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 アンタレス230の打ち上げ | |
| 関数 | 中型ロケット |
|---|---|
| メーカー |
|
| 原産国 | アメリカ合衆国 |
| プロジェクト費用 | 2012年までに4億7200万ドル[1] |
| 打ち上げコスト | 8000万〜8500万米ドル[2] |
| サイズ | |
| 身長 |
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| 直径 | 3.9メートル（13フィート）[6] [5] |
| 質量 |
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| ステージ | 2から3 [6] |
| 容量 | |
| LEOへのペイロード | |
| 質量 | 8,000 kg (18,000 ポンド) [7] |
| 関連ロケット | |
| 比較可能 | デルタ II、アトラス III |
| 発売履歴 | |
| 状態 |
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| 発射場 | 火星、LP-0A |
| 総打ち上げ数 | 18（110 ： 2、120 ： 2、130 ：1、230 ： 5、230+ ：8 ） |
| 成功 | 17（110：2、120 ： 2、130 ： 0、230 ：5、230+ ：8 ） |
| 失敗 | 1 ( 130 : 1) |
| 初飛行 |
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| 最終便 |
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| 乗客/貨物の種類 | 白鳥座 |
| 第一段（アンタレス100） | |
| 空の塊 | 18,700 kg (41,200 ポンド) [4] |
| 総質量 | 260,700 kg (574,700 ポンド) [4] |
| 搭載 | NK-33（AJ26-62）×2 [8] |
| 最大推力 | 3,265 kN (734,000 lb f ) [8] |
| 比推力 | SL : 297秒 (2.91 km/s) vac : 331秒 (3.25 km/s) [4] |
| 燃焼時間 | 235秒[4] |
| 推進剤 | RP-1 /液体酸素[8] |
| 第一段（アンタレス200） | |
| 空の塊 | 20,600 kg (45,400 ポンド) [5] |
| 総質量 | 262,600 kg (578,900 ポンド) [5] |
| 搭載 | 2 × RD-181 [5] |
| 最大推力 | 3,844 kN (864,000 lb f ) [5] |
| 比推力 | SL : 311.9秒 (3.06 km/s) vac : 339.2秒 (3.33 km/s) [5] |
| 燃焼時間 | 215秒[5] |
| 推進剤 | RP-1 /液体酸素 |
| 第一段（アンタレス300） | |
| 搭載 | 7 ×ミランダ[9] |
| 推進剤 | RP-1 /液体酸素 |
| 第2段階 –カストル30 A/B/XL | |
| 総質量 |
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| 推進剤質量 |
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| 最大推力 |
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| 燃焼時間 |
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| 推進剤 | TP-H8299 /アル/ AP [11] |
アンタレス（/ æ n ˈ t ɑː r iː z / ）は、開発初期にはタウラスIIとして知られていた、オービタル・サイエンシズ・コーポレーション（後のオービタルATKおよびノースロップ・グラマン）が、2008年2月にNASAから商業軌道輸送サービス（COTS）プログラムの下で資金援助を受けて開発・製造した、アメリカの使い捨て中型ロケットである。同社の自動貨物宇宙船シグナスと並行して製造された。オービタルが開発した他のロケットと同様に、アンタレスは低コストの既製の部品と設計を活用した。
第一段は液体燃料で、RP-1（ケロシン）と液体酸素（LOX）を燃焼する。オービタルは大型液体ステージの経験が限られていたため、建造はウクライナの企業であるピヴデンネとピヴデンマッシュに下請け委託された。当初、アンタレス100シリーズは、ソ連のN1月ロケットの残骸である改修されたNK-33エンジンを使用していた。しかし、壊滅的な爆発の後、アンタレス200シリーズは新しく製造されたロシアのRD-191エンジンに切り替えられた。ロシアのウクライナ侵攻の後、ノースロップ・グラマンは、ファイアフライ・エアロスペースと提携して開発された新しい第一段を特徴とするアンタレス300の計画を発表した。ファイアフライのMLV打ち上げロケットに似た新しい第一段は、複合構造と7基のミランダエンジンを組み込んで、アンタレスのペイロード容量を増加させる。
第 2 段は、オービタル社のミノタウルス C (オリジナルのタウルス I)で使用されているカストル 120 固体燃料エンジンから派生したカストル 30シリーズの固体燃料ロケットであり、ピースキーパーICBM 第 1 段に基づいています。オプションの第 3 段も提供されていますが、シグナス宇宙船の統合サービス モジュールのため、使用されたことはありません。
