EELV セカンダリペイロードアダプタ

EELVセカンダリ ペイロード アダプタ( ESPA ) は、軌道打ち上げロケットでセカンダリ ペイロードを打ち上げるためのアダプタです。

このアダプタ設計は、もともと2000年代に米国国防総省のアトラスVおよびデルタIVを使用した宇宙ミッションで二次ペイロードを打ち上げるために米国の打ち上げロケット用に開発されたもので、事実上の標準となり、現在では非政府民間宇宙船ミッションの宇宙飛行ミッションにも使用されています。たとえば、複数のESPAリングは、 Orbcomm OG-2通信衛星群を搭載した国防総省以外のSpaceX Falcon 9の打ち上げで使用されました。

ESPA リング技術の使用により、主要ミッションの打ち上げコストが削減され、元のミッションへの影響を最小限に抑えながら、二次ミッション、さらには三次ミッションが可能になります。

開発は、1990年代後半に米国国防総省（DoD）宇宙試験プログラム（STP）のために空軍研究所宇宙輸送体局（AFRL/RV）によって中小企業革新研究（SBIR）助成金の下で資金提供されました。Moog CSAエンジニアリングは、2000年代初頭にAFRLとチームを組み、リングの設計、構築、認定を行いました。 ^[1] NASAエイムズ研究センターからのSBIRの下で、月探査および科学ミッションへのESPAの応用に関する追加研究が行われています。^[2] 2010年現在^{[アップデート]}、リングはMoog CSAエンジニアリングによって製造されています。^[3] 多数のミッションでESPAリングが使用されています。ESPAリングの最初のミッションは、2007年のSTP-1でした。^[1] 2015年12月現在、ESPAリングは3機すべてのEELVクラスのロケット（アトラスV、デルタIV、ファルコン9^{[アップデート]} ）で使用されています。^{[4] [5] [6]}

複数のESPAリングを1回の打ち上げで使用する場合、積み重ねて衛星搭載能力を高めることができる。 2014年のOrbcomm OG-2フライト1では2つのESPA Grandeリングが使用され、2015年の11基の衛星を搭載したOrbcomm OG-2フライト2では3つの積み重ねられたGrandeリングが使用された。 ^[7]

初期のESPAリングは、15,000ポンド（6,800 kg）の主ペイロードと最大6個の400ポンド（180 kg）の副ペイロードをサポートするように設計されました。各副ペイロードは、直径15インチ（380 mm）のポートに放射状に取り付けられ、24インチ（610 mm）×28インチ（710 mm）×38インチ（970 mm）の容積が割り当てられています。これにより、ESPAクラスのペイロードという俗称が生まれました。設計には、取り付けられたペイロード用の標準的な電気インターフェースが含まれていますが、ミッション固有の要件により、各副ペイロードが1つ以上の非冗長ペイロード分離信号を受信できない場合があります。^{[2] [更新が必要]}

ESPAグランデのポートは直径24インチ（610 mm）で、42インチ（1,100 mm）×46インチ（1,200 mm）×38インチ（970 mm）の容積で700ポンド（320 kg）の積載量を支えることができる。^{[3] [8]}各24インチポートには36本の固定ボルトがある。^[9]

MoogのESPA Grandeバージョンは最大1,543ポンド（700kg）の積載量をサポートします。^[10]

ESPAリングの下部と上部の縁には、直径62.01インチ（1575 mm）の円の中心に120個のボルト穴があります。^{[11]これは、}進化型使い捨てロケットプログラムの一部として定義された主要なペイロードインターフェース、EELV標準インターフェースプレーンです。標準のESPAリングの高さは24インチです。^[9]

ESPA リングの派生製品には、衛星ディスペンサー、スペースタグ、衛星バスなどがあります。

ESPA グランデ リングの商用派生製品には、スペースフライト サービスとの契約に基づきアンドリュース スペースが開発および製造したスペースフライト セカンダリ ペイロード システム (SSPS) と SHERPA があります。SSPS には、直径 24 インチ (61 cm) のポートが 5 つあり、それぞれが最大 300 キログラム (660 ポンド) のペイロードを運ぶことができます。「SSPS は、フライト コンピューター、電力システム、軌道決定機能、ペイロード電力スイッチングを備えたスタンドアロンの宇宙船と非常によく似た動作をします。」^[12] SHERPA は、大規模な軌道変更が可能な SSPS の動力付き派生型です。^[13]

