フレガット

フレガット^[1]

2013 年MAKS 航空ショーでの Fregat の模型
メーカー	NPO法人ラヴォチキン
原産国	ロシア
使用場所	ソユーズ U (退役)、ソユーズ FG (退役)、ソユーズ 2、ゼニット 3F
一般的な特徴
直径	フレガット/フレガット-M: 3.35 m (11.0 フィート) フレガット-MT: 3.80 m (12.5 フィート) フレガット-SB: 3.875 m (12.71 フィート)
長さ	1.5メートル（4フィート11インチ）
推進剤質量	フレガット： 5,250 kg（11,570ポンド） フレガットM： 5,600 kg（12,300ポンド） フレガットMT： 7,100 kg（15,700ポンド）
空の塊	フレガット: 930 kg (2,050 ポンド) フレガット-M: 980 kg (2,160 ポンド) フレガット-MT: 1,050 kg (2,310 ポンド)
関連ステージ
比較可能	ブリズM、ブリズKM
フレガット
搭載	S5.92
最大推力	19.85 kN (4,460 lb f )
比推力	333.2秒
燃焼時間	1,350秒[2]
推進剤	N2O4 /過酸化水素​​​
発売履歴
状態	アクティブ
総打ち上げ数	111
成功 （ステージのみ）	108
失敗した	2
他の	1（部分的な失敗）
初飛行	2000年2月2日

フレガート（ロシア語：Фрегат、直訳すると 「フリゲート艦」）は、1990年代にNPOラボチキンによって開発された上段ロケットで、一部のソユーズおよびゼニットロケットで使用されていますが、汎用性があり、中型および大型ロケットの一部としても使用できます。フレガートは2000年2月に運用を開始しました。^[3]液体燃料エンジンはUDMHとN ₂ O _4を使用します。フレガートの成功率は97.3％（2回の故障と1回の部分的な故障）で、世界で最も信頼性の高い上段ロケットの1つとなっています。フレガートは、300を超えるペイロードを異なる軌道に打ち上げることに成功しています。1回の打ち上げで3つ以上の異なる軌道にペイロードを配置できる世界で唯一の上段ロケットです。^[4]

フレガート上段ロケットは、低高度、中高度、高高度の静止軌道に大型ペイロードを投入するために設計されている。フレガートは多目的上段ロケットであり、軌道投入に加えて、現代の宇宙探査機を惑星間軌道に送り込むための脱出段としても使用できる（例：ビーナス・エクスプレス、マーズ・エクスプレス）。フレガート段は現在、一部のソユーズロケットの第4段として使用されている。この段は最大7回まで再起動できる。^[5]

NPO ラヴォチキンは多くの惑星間探査機を製造しており、フレガート ステージはそれらの設計の伝統を踏襲しています。ステージの主要部分は、単一の平面に配置された 6 つの交差する球体で、そのうち 4 つには推進剤が含まれています。残りの 2 つには制御装置が含まれています。メイン エンジンは球体の間に配置されているため、フレガートは高さよりもはるかに大きな直径を持つ密集したステージです。タンクを通る 8 つの支柱のセットは、ペイロードの取り付けポイントを提供し、また、推力負荷をランチャーに伝達します。フレガート ステージは、独自の誘導、ナビゲーション、姿勢制御、追跡、およびテレメトリ システムを備えているため、下位のステージから独立しています。フレガートは貯蔵可能な推進剤 (UDMH/ NTO ) を使用し、飛行中に最大 7 回再起動できるため、複雑なミッション プロファイルを実行できます。宇宙船のペイロードの 3 軸またはスピン安定化を提供できます。^[6]

• 自律 – 地球からの支援なしに、ペイロード配送プロセス全体を単独で実行します。
• スマート – 上段の AI は、独自のアルゴリズムによってさまざまな緊急事態を回避するようにプログラムされています。 • 正確 – GlonassとGPS
に基づくナビゲーション機器により、目標軌道へのほぼ絶対的な配送精度を提供します。 • 複数回始動可能 – エンジンは最大 7 回再起動できるため、最適な配送を確保したり、複数のペイロードを異なる目標軌道に配送したりできます。 • 多用途 – 燃料タンクは発射施設への設置前に積み込まれるため、Fregat はどの打ち上げロケットとも互換性があります。 • アクティブ寿命は最大 2 日間 • 4 つの宇宙港から起動可能:バイコヌール、ボストーチヌイ、プレセツク、ガイアナ宇宙センター

