Loading article…
ブラックアロー（正式にはBLACK ARROWと大文字で表記される） [ 3 ]は、イギリスの使い捨て衛星打ち上げシステムであった。
ブラックアローは、以前のブラックナイトロケットを基にしたキャリアーロケットに関する王立航空研究所の研究から始まりました。 [ 4 ]このプロジェクトは、1964年後半に英国政府によって承認されました。ブラックアローの開発は、主に主契約者である英国の航空宇宙会社サンダース・ローによって行われ、後に合併の結果としてウェストランド・エアクラフトによって引き継がれました。第1段と第2段のエンジンは両方とも、ウォリックシャー州アンスティにあるブリストル・シドレーの工場で製造されました。第1段と第2段の組み立ては、ワイト島のイースト・カウズで行われました。製造された各ブラックアロー機は、 RAAFウーメラ射場複合施設から打ち上げられる前に、船でオーストラリアに輸送されました。
ブラックアローは、 RP-1パラフィン（灯油）と高濃度過酸化水素（過酸化水素85％＋水15％）を燃料とする3段式ロケットでした。 [ 5 ]最初の2段は姿勢制御のために推力偏向を備えていましたが、[ 4 ] 3段目には姿勢制御システムがなく、代わりにスピン安定化と反応制御システムに依存していました。第1段はブルーストリークと互換性があり、コラリーとも交換可能になるように設計されていました。[ 6 ]さらに、ペイロード容量を増やすために、ブラックアローのいくつかの派生型が提案されました。
ブラックアローは1969年から1971年の間に合計4回打ち上げられ、最初の2回は打ち上げ機の性能を証明するためのデモンストレーション飛行でした。最初の飛行と3回目の飛行は失敗に終わりましたが、2回目と4回目の飛行は成功しました。ブラックアローの最後の飛行でプロスペロ衛星が低地球軌道に投入され、英国が実施した最初で唯一の軌道投入成功となりました。[ 2 ]英国当局は、代わりにアメリカのスカウトロケットを使用するためにこの計画を中止することを決定しました。国防省は、この選択肢の方がブラックアローを継続するよりも安価であると計算していました。[ 7 ]完成した最後のブラックアローは、飛行することなく、プロスペロ衛星の飛行用予備機とともに、ロンドンの科学博物館にそのまま保存されています。
ブラックアローは、より大型の宇宙船用に設計されたシステムをテストするために、317ポンド（144kg ）のペイロードを低地球軌道に投入できるロケットに関する王立航空研究所の提案に端を発している。 [ 8 ] 1964年の秋、保守党の航空大臣ジュリアン・アメリーによってこの計画が承認された。[ 9 ]その後、 10月の総選挙後、新しく発足した労働党政権は支出削減のためこのプロジェクトを一時停止した。[ 10 ]再び選挙が行われた後、英国政府は、テストプログラムを5回から3回に減らすなど、いくつかの修正を加えた上で計画の継続を承認した。最初の打ち上げは1968年に予定されていた。[ 11 ] [ 12 ]
初期開発は、 1964年にウェストランド・エアクラフトに合併した英国の航空宇宙メーカー、サンダース・ローによって行われた。 [ 13 ]ウェストランドはその後ブラックアローの主契約者となり、ワイト島のイースト・カウズで第1段と第2段を組み立て、1950年代から1971年10月28日のロケット打ち上げまでロケットのテストを行った。[ 14 ]英国の動力装置専門メーカー、ブリストル・シドレーは、ウォリックシャー州アンスティの工場で第1段と第2段のエンジンを製造した。[ 15 ]エンジンは工場で試験燃焼された後、ワイト島に輸送され、そこでロケットに組み込まれ、第1段エンジンはハイ・ダウンで再び燃焼された。[ 16 ]ブリストル・エアロジェット社はサマセットで第3段を製造し、爆発物研究開発施設はエセックス州ウォルサム・アビーで固体推進剤を製造した。[ 4 ]バッキンガムシャー州ウェストコットに拠点を置くロケット推進施設は、この段の設計と統合を担当した。[ 4 ] [ 17 ]