アンタレスは2013年4月21日に初飛行を行い、中部大西洋地域宇宙港（MARS）のLP-0Aから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ミッションを打ち上げました。同年9月18日、同ロケットは国際宇宙ステーション（ISS）とランデブーする最初のシグナスミッションであるオーブD1の打ち上げに成功しました。これら2つのCOTSデモンストレーションミッションの成功を受けて、アンタレスとシグナスはISSへの合計25のミッションを含む2つの商業補給サービス契約を獲得しました。
COTS プログラムは、SpaceXのDragon宇宙船とFalcon 9ロケットの開発にも資金を提供し、2 つの中型打ち上げロケットを開発することで商業宇宙産業を刺激することを目指しました。SpaceX の Falcon 9 は商業的に大きな成功を収めましたが、Antares はそうではありませんでした。現在まで、NASA は Antares の唯一の顧客であり、Cygnus は唯一のペイロードです。
歴史
スペースシャトル計画が終焉に近づくにつれ、NASA は国際宇宙ステーション(ISS) への補給のための新たな能力の開発を模索しました。NASA は、政府が所有し運用する従来の宇宙船モデルから脱却し、民間企業が宇宙船を運用し、NASA が顧客として行動するという新しいアプローチを提案しました。
NASAは、イノベーションを促進するために、商業軌道輸送サービス（COTS）プログラムを通じて新しい宇宙船と打ち上げロケットの開発を支援する資金を提供しました。2008年2月19日、NASAはオービタル・サイエンシズ・コーポレーションに1億7100万ドル相当のCOTS契約を授与すると発表した。オービタルは、ロケットブースターに1億3000万ドル、宇宙船に2000万ドルを分割して、さらに1億5000万ドルを投資する予定でした。[12]
COTSプログラムの一環として、オービタル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と予想されている。両方の実証飛行が成功すれば、オービタルはISSへの8回の飛行で19億ドルという有利な商業補給サービス契約を獲得できる。 [13]
2008年6月、バージニア州のかつてワロップス飛行施設の一部であった中部大西洋地域宇宙港が、このロケットの主発射場となることが発表された。[14 ]失敗したコネストーガロケットに以前使用されていた発射台0A （LP-0A）が、アンタレスの打ち上げ用に改修される。[15]ワロップスでは、フロリダ州ケープカナベラルからの打ち上げと同じくらい効率的に、混雑を抑えながら国際宇宙ステーションの軌道に到達する打ち上げが可能になる。 [12] [16]アンタレスの最初の飛行では、シグナス質量シミュレータが打ち上げられた。[17]
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段に使用するためのカストル30エンジンの試験噴射を行った。[18] 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エンジンの試験噴射を完了した。[19]
当初はタウラスIIと命名されていたが、オービタル・サイエンシズは2011年12月12日に 同名の星にちなんでこの探査機をアンタレスと改名した[20] 。
2012年4月時点で開発費は4億7,200万ドルと見積もられている。[1]
2013年2月22日、第一段全体が発射台上に設置され、エンジンが29秒間点火している間、固定されたままにされ、高温燃焼試験が成功裏に実施された。[17]
デザイン
第一段階
アンタレスの第1段は、RP-1（ケロシン）と液体酸素（LOX）を燃焼する。オービタルは大型液体ステージとLOX推進剤の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によって設計・製造され[12]、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ている。[21]ピヴデンマッシュが製造したゼニットと同様に、アンタレスの直径は3.9メートル（150インチ）で、それに合う3.9メートルのペイロードフェアリングが付いている。[6]
アンタレス100シリーズ
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エンジンで駆動された。これらは、1960年代後半から1970年代前半にソ連で製造されたクズネツォフ NK-33エンジンから始まり、1990年代に43基がエアロジェットによって購入された。このうち20基がアンタレス用のAJ26エンジンに改修された。 [22]改造には、エンジンにジンバルを装備し、米国製の電子機器を追加し、エンジンが設計の2倍の時間燃焼し、元の推力の108%で動作するように認定することが含まれていた。[3] [19]これらを合わせると、海面で3,265キロニュートン（734,000 lb f ）、真空で3,630 kN（816,100 lb f ）の推力を生み出した。 [8]
2014年5月にステニス宇宙センターで試験中にAJ26が壊滅的な故障を起こし、2014年10月にオーブ3の打ち上げが失敗し、おそらくエンジンのターボポンプが原因だったため[23] 、アンタレス100シリーズは退役した。
アンタレス200シリーズ
オービタル・サイエンシズは、腐食、老朽化、そしてAJ26エンジンの供給不足への懸念から、ISSへの貨物補給に関する2度目の主要な長期契約に入札するため、新しい第1段エンジン[19] [24]を選択しました。2014年10月にアンタレスロケットが失われた後、オービタル・サイエンシズは、アンタレス200シリーズのAJ-26を、RD-191の改良版であるロシアのRD-181に置き換えると発表しました。 [25] [26] RD-181を使用したアンタレス230構成の初飛行は、2016年10月17日に打ち上げられ、シグナスOA-5貨物をISSに運びました。
