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| 国 | 欧州宇宙機関 |
|---|---|
| 契約締結 | EADS、ドイツ航空宇宙センター |
| 状態 | キャンセル |
ホッパーとは、欧州宇宙機関（ESA）が提案した軌道上スペースプレーンおよび再使用型打ち上げ機である。ホッパーは、FESTIP（将来の欧州宇宙輸送調査プログラム）のシステム研究設計であった。[1]
ホッパーとは、ESAが開発した再使用型ロケット（RLV）の提案のうちの1つである。提案された再使用型ロケットは、2015年には衛星ペイロードを軌道に乗せる安価な手段として使用される予定だった。 [2]ホッパーのプロトタイプであるEADSフェニックスは、ドイツ主導のヨーロッパのプロジェクトで、提案されたホッパーの7分の1スケールのモデルの構築とテストが含まれていた。2004年5月8日、スウェーデンのキルナにある北欧航空宇宙試験場でフェニックスの1回のテスト飛行が実施され、その月の後半にさらにテストが行われた。[3]
発達
背景
1980年代以降、再使用型宇宙船の開発に対する国際的な関心が高まったが、当時、この能力を開発していたのは当時の超大国であるソ連と米国だけだった。 [4]英国やフランスなどのヨーロッパ諸国は、HOTOLやヘルメスなどのスペースプレーンを製造するための独自の国家プログラムに乗り出し、多国籍の欧州宇宙機関（ESA）の支援を引き付けようとした。これらのプログラムは最終的に開発を継続するための十分な支援を得られなかったが、ESAの加盟国の中には再使用型宇宙船の開発を追求する要望がまだあった。[4] 1990年代、 ESAは、大気圏再突入実証機（ARD）などのいくつかの技術実証プログラムの開発と運用に加えて、将来的な再使用型宇宙船の開発に向けた長期的な枠組み、すなわち将来ロケット準備プログラム（FLPP）の作成にも取り組んでいた。[5]
FLPPでは、ESAと欧州の産業界パートナーが、いくつかの部分的に再利用可能な打ち上げロケットのコンセプトの詳細な調査を実施した。このプログラムの目的は、ESA加盟国の承認を得て次世代ロケット（NGL）の製造に進むのに適したロケットを準備することだった。[5]合計4つの打ち上げコンセプトが研究された。水平離陸（HTO）ホッパー、垂直離陸（VTO）ホッパー、再利用可能な第1段（RFS）、および液体フライバックブースターである。これらのコンセプトロケットはそれぞれ、静止トランスファー軌道にペイロードを運ぶために、使い捨ての上段と対になった再利用可能な翼付きブースターで構成されていた。[5]
HTOホッパー型は水平離陸用に設計され、その最初の部分はロケットそりの配置によって達成されることになっていた。[5]比較的従来型の翼胴構成であったが、非典型的な特徴の1つは宇宙船の機首であり、意図的に低いキャンバーを備えていたため、所望のトリム機能に必要なエレボンのサイズを縮小することができ、同時にノーズギアの収容などの内部構造も改善された。[5]空気力学的には、HTOホッパー構成は、60度の前縁スイープを持つ丸みを帯びたデルタ平面翼を特徴とし、中央の垂直安定板と平底の下面と組み合わせることで、極超音速飛行中の宇宙船の性能を最大化している。[5]
代替のVTOホッパー型は垂直離陸用に設計されており、使い捨ての発射システムを介して従来どおりに発射される。[6]比較的伝統的な細身のミサイルのような機体だが、前縁が45度の小さなデルタ翼と中央の垂直安定板の配置が異なっていた。構造的には、VTOホッパーは円形の断面を持ち、機体下面に翼とボディフラップの両方を収容するロフトフィレットを備えていた。また、機体の先端にペイロードを運ぶように設計されたブースターも備えていた。[6]研究により、HTOとVTO型の両方のコンセプトは、比較的類似した再突入荷重環境を備えていることが判明した。[7]
HTOホッパー - 選択
HTO ホッパーは、ESA の別の取り組みである FESTIP (将来の欧州宇宙輸送調査プログラム) システム設計研究の下で、さらなる開発作業に採用されました。[1] 1998 年、ホッパーの設計は確立された要件をすべて満たしていると判断されました。[8]この時点で、宇宙船は単段式の再利用可能な乗り物で構成され、それ自体では軌道速度に達しませんでした。ホッパーは、ペイロードの軌道展開のコスト削減につながると伝えられていました。[3] EADS の広報担当者は、ホッパーのような再利用可能な打ち上げロケットは、衛星を軌道に乗せるコストを半分に削減できると述べました。2004年にはペイロード 1 キログラムあたり約 15,000米ドルと決定されていたと伝えられています。[2]