ブラックアローで使用された技術とシステムの大部分は、ブラックナイトロケットまたはブルースティールミサイルですでに開発または飛行実証されていた。[ 4 ]ブラックアローは、コストを削減し、開発プロセスを簡素化するために、以前のプログラムから可能な限り多くの技術を再利用するように設計された。[ 18 ]ブラックナイトプログラムの上級スタッフの多くは、主任ミサイル科学者のロイ・ドメット、主任設計技師のレイ・ウィーラー、副主任技師のジョン・アンダーウッドを含め、ブラックアローに直接移籍した。 [ 19 ]このような努力にもかかわらず、このプログラムは当初予想されていたよりも多くの困難とコストに直面した。[ 20 ]この結果は、年間300万ポンドという厳しい予算に少なからず起因していた。[ 12 ] [ 21 ]
ブラックアローという名前は、軍が実施する研究プログラムに色と名詞からなる名称を割り当てるという供給省の方針（非公式にはレインボーコードとして知られている）に由来する。[ 3 ] [ 22 ]この命名規則にもかかわらず、このプログラムは公式には民間事業であった。[ 23 ]視認性を高めるために鮮やかな赤色に塗られたフェアリングがロケットを口紅のチューブに似せていたため、非公式には「リップスティックロケット」という愛称で呼ばれていた。[ 24 ]
ブラックアローは比較的コンパクトな打ち上げロケットで、特に細身で、衛星を軌道に乗せたロケットとしてはおそらく最短だった。[ 25 ]ブラックアローの第1段と第2段は、RP-1パラフィン（灯油）を燃料とし、酸化剤として高濃度の過酸化水素を使用して燃焼させた。[ 5 ] [ 26 ]最適な混合比が約7であるため、当時の多くの打ち上げシステムに比べて、より大きな酸化剤タンクが必要だった。[ 27 ]酸化剤タンクは燃料タンクの下に配置されており、より密度の高い推進剤を上部に配置することで重心を高くし、飛行中のロケットの安定性を高め、[ 28 ]それによって制御を容易にするという慣例に従っていた。[ 4 ]この配置はドイツと米国が先駆けて採用したもので、ソ連は酸化剤タンクを燃料タンクの上に配置して、下側のタンクを先に満たしやすくしていた。[ 29 ]
推力偏向は、最初の 2 段の姿勢制御に使用されました。[ 4 ] 8 つの第 1 段燃焼室は、 1 つの軸に沿ってどちらの方向にもジンバルできるペアで配置されていました。[ 4 ] 2 つのペアは他の 2 つと垂直に配置され、4 つのペアすべてを同時に使用すると、ロール、ピッチ、ヨーの制御が可能になりました。[ 4 ]第 2 段には 2 つの燃焼室があり、2 つの軸に沿ってジンバルでき、同じレベルの制御が可能でした。第 2 段のカットオフ後のコースト フェーズでは、ロケットはリアクション コントロール システムによって制御されました。[ 4 ]第 3 段には姿勢制御システムがなく、代わりにスピン安定化されていました。[ 2 ]使用された誘導システムは、キャンセルされたBAC TSR-2爆撃機の誘導システムから派生したものです。[ 25 ]
第1段は、1基のガンマ8エンジンによって推進され、127秒間燃焼した。[ 2 ]ガンマ8は、ブラックナイトで使用されたガンマ301エンジンから派生した8室エンジンである。[ 30 ]長さは6.9メートル（23フィート）、直径は2メートル（6フィート7インチ）で、フランスのコラリーと同じ直径であった。[ 2 ]コラリーは、エウロパロケットの第2段として使用された。ブラックアローは、エウロパの第1段として使用されたブルーストリークと互換性を持たせるために、コラリーと同じ直径であった。 [ 6 ]これにより、ブラックアローのペイロード容量を増やすことができ、また、英国はブラックアローの第1段をコラリーのバックアップとして使用できたはずである。[ 31 ]このため、元の仕様書のすべての寸法は、メートル単位で示された第1段の直径を除いて、ヤード・ポンド法単位で示されていた。[ 6 ]
