ダグラス・サッソ

ダグラス・エアクラフト社のSASSTOは、「Saturn Application Single Stage to Orbit」の略で、 1967年にフィリップ・ボノのチームによって設計された単段式軌道上ロケット（SSTO）の再使用可能な打ち上げシステムである。SASSTOはミニマリスト設計の研究であり、可能な限り低コストでジェミニカプセルを繰り返し軌道に乗せることを特に目的としたロケットである。SASSTOブースターは、サターンファミリーのS-IVB上段のレイアウトに基づいており、プラグノズルで改造されている。ダグラス社ではSASSTOの設計はフォローアップされなかったが、SSTOロケットの新しい研究、特にSASSTOの最新バージョンであるMBB「ベータ」（Ballistisches Einstufiges Träger-Aggregat）^[1]設計では広く参照されている。

1962年、NASAはアポロ後の打ち上げニーズに関する一連の調査研究を発表した。この調査では、一般的に火星への有人ミッションには非常に大きなロケットが必要であると想定されていた。S -IVBの製造元であるダグラス社では、フィリップ・ボノが率いるチームにより、宇宙探査のコストを下げる方法として、非常に大きな液体燃料のブースターをいくつか研究した。彼の設計は規模の経済に基づいており、ロケットの構造がロケットの総重量に占める割合がどんどん小さくなるため、大型のロケットの方が小型のロケットよりも経済的になる。^[2]ある時点で、ロケットの乾燥重量が打ち上げ可能なペイロードよりも低くなり、その後はペイロードの割合を増やせば実質的には無料になる。しかし、この点は比較的大きな車両サイズでは超えてしまうため（1963年のボノの元々のOOST調査では、長さが500フィート（150メートル）を超えていた）、このコスト削減の道筋は、打ち上げる必要のあるペイロードが膨大な量である場合にのみ意味をなす。

ボノは、ROOSTやROMBUS /Ithacus/Pegasusシリーズを含む、そのような乗り物を多数設計した後、当時運用が開始されたばかりのS-IVBステージが、地上から打ち上げられた場合、自力で軌道に到達できる状態に非常に近いことに気付きました。興味をそそられたボノは、小型のS-IVBベースのSSTOでどのようなミッションを達成できるかを検討し始め、特に比推力を向上させて高度補正を提供するエアロスパイクエンジンなどのアップグレードを装備すれば、有人ジェミニカプセルを打ち上げることができることに気付きました。^[3]彼はこの設計を「Saturn Application Single-Stage To Orbit」の略である「SASSTO」と名付けました。

これらの同じアップグレードには、元のS-IVBと比較してSASSTOの重量が軽減されるという副作用もあり、同時にパフォーマンスが向上します。したがって、この研究では、既存のサターンIBおよびサターンVスタックのS-IVの代わりに使用してパフォーマンスを向上させるいくつかの方法も概説しました。既存のサターンI下段と併用すると、低地球軌道へのペイロードが35,000ポンドから52,500ポンド（23,800 kg）に向上します。着陸装置を取り外してS-IVBのように使用すると、57,000ポンド（26,000 kg）になります。したがって、SASSTOはNASAに短期的な安価な有人打ち上げ能力を提供し、既存のサターンインフラストラクチャでの大型打ち上げ能力も向上させます。

しかし、SASSTO には多くの新技術が必要であり、開発にはリスクが伴いました。特に、エアロスパイク エンジンの性能は、置き換える予定のJ-2よりも大幅に高くする必要がありましたが、1 つのエンジンが打ち上げ、軌道離脱、着陸に使用されるため、複数回再起動できる機能も提供しなければなりませんでした。特に注目すべきは、着陸の最終燃焼で、降下中に 2,500 フィート (760 メートル) でエンジンを再起動する必要がありました。機体の重量も大幅に削減され、ほぼ半分になりましたが、S-IVB 設計の比較的優れた性能を考慮すると、これは些細なことではありませんでした。

SASSTO は S-IVB を出発点と主張していたが、これは単なる思い上がりであり、この車両はサイズを除いて S-IVB とほとんど共通点がなかった。^{[引用が必要]}