ホッパー計画のミッションプロファイルには、いくつかの段階が含まれる予定だった。打ち上げ段階は、フランス領ギアナのギアナ宇宙センターに特別に建設される予定の4kmの磁気水平トラックを使用して、宇宙船を打ち上げ速度まで加速することで達成される予定だった。[3] [8]高度130kmに達すると、宇宙船は軌道速度に達するために使い捨てのロケット推進上段を噴射する。必要な高度と速度に達すると、衛星ペイロードを放出し、ペイロードは独立してさらに上昇して目的の軌道に到達する。[3]伝えられるところによると、ホッパー計画は、7.5トンの衛星を地球表面から130kmの軌道に投入するように設計されていた。[3]ペイロードの放出後、宇宙船は管制官の降下により滑空するはずだった。宇宙船は大西洋の所定の島の施設に着陸し、その後船でフランス領ギアナに輸送され、さらに飛行する予定だった。 [2] [3]
多国籍航空宇宙コングロマリットの EADSは、ホッパーのプロジェクト管理と、プロジェクトのソフトウェアベースの要素の開発を担当しました。[8]他の多くのパートナー企業も宇宙船の開発に関与しました。伝えられるところによると、ESAとEADSはどちらも、当初は2015年から2020年の間にホッパーの開発を完了する予定でした。[8] 2004年5月にフェニックスプロトタイプを使用した最初の滑空テストの後、プログラムに関するそれ以上の更新は行われず、ホッパーの作業は中止されたと考えられています。[要出典]
プロトタイプ - フェニックス
ホッパーロケットのプロトタイプであるフェニックスRLVロケットは、1999年6月にDASAによって発表されました[9] 。ドイツ航空宇宙センター（DLR）のより広範なASTRAプログラムの一部として開発および製造されます。このプロジェクトは、ドイツ連邦政府、EADSの子会社であるアストリウム、ブレーメン州によって設立された4000万ユーロのプロジェクトです。伝えられるところによると、EADSとブレーメン州は、ASTRAプログラムにそれぞれ少なくとも820万ユーロと430万ユーロを投資しました。さらに1600万ユーロの寄付が、ブレーメンを拠点とするOHBシステム、DLR、連邦教育研究省などのプログラムのパートナー企業から提供されました。プロトタイプの建造は2000年に始まりました。[8]
フェニックスRLVは全長6.9メートル（23フィート）、重量1,200キログラム（2,600ポンド）、翼幅3.9メートル（13フィート）であった。設計中、機体を可能な限り小型化することで抗力を最小限に抑えることに重点が置かれていた。 [8]胴体内部にはさまざまな航空電子機器と機内システムがあり、ナビゲーション、データ転送、エネルギー供給、人工知能機能を提供し、データ収集ミッションを自動的に実行できるようにしている。[3]フェニックスは計画されていたホッパー機体の6分の1の大きさであった。[10]機体の最終バージョンは、再突入時の力と熱に耐え、高度129キロメートル（80マイル）から滑空できるようになると予想されていた。統合およびシステムテスト作業は2004年4月に完了した。[8]
落下テスト - 2004 年 5 月
2004年5月8日土曜日、フェニックスの試作機はスウェーデンのキルナにある北欧航空宇宙試験場で大規模な落下試験を受けた。機体はヘリコプターで持ち上げられ、2.4キロメートル（7,900フィート）の高さから落下した。90秒間の誘導滑空の後、試作機は正確に、そして事故もなく着陸したと報告されている。[11] [3]この試験の主な目的は、機体のグライダーとしての潜在能力を評価することだった。より具体的には、フェニックスは人間の介入を一切必要としない自動着陸を実行するためのさまざまな方法を模索した。誘導は、 GPS衛星、レーダーおよびレーザー高度計、さまざまな圧力および速度センサーを含む複数のナビゲーション手段によって提供された。EADSのスポークスマンであるマティアス・スプーデによると、試作機は意図したターゲットから3センチメートル以内に着陸したという。[2]
追加のテストはすでに予定されており、そのうち3回はその後2週間に実施される予定だった。これは、より困難な着陸（着陸地点に対して異なる角度や向きから宇宙船を落下させる）のテストに向けたものだった。[2]さらに、このプロジェクトでは、3年以内に高度25キロメートル（82,000フィート）からプロトタイプを放出するというマイルストーンが予想されていた。しかし、EADSは飛行前に、さらなるテストは最初の飛行中の宇宙船のパフォーマンスに依存すると指摘していた。[8]
