ヘルメス（宇宙船）

エルメス

エルメスの想像図
デザイナー	国立空間学センター
原産国	フランス
仕様
宇宙船の種類	スペースプレーン
打ち上げ質量	21,000 kg (46,000 ポンド)
積載量	3,000 kg (6,600 ポンド)
乗員定員	三つ
デザインライフ	30～90日
生産
状態	キャンセル
飛翔→

エルメスは、1975年にフランスの国立宇宙研究センター（CNES）によって設計され、後に欧州宇宙機関（ESA）によって提案されたスペースプレーンである。表面的には、アメリカのボーイングX-20ダイナソアや、より大型のスペースシャトルに似ていた。

1985年1月、CNESはESAの支援の下でハーメスの開発を進めることを提案した。^{[1] [2]ハーメスは}アリアン5 ロケットで打ち上げられる有人宇宙飛行プログラムの鍵となるはずだった。1987年11月、このプロジェクトは1988年から1990年までの予備開発が承認され、その後は完全な開発の認可が必要となった。しかし、このプロジェクトは多くの遅延と資金の問題に見舞われた。

1992年、ヘルメスは高コストと達成不可能な性能、そしてロシア航空宇宙局（RKA）との提携により独立したスペースプレーンの必要性が低下したためキャンセルされました。その結果、ヘルメスのシャトルは製造されませんでした。2010年代には、 SOARとして知られる部分的に再利用可能な 空中発射 スペースプレーン 打ち上げシステムとしてヘルメスの機体を復活させることが提案されました。

1960年代から1970年代にかけて、ヨーロッパ諸国は、大規模な宇宙プロジェクトにはより国際的な協力が必要であるという認識を深めていった。^[3] 1973年、欧州宇宙機関（ESA）の前身である欧州宇宙研究機関（ESRO）は、後にアリアンと名付けられる使い捨ての大型ロケットの開発を開始した。フランスの宇宙機関である国立宇宙研究センター（CNES）は、 NASAへの過度の依存を避けるためにより高い自律性を望み、アリアンなどの他のESAの資産と連携して運用される、ヨーロッパ製の有人宇宙船を構想した。^[3]

1976年、CNESはアリアンの有人バージョンの研究を開始しました。^[4] 2つの異なるコンセプトには、カプセルとグライダーが含まれていました。1983年、CNESは、利便性、快適性、コスト効率に優れたスペースプレーンに焦点を当てることにしました。^[4]スペースプレーンは、1日以内に地球上の特定の地点に到達するために必要なクロスレンジ操縦性を備え、乗組員とペイロードにとってそれほど困難ではない再突入環境を提供することで、回復を簡素化します。再利用性により、後続のミッションのコストも削減されます。^[4]特定された重要な技術には、熱保護、環境制御、生命維持システム、空気力学、および電力が含まれていました。^[5]

1980年代半ば、コロンバス有人自由飛行体（独立した欧州宇宙ステーション）とアリアン5大型ロケットに加えて、^{[6] CNESは、ソ連の}ブランや米国のスペースシャトルの再使用型宇宙船プログラムに類似した欧州主導の取り組みとして、スペースシャトルの開発と製造を推進した。^[3]

1985年10月18日、CNESはフランスの航空宇宙会社アエロスパシアルを、宇宙船に付けられた名前であるヘルメスの主契約者に任命した。フランスの航空機メーカーであるダッソー・ブレゲは、設計の空力および空気熱面の責任を与えられた。^[3] アリアンスペースはアリアン5ロケットの責任者であり、ヘルメスのインフラストラクチャの運用を管理する有力な候補であった。^[3]

1985年10月25日、ヘルメス計画の提案がESAのパートナー諸国に提出された。^[3] 1987年3月が計画の「ヨーロッパ化」の期限とされ、ヘルメス計画の作業の一部が割り当てられることになった。^[7]作業分担は西ドイツが15% 、イタリアが13% 、ベルギーが7% 、オランダが5%、イギリス、スペイン、スウェーデンがそれぞれ4% 、スイス、オーストリア、デンマーク、アイルランドが2%以下となった。ノルウェーとカナダの参加の可能性も議論された。^{[3]フランスは作業の50%を保有していたが、CNESは個々のパートナーが計画への参加を増やすことに応じて作業のさらなる再配分に前向きだった。当初は、} ESAメンバーから計画を進めるための資金を確保することは難しくないだろうという楽観論があった。^[3]