内部燃料タンクは S-IV とはかなり異なっていた。LH2 は円筒形ではなく球形となり、胴体の前方に移動された。元々 LH2 の上にあったLOXタンクは、LH2 の下にリング状に配置された一連の小さな球形タンクに再配置された。タンクはすべて、エンジンに比べて機体内で前方に移動されたが、これらすべての変更は、燃料が燃焼する際の重心の変化を減らすために行われた。エンジンの真上の胴体部分は狭められ、より大きな単一のプラグのように見えるものになった。水素タンクの上の胴体上部も同様に狭められた。

固定された寸法を前提に、搭載する液化水素の量を増やすために、SASSTOは燃料の50%を凍結してスラッシュ水素混合物を生成することを提案した。この改良は当時の設計では珍しいことではなかったが、このコンセプトに関する本格的な開発作業が行われたのは1990年代になってからであった。^[4]

宇宙船の最後部には、1500 psia で作動する 36 個のインジェクターから燃料が供給される 1 つの大きなプラグ ノズルがあり、277,000 lbf (1,230 kN) の推力を生み出します。プラグ ノズルは大きくなるにつれて効率が上がるため、465 秒の比推力(J-2 の 425 秒と比較) は特に強力というわけではありませんでした。エンジンは主要な熱シールドとしても機能し、液体水素で積極的に冷却され、その後船外に排出されました。

胴体側面のフェアリングから 4 本の着陸脚が伸び、エンジン領域の「アクティブ」部分とほぼ同じ位置まで引き込まれます。脚の間には、機体の前後のほぼ中間に、小型操縦エンジンの 4 つのクラスターが配置されています。LOX タンクと LH2 タンクの間の隙間に配置された一連の 6 つの小型タンクが、操縦エンジンに燃料を供給します。

SASSTO はケネディ宇宙センターから真東に打ち上げられ、6,200 ポンド (2,800 kg) の貨物を 110 海里 (200 km) の軌道に運びました。自重は 14,700 ポンド (6,700 kg) で、S-IVB の 28,500 ポンド (12,900 kg) よりかなり軽く、総打ち上げ重量は216,000 ポンド (98,000 kg) でした。典型的なペイロードはジェミニで、大きな空力フェアリングで覆われていました。

再突入時の機動性は、アポロCSMと同様の鈍体揚力プロファイルによって実現された。航続距離は約230マイル（370 km）と限られており、最終進入時には基本的に機動性はまったくなかった。約10秒間のホバリングと、平坦な着陸地点を選択するための小規模な機動には十分な燃料があった。SASSTOはS-IVBと基本サイズが同じであったため、ダグラスはユタ州のウェンドーバー空軍基地かテキサス州エルパソ郊外のフォートブリスに着陸した後、既存のエアロスペースラインズスーパーガッピーで輸送することを提案した。

ディートリッヒ・ケーレは、1960年代後半にメッサーシュミット・ベルコウ・ブローム社でSASSTOをベースとした同様の開発を行った。ボノのバージョンとは異なり、ケーレは既存の技術と材料を可能な限り活用し、特定のS-IVBサイズの必要性を放棄した。その結果、わずかに大きい宇宙船ベータが誕生した。ベータは、スラッシュ燃料、先進的な軽量構造、または実際のエアロスパイクエンジンを使用せずに、4,000ポンド（1,800 kg）のペイロードを打ち上げた。ベータ提案の一部として、ケーレは、既存のS-IVBでも、460 Ispの高圧LOX/LH2エンジンを搭載すれば、ペイロードなしで軌道に到達できることを指摘した。^[5]

ゲイリー・ハドソンは1991年に、 RS-25というエンジンが存在することを指摘し、SSTOロケットの実現可能性を実証するための思考実験としてRS-25搭載のS-IVBを使用した。^[6]この研究は、SASSTOに類似した彼の「フェニックス」ロケットシリーズの一部であった。^[7]

• 宇宙打ち上げシステム設計一覧

• SASSTO - 宇宙航行百科事典
• SASSTO 用の PC 互換フライト シミュレーション。事前に Orbiter 汎用宇宙飛行シミュレータ パッケージをインストールする必要があります。Orbiter と SASSTO はどちらもフリーウェアです。