さらに5月13日（5月8日の落下試験の繰り返し）と5月16日に2回の試験飛行が行われた。[12]
長期的視点 - ソクラテス
長期的には、成功し実行可能であれば、フェニックスでテストされた着陸技術は、ソクラテスと名付けられた後続の再利用可能な乗り物に組み込まれる予定でした。軌道上の乗り物として使用することは想定されていませんでしたが、ソクラテスは音速の10倍までで飛行でき、再利用への足がかりとして飛行間の非常に迅速なターンアラウンド時間を実現できるはずでした。[2]
参照
- エルメス – フランスの有人宇宙飛行機のコンセプト (1975–1992)
- 中間実験機 - 中間実験機の開発のための ESA による再突入機のプロトタイプ
- 磁気浮上式鉄道 – 磁気浮上を利用した鉄道システム
- ロケットそり打ち上げ – 宇宙船の打ち上げに提案された方法
- 液体フライバックブースター – 打ち上げロケットの研究
- ドイツの宇宙計画
参考文献
引用
- ^ ab Dujarric, C. (1999年2月). 「将来の欧州ロケット弾候補 - 収束のプロセス」(PDF) . ESA Bulletin (97).欧州宇宙機関: 11–19 . 2023年10月16日時点のオリジナルよりアーカイブ( PDF) 。
- ^ abcdef Mckee, Maggie (2004年5月10日). 「ヨーロッパのスペースシャトルが初期テストに合格」. New Scientist . 2023年10月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ abcdefgh 「次世代ロケットの打ち上げ」BBCニュース2004年10月1日。2023年10月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ ab 「大気圏再突入実証機」欧州宇宙機関、1998年10月。BR-138。
- ^ abcdef G. Pezzellaa 他。 2010.p. 36.
- ^ ab G. Pezzellaa et al. 2010.p. 37.
- ^ G. Pezzellaa et al. 2010.38-39ページ。
- ^ abcdefgh 「フェニックス：再利用可能な打ち上げシステムによる宇宙輸送の将来展望」エアバス、2004年5月10日。
- ^ 「ドイツ、RLV飛行を計画」Flight Global、1999年6月23日。
- ^ 「欧州スペースシャトル、成功へ向けて滑空」。ドイチェ・ヴェレ。2004年5月9日。2022年8月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「フェニックス飛行の日」。Wayback Machineに 2011 年 7 月 24 日にアーカイブ 。スウェーデン宇宙公社、2004 年 5 月 8 日。
- ^ IAC バンクーバー、2004 年 10 月：「再使用可能 RLV デモ機 Phoenix 飛行試験結果と展望」、W. Gockel 他 AAAF アルカション、2005 年 3 月：「合成 Phoenix 飛行試験パフォーマンスと分析」、W. Gockel 他 AAIA カプア、2005 年 5 月：「Phoenix プロジェクトとプログラム継続計画」、P. Kyr および W. Gockel IAC 福岡、2005 年 10 月：「Phoenix デモ機ロジック」、P. Kyr および J. Sommer
文献
- G. Pezzellaa、M. Marinia、P. De Matteis b、J. Kauffmann c、A. Daprad、C. Tomatisd。「ESA の将来型ロケット準備プログラムの枠組みにおける 4 つの再使用型ロケットの空力熱力学分析」Aerotecnica Missili & Spazio、『航空宇宙科学、技術、システム誌』第 89 巻第 1 号、2010 年 1 月、36 ～ 46 ページ。
- Gockel, Wilhelm; Kyr, Peter; Janovsky, Rolf; Roenneke, Axel (2004 年 10 月)。再使用可能 RLV 実証機 - Phoenix 飛行試験の結果と展望。国際宇宙連盟、国際宇宙航行アカデミー、国際宇宙法研究所の第 55 回国際宇宙会議。バンクーバー、ブリティッシュ コロンビア、カナダ。doi :10.2514/6.IAC-04-V.6.04。
外部リンク
- 欧州スペースシャトル、成功に向けて滑空 2004 年 5 月 9 日 - 詳細と写真
- 滑空試験画像: Zarm.uni-bremen.de、Spacetec.zarm.uni-bremen.de