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アジェナ・ターゲット・ビークル（/ əˈdʒiːnə / ; ATV）、別名ジェミニ・アジェナ・ターゲット・ビークル（GATV）は、NASAがジェミニ計画中に使用した無人宇宙船で、アポロ計画の月面ミッションの準備として、軌道上での宇宙ランデブーおよびドッキング技術の開発と訓練、および大規模な軌道変更を行うために使用されました。[ 1 ] この宇宙船は、ロッキード・エアクラフト社のアジェナD上段ロケットをベースに、マクドネル・エアクラフト社製のドッキングターゲットを取り付けたものです。「アジェナ」という名前は、アジェナとしても知られるベータ・ケンタウリ星に由来しています。この複合宇宙船は、長さ26フィート（7.92m ） 、直径5フィート（1.52m ）の円筒形で、アトラス・アジェナ打ち上げロケットで低地球軌道に投入されました。打ち上げ時には約14,000ポンド（6,400kg ）の推進剤とガスを搭載し、 [ 2 ]軌道投入時の総質量は約7,200ポンド（3,300kg ）でした。
ジェミニ6号のATVは1965年10月25日の打ち上げで失敗したため、NASAは代替機として拡張型ターゲットドッキングアダプター（ATDA）を開発した。ATDAは、姿勢制御推進システムを備えたドッキングターゲットからなる小型宇宙船で、アジェナ軌道変更ロケットは搭載されていない。ATDAは1966年5月17日の2度目のATV打ち上げ失敗後、ジェミニ9Aで一度使用されたが、発射用シュラウドが分離しなかったため、ドッキングターゲットとしては機能しなかった。
各ATVは、ロッキード・エアクラフト社製のアジェナD派生型上段ロケットと、マクドネル・エアクラフト社製のドッキングアダプターで構成されていた。アジェナは、ゼネラル・ダイナミクス社のコンベア部門が製造したアトラスブースターの上に搭載され、ケープ・ケネディの発射複合施設14から打ち上げられた。アジェナの最初の噴射は、大西洋上でシュラウドが投棄され、アトラスから分離された直後に行われた。アセンション島上空で2回目の噴射が行われ、アジェナは低円軌道に投入された。[ 1 ]
マクドネル・ジェミニ宇宙船は、90分後には発射複合施設19から打ち上げられる予定だった。両方のカウントダウンは並行して行われ、厳密な同期が必要だった。ジェミニは、プログラム終盤の最初の周回軌道で、アジェナとランデブーしてドッキングする予定だった。 [ 1 ]ジェミニ11号のリチャード・F・ゴードン・ジュニアは、アジェナとのドッキングを空中給油に例えた。[ 3 ]
機体を5～10フィートほど離して位置合わせします。すべてが順調で、ドッキングコーンと位置が合っているように見えたら、移動制御器で少し推力を加えるだけです。速度が速すぎるように見えたら、移動制御器で少し減速します。空中給油の飛行と同じように、これらすべてを旧式のマークVIIIの目視だけで行います。
ドッキングが完了すると、右席の宇宙飛行士はアジェナのスラスタとエンジンを制御できるようになった。[ 3 ]彼らは結合した宇宙船を安定モードで飛行させ、数々の実験を行う予定だった。
アジェナ標的機は、それぞれのジェミニカプセルから分離した後も、地上管制下でミッション後の運用を継続した。例えば、ジェミニ8号から分離したGATV 5003は、広範なシステムテストを受けた。メインエンジンは9回噴射され、契約上の要件である1,000回を上回る5,000回のコマンドを実行した。これにより、コマンドおよび通信システムの詳細な評価が可能となった。最終的に、この機体は220海里（410km 、250マイル）の円形減衰軌道に投入され、ジェミニ10号ミッション中の観測を容易にした。[ 4 ]： 238-239同様に、GATV 5005はジェミニ10号から分離後、3回の軌道マヌーバを実施し、様々な軌道における温度効果を研究するための調整や、ジェミニ10号から中継されたコマンドを含む1,700回のコマンドを実行した。[ 4 ]： 252
最初のジェミニ・アジェナ標的機（GATV）は、ジェミニ6号の宇宙飛行士たちが発射台で待機していた1965年10月25日に打ち上げられた。アトラスロケットは正常に作動したが、アジェナのエンジンは軌道投入中に爆発した。ランデブーとドッキングが主な目的であったため、ジェミニ6号のミッションは中止され、代替ミッションであるジェミニ6Aに置き換えられた。ジェミニ6Aは12月にジェミニ7号とランデブーしたが、ドッキングはできなかった。