アンタレス200と200+の第一段は2基のRD-181エンジンで駆動され、アンタレス100で使用されているデュアルAJ26エンジンよりも440キロニュートン（100,000ポンド）多い推力を発揮する。オービタルは既存のコアステージを200シリーズの性能向上に合わせて改造し、アンタレスは最大6,500kg（14,300ポンド）を低地球軌道に運ぶことができるようになった。[7]アンタレス200シリーズの余剰性能により、オービタルはアンタレス100シリーズで必要だった5回ではなく、わずか4回の追加飛行でISS補給契約を履行できる。[27] [28] [29]
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）を採用しましたが、[30] RD-181エンジンのスロットルを低くする必要があり、性能が低下します。[28]
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最初のNASA CRS-2ミッションでした。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「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おり、これにより質量を軌道に乗せる能力が向上します。[31]
アンタレス300シリーズ
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シリーズの第一段の製造を契約したと発表した。これはファイアフライが開発中のMLVロケットに似ており、同じ複合構造と、7,200 kN（1,600,000 lbf）の推力を生み出す7基のミランダエンジンを特徴としており、これは以前の200シリーズの第一段よりも大幅に大きい。ノースロップ・グラマンは、新しい第一段によりアンタレスの質量能力が大幅に向上すると述べている。[32] [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、これにより、ウクライナで製造され、ロシアのRD-181エンジンを使用している以前の第1段のサプライチェーンが危険にさらされている。[33]
第二段階
第2段はオービタルATKのカストル30シリーズの固体燃料ロケットで、ミノタウルスCの第1段として使われたカストル120固体燃料エンジンの派生型として開発され、カストル120固体燃料エンジン自体もLGM-118ピースキーパーICBMの第1段をベースにしている。[34]アンタレスの最初の2回の飛行ではカストル30Aが使われたが、その後の飛行では強化されたカストル30Bに置き換えられた。カストル30Bは平均推力293.4 kN (65,960 lb f )、最大推力395.7 kN (88,960 lb f )を発生し、電気機械式 推力ベクトル制御を使用している。[8]性能向上のため、より大型のカストル30XLが利用可能であり[30]、アンタレスが強化型シグナスを運ぶためにISS補給飛行で使用される。[8] [35] [36]
アンタレス230+用のCastor 30XL上段は、CRS-2契約のために最適化されています。Castor 30XLの初期設計は保守的に構築され、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と判断されました。[31]
第三段階
アンタレスは、3つのオプションの第3段を提供している。二液式第3段（BTS）、スター48ベースの第3段、オリオン38モーターである。BTSはオービタルの宇宙船バスであるGEOStarから派生したもので、四酸化二窒素とヒドラジンを推進剤として使用する。ペイロードを最終軌道に正確に配置することを目的としている。 [6]スター48ベースのステージはスター48BV固体ロケットモーターを使用し、より高いエネルギーの軌道に使用される。[6]オリオン38はミノタウロスとペガサスロケットの上段として使用されている。[37]
フェアリング
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・グラマン社によって製造されており、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、機体の他の複合構造も製造している。[38]
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NASA 商業補給サービス 2: 機能強化
2016年1月14日、NASAはCRS-2を通じて3つの貨物契約を締結した。オービタルATKのシグナスもその1つだった。[39]
Orbital ATK のフライト システム グループ担当副社長、マーク ピエチンスキー氏によると、「CRS-2 契約向け Antares のさらなる改良版が開発中であり、これには次のものが含まれます。ステージ 1 コアの更新 (構造強化と、増加した負荷に対応するための最適化を含む)。(また) RD-181 エンジンと CASTOR 30XL モーターに対する特定の改良。フェアリングに組み込まれた「ポップ トップ」機能 (後期 Cygnus 貨物の積載を可能にする) と最適化されたフェアリング アダプター構造を含むペイロード収容機能の改善」。
これまで、アンタレス230シリーズからの計画的な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車両が作成されると考えられていました。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「現在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には決めていません。まだ未定です」と述べました。[40]
2018年5月、アンタレスプログラムマネージャーのカート・エバリーは、このアップグレードはアンタレス230+と呼ばれることを示唆した。[31]
構成と番号付け
