は特定できなかった。しかし、40年以上前に製造され、数十年間保管されていた改修されたNK-33エンジンには、検出されなかった漏れ、腐食、または製造上の欠陥がある疑いがあった。[ 54 ] NASAの事故調査報告書は、故障の評価においてより直接的であった。[ 55 ]事故からほぼ1年後の2015年10月6日、0A発射台は使用再開された。総修理費用は約1500万ドルであった。[ 56 ]
失敗後、オービタルはNASAとの貨物契約を履行するためにシグナス宇宙船の打ち上げサービスを購入しようとし、[ 25 ] 2014年12月9日、オービタルはケープカナベラル空軍基地からアトラスVロケットで少なくとも1回、場合によっては2回のシグナス飛行を行うと発表した。[ 57 ]実際に、シグナスOA-4とシグナスOA-6はアトラスVで打ち上げられ、アンタレス230は2016年10月にシグナスOA-5で初飛行を行った。2017年4月にはアトラスでさらに1回のミッション（シグナスOA-7 ）が打ち上げられ、オービタルはNASAとの契約上の義務を果たした。その後、2017年11月にはアンタレス230がシグナスOA-8Eで定期運用を開始し、延長契約でさらに3回のミッションが予定されている。
注：
次の表は、国際宇宙ステーションへの貨物補給ミッションでシグナス宇宙船を打ち上げる場合など、アンタレス100シリーズロケットの典型的な打ち上げシーケンスを示しています。 [ 69 ]固体燃料上段の燃焼時間が短いため、コーストフェーズが必要です。[ 96 ]
オービタルは、アンタレスに別のエンジンを使用する予定であり、2016年に実施したいと考えている次の飛行では、40年前のAJ-26エンジンはもう使用しない可能性が高いと発表した。
車両システムエンジニアリング、推進エンジニアリング、ストレス、アビオニクス、および SMA (安全およびミッション保証) は、230 および 330 推力レベルの両方で RD-181 エンジンを統合するために必要な変更について、アンタレス ステージ 1 CDR に参加しました。
。重大な損傷の証拠なし。
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