第１段と第２段は、 ４基のシスキンIB分離・空隙モーターを含む中間段構造で接続されており、第１段の停止から７秒後に分離・点火した。[ 4 ] [ 32 ]中間段は６秒後に第２段から分離した。長さ２．９メートル（９フィート６インチ） 、直径１．３７メートル（４フィート６インチ）の第２段は、２室式ガンマ２エンジン[ 33 ]によって推進され、分離モーターの直後に点火し、１２３秒間燃焼を続けた。[ 2 ]打ち上げから３分後、第２段の燃焼中にペイロードフェアリングが分離した。[ 2 ]
飛行開始から約 257 秒後、第 2 段が停止し、ロケットは最高高度まで慣性飛行に入った。[ 2 ]停止直後、第 2 段の姿勢制御システムが加圧された。慣性飛行中、姿勢制御システムによって第 3 段の分離に適した姿勢が維持された。[ 2 ]慣性飛行期間の終わりに近づくと、 6 基のImpロケットによって第 3 段が 3 ヘルツ (180 rpm) の速度まで回転した。[ 2 ] 5 秒後、第 3 段が分離し、[ 4 ]さらに 10 秒間の慣性飛行の後、点火した。第 3 段はWaxwing固体ロケットモーターで、55 秒間燃焼した。[ 2 ]
第3段の燃焼が終了してから1分強後、ペイロードが放出され、ガス発生器を使用して宇宙船と使用済みの上段が分離されました。[ 2 ]燃焼終了から分離までの遅延は、残留推力による上段とペイロードの再接触のリスクを軽減することを目的としていました。それにもかかわらず、R3打ち上げ時の宇宙船分離後、上段がプロスペロ衛星に衝突し、 [ 2 ]宇宙船の通信アンテナの1つが損傷しました。[ 34 ]それにもかかわらず、宇宙船はミッションを成功裏に完了することができました。[ 34 ] R3打ち上げでは、離陸から宇宙船分離まで710秒（11.8分）かかりました。[ 2 ]
ブラックアローは実際に製造されたものはないが、ペイロード容量の増加を主な目的とした派生型がいくつか提案された。[ 35 ]標準構成では、ブラックアローは現代の衛星を静止軌道に到達させるのに十分な高度まで打ち上げることができなかった。[ 36 ]そのため、スカイラーク計画のレイブン固体ロケットモーター8基をブースターロケットとして第1段に追加するという提案があった。[ 4 ]また、ロケット全体をブルーストリークミサイルの先端に搭載するという提案もあり、[ 37 ] [ 38 ]さらに、ガンマエンジンをより強力なラーチエンジンに置き換えるという提案もあった。[ 4 ]
1969年から1971年の間に4機のブラックアローが打ち上げられた。[ 39 ]最初の2回の打ち上げは、戦艦の第3段と定型的なペイロードを使用したデモンストレーション飛行だった。初飛行では、電気系統の故障により、第1段の燃焼室の2つが前後に回転した。[ 40 ]ロケットは発射台を離れる前に不規則に転がり、約1分後に分解し始めた。第1段エンジンが故障し、ロケットが地上に落下し始めた後、射場の安全担当者によって破壊された。[ 41 ] [ 42 ]この最初の失敗は、特に2回目の打ち上げ失敗に対応できるだけの十分な資金がなかったため、計画にとって大きな打撃となった。2機目のブラックアローは、次の打ち上げに備えて検査と修理のためにイギリスに送り返された。[ 43 ]