最初の2回の試験飛行では、第2段としてCastor 30Aが使用された。その後の飛行では、Castor 30BまたはCastor 30XLのいずれかが使用される。ロケットの構成は3桁の数字で示され、最初の数字は第1段、2番目の数字は第2段の種類、3番目の数字は第3段の種類を表す。[35]接尾辞（4番目の位置）として追加された+記号は、アンタレス230バリアントの性能向上を意味する。
注目すべきミッションと異常
アンタレス A-ONE
当初は2012年に予定されていたが、A-ONE [41]と命名された最初のアンタレス打ち上げは2013年4月21日に実施され[42] 、シグナス質量シミュレータ（シグナス宇宙船の定型版 ）とスペースフライト・インコーポレイテッドが契約した4機のキューブサット（コスモジア・インコーポレイテッド（現プラネット・ラボ）向けのダブ1とNASA向けの3機のフォンサット衛星（アレクサンダー、[43]、グラハム、ベル）を搭載していた[44] 。
打ち上げに先立ち、2013年2月22日にロケットのAJ26エンジンの27秒間の試験噴射が成功裏に実施された。2月13日の試みは点火前に中止された。[17]
A-ONEはアンタレス110の構成を使用し、第2段はカストル30Aで第3段は使用しなかった。打ち上げはバージニア州ワロップス島の中部大西洋地域宇宙港の0A発射台から行われた。LP -0Aはかつてのコネストーガ発射施設で、1995年にコネストーガの唯一の軌道打ち上げの試みで一度だけ使用されたことがあった。[11]アンタレスはワロップス島から飛んだ最大かつ最初の液体燃料ロケットとなり、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。[41]
2013年4月17日の最初のロケット打ち上げの試みは、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回目の試みも高高度の風のため中止された。[45] 4月21日の3回目の試みでは、ロケットは打ち上げ時間の開始時に打ち上げられた。3回の試みの打ち上げ時間は、いずれも21:00 UTC (17:00 EDT )から3時間であったが、ターミナルカウントの開始時には2時間に短縮され、カウントでは10分後に短縮された[説明が必要]。[11] [46]
シグナス CRS オーブ 3
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2014年10月28日、オーブ3補給ミッションでシグナス貨物宇宙船を積んだアンタレスの打ち上げが試みられたが、バージニア州ワロップス飛行施設の中部大西洋地域宇宙港から打ち上げられてから6秒後に悲惨な失敗に終わった。[47]機体がタワーを越えたちょうどその時推進セクションで爆発が起こり、発射台に落下した。射場の安全責任者は衝突直前に破壊命令を出した。[48] [49]負傷者はいなかった。 [ 50]オービタル・サイエンシズは、発射台0Aは「重大な被害を免れた」と報告したが、[49]当初の修理費用の見積もりは2千万ドル程度だった。[51]オービタル・サイエンシズ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。委員会は第1段のLOXターボポンプの故障を突き止めたが、具体的な原因は突き止められなかった。しかし、40年以上前に製造され、数十年にわたって保管されていた改修されたNK-33エンジンには、これまで検出されていなかった漏れ、腐食、製造上の欠陥があるのではないかと疑われていた。[52] 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。[53]事故からほぼ1年後の2015年10月6日、パッド0Aは使用可能になった。総修理費用は約1,500万ドルであった。[54]
この失敗の後、オービタルはNASAとの貨物契約を履行するため、シグナス宇宙船の打ち上げサービスの購入を模索し、[24] 2014年12月9日、オービタルは少なくとも1回、おそらくは2回のシグナス飛行をケープカナベラル空軍基地からアトラスVロケットで打ち上げると発表した。[55]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、オービタルのNASAに対する契約上の義務を果たした。その後、2017年11月にはシグナスOA-8Eでアンタレス230が定期運用され、延長契約でさらに3回のミッションが予定されている。
打ち上げ統計
ロケットの構成
打ち上げ結果
1
2
3
2013
'14
'15
'16
'17
'18
'19
'20
'21
'22
'23
- 失敗
- 部分的な失敗
- 成功
- 予定
オペレーター
1
2
3
2013
'14
'15
'16
'17
'18
'19
'20
'21
'22
'23
発売履歴
注:最初の強化型シグナスミッションであるシグナス CRS OA-4とシグナス OA-6は、新しいアンタレス 230 が開発の最終段階にあったときに、アトラス V 401 ロケットで推進されました。シグナス CRS OA-7もアトラス V 401に切り替えられ、2017 年 4 月 18 日に打ち上げられました。
今後の発売
注: Cygnus NG-20とCygnus NG-21は、新しい Antares 330 が開発中である間、 Cygnus NG-22はFalcon 9 Block 5ロケットによって推進されます。
打ち上げシーケンス
以下の表は、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。 [66]固体燃料上段の燃焼時間が短いため、惰力段階が必要です。[95]
参照
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、アンタレス (ロケット)に関連するメディアがあります。
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