NASA が月探査衛星(LRO) ミッションの打ち上げロケットをアトラス V にアップグレードしたとき、後に月面クレーター観測探査衛星 (LCROSS) となるもののために約 2,200 ポンドの追加質量が解放されました。NASA はスペースを最も有効に活用する方法を競い合い、エイムズ研究センターからいくつかの提案が出されました。優勝した提案には、 LRO の二次ペイロードとしてLCROSS宇宙船を打ち上げるためのベース機械衛星バスとして Moog CSA Engineering の ESPA リングが含まれていました。LCROSS は最終的に月面に衝突し、水氷の存在を確認しました。^[1]

2009年のLCROSS月面衝突水探知ミッションでは、ESPAリングの構造的特徴を利用して、6つの科学実験装置、指揮統制システム、通信機器、バッテリー、太陽電池パネル、さらには衝突前のペイロード分離と制御を行うための小型一液推進システムをすべて取り付けました。^[14]

ESPAStarはオービタル・サイエンシズ・コーポレーションによる類似の設計コンセプトである。初飛行はAFSPC-11ミッションでEAGLEの二次ペイロードとして行われた。^[15]

LDPE (Long Duration Propulsive ESPA) は、ノースロップ グラマンのペイロード アダプターをベースにしており、上段をメイン衛星に取り付けるのに役立つほか、他の小型衛星用のスロットもいくつか備えています。ただし、システム全体は ESPAStar 衛星バスによって駆動されており、このバスは電力消費と分配、および推進を担当しているため、さまざまな軌道にさまざまなペイロードを展開できる完全に機能する宇宙タグとなっています。ESPAStar は、合計 1,920 kg (4,230 ポンド) の小型衛星ペイロードを 6 つ搭載できます。このシステムは、ヒドラジン推進モジュールを介して 400 メートル / 秒のデルタ V を提供することもできます。^[16]

最初のLDPEは、2021年12月7日にSTP-3ミッションの一環としてアトラスVロケットで打ち上げられました。このロケットには空軍研究所のアセントキューブサットが搭載されており、冷ガススラスタ、電気推進、全地球位置受信機など、静止軌道上で市販の技術をテストするために使用されました。^[17]

2番目のLDPEは、USSF-44ミッションの一環として、2022年11月1日にファルコンヘビーロケットで打ち上げられ、3つの分離可能なペイロードと3つのホストペイロードを搭載していました。分離可能なペイロードには、GEO小型衛星の設計を実証し、商用GEO通信を活用するミレニアムスペースシステムズのキューブサットであるAlpine、GEO衛星のサービスをテストするための2つの12Uキューブサットで構成されるロッキードマーティンプロジェクトのLINUSS、宇宙船の設計と軌道上戦術技術および手順の開発の革新的な方法の先駆者として設計されたSSC小型衛星Tetra-1が含まれていました。ホストペイロードには、小型通信実験のMustang、GEOでの飛行用の市販のコンポーネントの成熟であるXenon、SSC宇宙天気センサーのEnergetic Charged Particle-Liteが含まれていました。^[18]

3つ目のLDPEは、 USSF-67ミッションの一環として2023年1月15日にファルコンヘビーで打ち上げられ、5つのペイロードを搭載していた。^[18]そのうち2つは宇宙システム司令部のものであり、キャッチャーは局所的な宇宙領域認識の洞察を提供するプロトタイプセンサー、WASSATは他の宇宙船や宇宙ゴミを捜索・追跡するための4台のカメラで構成されるセンサーである。他の3つのペイロードは宇宙迅速能力局によって提供され、宇宙状況認識ミッション用のプロトタイプ2つと暗号化された宇宙対地上通信をテストするためのプロトタイプ1つが含まれていた。^[19]

• SpaceX Orbcomm OG-2 打ち上げ用のトリプル ESPA リング、2015 年 10 月。