1970年3月4日に行われた2回目の打ち上げは完全に成功した。[ 43 ] 1970年9月2日、ブラックアローの3回目の打ち上げが行われた。これは初の全力打ち上げであり、イギリス初の衛星打ち上げの試みでもあった。この打ち上げは、第2段酸化剤加圧システムの漏れにより早期に停止したため失敗した。第3段は点火したが、ロケットは軌道に乗らず、カーペンタリア湾上空で大気圏に再突入した。[ 44 ] 3回目の打ち上げの後、大規模なプログラムレビューが実施され、ブラックアローの設計には根本的な欠陥はなく、わずかな修正のみが必要であると判断された。[ 45 ]
1971年10月28日に行われた4回目の打ち上げでは、プロスペロ（R2ミッション以前はパックと呼ばれていた）衛星の軌道投入に成功し、英国は自国開発のロケットで衛星を軌道に乗せた6番目の国となった。X-3としても知られるこの衛星は、シェイクスピアの『テンペスト』の登場人物プロスペロにちなんでプロスペロと名付けられた。この名前は、劇中で魔術師プロスペロが力を手放す場面にちなんで選ばれた。[ 46 ]ブラックアロー計画が中止される前は、この衛星は『真夏の夜の夢』のパックにちなんで名付けられる予定だった。[ 5 ]
4回の打ち上げはすべて、オーストラリアのRAAFウーメラ射場複合施設の発射エリア5Bから実施された。このエリアは以前、ブラックナイトロケットの試験場として使用されていた。[ 47 ]開発プログラム中、バルバドス、ユイスト、ノーフォークの発射場も検討された。ユイストとノーフォークの発射場は、前者が遠隔地すぎるため、後者から打ち上げられたロケットが使用済みの段を北海の石油掘削施設に落とす危険性があるため却下された。[ 25 ] [ 48 ]
貿易産業担当国務大臣フレデリック・コーフィールドは、 1971年7月29日に下院でブラックアロー計画の中止を発表した。[ 50 ] [ 45 ]イギリスは代わりに宇宙活動を衛星の製造に集中させ、外国の打ち上げロケットに頼ることになった。[ 51 ] R3ロケットはすでに打ち上げ場所に輸送されており、第2段は3日前に到着していたため、打ち上げの許可が下りた。[ 2 ]
この計画は経済的な理由で中止された。国防省は、将来の打ち上げには同様のペイロード容量を持つアメリカのスカウトロケットを使用する方が安価であると判断した。[ 7 ] [ 52 ] [ 53 ]ブラックアロー計画の中止に先立ち、NASAはイギリスのペイロードを無料で打ち上げることを申し出ていたが、ブラックアロー計画の中止決定に伴い、この申し出は撤回された。[ 2 ]
最後に完成したブラックアローはR4で、飛行は行われず、プロスペロ衛星の飛行用予備機とともにロンドンの科学博物館に保存されている。[ 54 ] [ 55 ]ブラックアローロケットのレプリカはウーメラのロケットパークに立っている。さらに、ブラックアローR3の第1段の残骸はアンナクリーク牧場から回収され、ウィリアムクリーク記念公園に展示された。[ 56 ]天候や破壊行為による損傷のため、第1段はスカイロラが主導する遺物保存の取り組みにより英国に返還された。 [ 57 ] 2019年初頭にはスコットランドのペニキュイックで展示され、2024年春現在、ロケットはファーンバラ航空科学トラスト博物館に貸し出されている。[ 58 ] [ 59 ]
ウーメラの打ち上げ施設は最後の飛行から1年以内に解体され[ 4 ]、プログラムに携わっていたエンジニアの半数が解雇された[ 41 ] 。ブラックアローR4で打ち上げられる予定だったX -4衛星は、最終的に1974年3月9日にカリフォルニア州ヴァンデンバーグ空軍基地のスペース・ローンチ・コンプレックス5から打ち上げられたアメリカのスカウトD-1ロケットによって打ち上げられた[ 60 ]。
2024年現在、衛星打ち上げ能力を開発し、その後放棄した国は英国のみである。[ 61 ] [ 59 ]他のすべての国は、そのような能力を開発したが、自国の宇宙計画を通じて、またはフランスの場合はアリアン計画への参加を通じて、その能力を維持している。[ 61 ]しかし、2番目の英国の打ち上げロケットであるスカイローラは現在開発中である。[ 62 ]