故障の調査の結果、GATVと標準のアジェナDステージの設計変更が原因であると結論付けられた。アジェナDはエンジンの再始動が1回で済むように設計されていたのに対し、GATVは5回の再始動が必要だった。標準のアジェナDはまず酸化剤を燃焼室に送り込み、その後燃料を送り込む方式だったが、GATVは従来の始動方式では酸化剤が漏れる傾向があったため、逆の方式に変更された。1回の再始動で済むアジェナDではこの問題は発生しないが、複数回の再始動が必要なGATVでは、ステージの稼働寿命（数時間ではなく数週間）が経過する前に酸化剤がすべて失われてしまう。残念ながら、先に燃料を燃焼室に送り込んだことで、エンジンがバックファイアを起こし、機械的衝撃で破裂した。ロッキード社の技術者がこの問題を根本的に解決するためにGATVを適切にテストしていなかったことが判明した（実際のアジェナエンジンの始動は高度約75マイルで行われるが、GATVは高度21マイルの模擬高度でテストされていた）。問題の解決策は、通常の酸化剤優先のエンジン始動方式に戻すことと、適切な条件下でGATVをテストすることであった。アジェナのエンジン製造元であるベル・エアロシステムズ社にも、地上でのさらなるテストを実施するよう指示が出された。
最初の GATV の失敗後、NASA はマクドネルに、ロッキード アジェナ ロケットを除いたバックアップ ドッキング ターゲットである拡張ターゲット ドッキング アダプター[ 5 ] (ATDA) の開発を依頼した。これは、ジェミニ ドッキング カラーと、ジェミニ再突入制御システムに基づく姿勢制御推進システムで構成されていた。ATDA は全長10.9 フィート (3.3 m)、質量は1,750 ポンド (794 kg)であった。[ 6 ] ATDA は GATV より質量がはるかに小さいため、打ち上げロケットの空力特性や調整設定が狂う可能性があり、アトラス ブースターとの互換性についていくつかの疑問が提起された。しかし、コンベアはマクドネルに対し、ブースターとの技術的な問題はないと保証した。
2度目のGATV打ち上げ失敗は1966年5月17日に発生した。ジェミニ9号の宇宙飛行士、トム・スタッフォードとユージン・サーナンが発射台で打ち上げを待っていた時のことだった。アトラス・アジェナロケットは曇り空にスムーズに上昇し、打ち上げ50秒頃に視界から消えた。ブースターエンジン停止（BECO）の直前、誘導管制官はブースターとの通信が途絶えたと告げた。
テレメトリーによると、アジェナのステージングは予定通りT+300秒に行われた。アジェナはT+436秒まで信号を送信し続け、その後すべてのテレメトリーが停止した。雲に隠れて、アトラスのB-2エンジンはT+120秒から右に大きくジンバルし、その位置に固定されたまま、発射機を216°回転させ、ケープケネディの方へ戻した。この回転により、地上誘導がロックオンできなくなった。バハマのレーダー基地は、北に向かって降下する機体を追跡した。BECOの後、機体の安定性は徐々に回復したが、機体は予定の飛行経路から約231°ピッチングしていた。両機は107海里（198km ）下流の大西洋に墜落した。アジェナのエンジンは、適切な高度と速度に達していなかったため作動せず、誘導システムが始動コマンドを送信できなかった。エンジンのジンバル制御が失われた正確な原因は特定されなかったが、テレメトリによると、サーボアンプ出力コマンド信号の回路で接地短絡が発生しており、これは推力部での極低温漏洩が原因である可能性がある。この理論を裏付けるものとして、T+65秒から推力部の温度が異常に低かったことが挙げられる。極低温漏洩の原因は特定されなかった。地上でのロックが失われたため、通常のエンジンカットオフ信号がアトラスに伝達されなかった。BECOはステージングバックアップ加速度計によって生成され、SECOはLOX枯渇によりT+273秒で発生し、VECOとアジェナステージングはミサイルプログラマーによって生成されたバックアップコマンドから発生した。飛行制御システムを除き、アトラスのすべてのシステムは正常に機能した。[ 7 ] [ 8 ]
コンベア社は打ち上げ失敗の責任を認めたものの、ロッキード社の技術者たちは、アジェナロケットのサーボ機構の故障を示すテレメトリーデータに懸念を示し、アトラスロケットが故障していなければアジェナロケットが正常に作動したかどうか疑問を呈した。しかし、フロリダ州メルボルンビーチに設置された追跡カメラで撮影された映像を空軍が公開したことで、アトラスロケットが傾きながら下降していく様子が明らかになり、アジェナロケットのサーボ機構の故障は、アトラスロケットの電離した排気ガスの痕跡を通過したことが原因であると判明した。
ジェミニ9Aの修正ミッションの打ち上げは、ATDAを使用して1966年6月1日に延期された。しかし、打ち上げ中にドッキングアダプタを保護するシュラウドは、ランヤードが粘着テープで誤って固定されていたために分離しなかった。ジェミニ9Aは6月3日に打ち上げられ、軌道上で乗組員はATDAのシュラウドが部分的に開いているのを確認し、スタッフォードは「怒ったワニのように見える」と表現した。ドッキングは不可能だったが、代わりにランデブー操作が練習された。[ 9 ] [ 10 ]
ジェミニ8号とアジェナのドッキングは、1998年のHBOミニシリーズ『地球から月へ』の第1話「私たちにできるだろうか？」と、 2018年のニール・アームストロングの伝記映画『ファースト・マン』で描かれた。
ジェミニ8号とアジェナのドッキングシーンは、nrgpixが制作し、2020年のロンドンSF映画祭に出品された短編SFドラマ『ダークサイド』に登場している。
この記事には、米国航空宇宙局のウェブサイトや文書からのパブリックドメインの資料が含まれています。