2014年8月22日、アリアンスペースが運航するフレガートMTの飛行は失敗に終わった。同機が2基のEU / ESAガリレオ航法衛星を誤った軌道に投入したためである。フランス領ギアナのクールー近郊のシナマリー発射場から12時27分11秒UTCに打ち上げられた際は、順調に進んだように見えた。しかし、フレガートMT上段の2回目の噴射が行われた後に衛星が誤った軌道にあることが検知され、失敗が明らかになった。^[7]

「異常」の原因を分析するために結成された独立調査委員会は、2014年10月7日にパリ近郊のエヴリーにあるアリアンスペース本部での会議の後、最終的な結論を発表しました。^[8]故障はフレガート第4段の飛行中に発生しました。それは打ち上げから約35分後、この段の2回目の点火に先立つ弾道段階の開始時に発生しました。衛星の軌道投入エラーにつながったシナリオは、次のように正確に再現されました。

• 軌道誤差は、フレガート段のメインエンジンの第2動力段階における推力方向の誤差によって生じた。
• この方向エラーは、ステージの慣性基準が失われた結果です。
• この損失は、ステージの慣性システムが許可された動作範囲外で動作したときに発生しました。この逸脱は、前の弾道段階でフレガートの姿勢制御スラスタ 2 つが故障したことによって引き起こされました。
• この故障は、これらのスラスタへの共同ヒドラジン推進剤の供給が一時的に中断されたことが原因でした。
• 流れの中断はヒドラジンの凍結によって引き起こされました。
• 凍結は、ヒドラジンと冷たいヘリウムの供給ラインが近接していたために発生しました。これらのラインは同じ支持構造によって接続されており、熱橋として機能していました。
• 設計文書の曖昧さにより、2 つのラインの間にこのタイプの熱「ブリッジ」を設置することが可能になりました。実際、このようなブリッジは、現在 NPO Lavochkin で製造中の他の Fregat ステージでも見られました。
• 設計の曖昧さは、ステージ システム設計の熱解析中に関連する熱伝達を考慮していない結果です。

したがって、VS09便の失敗の根本的な原因は、ステージ設計中に行われたシステムの熱解析の欠陥であり、ステージ組み立て中のオペレーターのミスではない。^[9]

2014年8月22日以来、フレガートMT上段ロケットを搭載したソユーズST-Bロケットは3回の打ち上げに成功し、ギアナ宇宙センターで進行中のESAプログラムにより、6機のガリレオ航法衛星がソユーズの目標軌道に投入されました。^{[10] [11] [12]}

2017年7月、ロシアが運航するフレガート上段ロケットの相乗り飛行では、72基の小型衛星のうち9基が軌道上に留まった。^[13]

ロシアが実施したフレガート上段ロケットの飛行は、最初のフレガート燃焼が間違った向きで行われたために、上段ロケット、メテオMS-1気象衛星、および18個の二次 キューブサットが地球の大気圏に放出され、失敗に終わった。 ^[14]ソユーズロケットのフレガート上段ロケットの誘導コンピュータは誤ってプログラムされており、軌道に乗るために必要な重要なエンジン燃焼に間違った向きのまま不必要な旋回を開始した。^[15]

フレガートは、ペイロードを軌道に乗せた後に自ら軌道を離脱するのに十分な衝撃能力を持っていなかったため、いくつかは宇宙ゴミとして軌道上に残っています。

2011年にロシアのスペクトルR衛星を軌道に乗せるために使用されたフレガートSB上段ロケットは、2020年5月8日に複数の破片に分解し、通常よりもさらに多くの破片を生み出した。 ^[16]

フレガートM/フレガートMT戦車は、戦車の上部に球状の付加物がある。この付加物により、車両の物理的寸法に他の変更を加えることなく、推進剤の積載能力が5,350キログラム（11,790ポンド）から6,640キログラム（14,640ポンド）に増加した。^[2]

Fregat-SBと呼ばれるバージョンは、 Zenit-2SBロケットで使用できます。このバージョンは、Fregat-Mの派生版で、ドロップオフタンクブロック（ロシア語では「SBB」またはСбрасываемый Блок Баков）を備えており、ペイロード容量の増加が可能です。トーラス型のSBBの重量は360 kg（790ポンド）で、最大3,050 kg（6,720ポンド）の推進剤を収容できます。Fregat-SB（SBBを含む）の総乾燥重量は1,410 kg（3,110ポンド）で、最大推進剤搭載量は10,150 kg（22,380ポンド）です。^[17]

フレガートSBは2011年1月20日に初めて打ち上げられ、エレクトロL気象衛星を静止軌道に乗せた。^[18]

• メーカーサイトのFregatページ
• Vestnik NPO Im. SALavochkina、2014年第1号 - Fregat特集号