1987年11月、ESAは承認を発行した。想定されていた通り、1995年までにハーメスはESAが計画していたコロンバス有人自由飛行体（MTFF）^[8]の保守を可能にすることとなった（MTFFは再構築され、最終的には国際宇宙ステーションのコロンバスモジュールとして製造された）。^[3]ハーメスの開発は2つのフェーズで進められることになっていた。^[3]

フェーズ 1 は 1990 年に終了する予定でした。計画では 6 人の宇宙飛行士と 4,550 kg (10,030 lb) の貨物を運ぶ能力が必要でしたが、チャレンジャー号の事故の後、大惨事の際に宇宙飛行士が少しでも生き残る可能性を持たせるために射出能力が追加されました。これに応じて、6 つの座席は 3 つの通常の射出座席に削減され、高度 28 km (17 mi) 以上で脱出オプションを提供する射出可能な乗組員カプセルよりも、こちらが選ばれました。貨物容量は 3,000 kg (6,600 lb) に削減されました。ハーミーズは貨物室を開けることができないため、物体を軌道に乗せることができず、そのオプションは重量の問題で断念されました。

ヘルメスは当初、完全に再利用可能（主要サービスの前に最大 30 回の再突入）と見られていましたが、アリアン 5 ロケットの容量が限られていたため、リソース モジュールを軌道上に残さざるを得ませんでした。新しいリソース モジュールがヘルメスに取り付けられ、構造全体が再び打ち上げられることになります。

フェーズ 1 は 1991 年末まで完了しませんでしたが、その頃には政治情勢は大きく変化していました。鉄のカーテンは撤去され、冷戦は終結しつつありました。その結果、ESA は 1 年間の「検討」期間を開始し、ヨーロッパが独自のスペース シャトルと宇宙ステーションを建造することが依然として合理的であるかどうか、またはコストと開発を分担する新しいパートナーを見つけることができるかどうかを判断し始めました。公式には、フェーズ 1 は 1992 年末に完了しました。

ESAとロシア航空宇宙局（RKA）が将来のロケットとミールの代替宇宙ステーションで協力することに合意したため、フェーズ2は開始されなかった。経済的な懸念からRKAは将来のロケットプログラムに参加できなかったが、この時点でESAの乗組員輸送のニーズは、ロシアとヨーロッパの共同設計で求められている カプセルシステム（ヘルメスのグライダーシステムではなく）へと方向転換された。

ロシアとESAがNASAと協力して国際宇宙ステーションを建設したとき、ロシアとアメリカのニーズはすでに満たされていたため、ヨーロッパの乗組員輸送システムの必要性はなくなりました。したがって、ESAはヘルメス計画を断念しました。

ハーメスは、宇宙飛行士と中型の貨物を低地球軌道（LEO）まで輸送し、戻すための再使用型打ち上げシステムとして計画された。 ^{[3]ハーメスは、}スペースシャトルなどの他の再使用型打ち上げ機に似ている。しかし、スペースシャトルとは異なり、ハーメスは重い貨物を運ぶことができず、その役割は無人のアリアン5号によって担われることになっていた。^[9]ハーメスは、最大3人の宇宙飛行士^[10]と3,000 kg（6,600ポンド）の与圧ペイロードを輸送することが想定されていた。打ち上げ重量は最大21,000 kg（46,000ポンド）で、これは拡張されたアリアン5号ロケットの実際的な上限である。

ハーメスはアリアン5の上段として打ち上げられる予定だった。1986年の再設計以前は、ハーメスは単一のスペースプレーンで、（前から後ろに）6人用の乗員室、エアロック、ブランやシャトルに似た非加圧貨物室、サービスモジュールが含まれていた。^[11] 1986年のチャレンジャー号事故の後、大幅に再設計された。^[12]乗員室は3人の宇宙飛行士を運ぶために縮小され、貨物室は加圧され、衛星の運搬や回収はできなくなった。ハーメスは、機体自体と、機体後部にドッキング機構が取り付けられた円錐形のリソースモジュールの2つの独立したセクションで構成されるようになった。リソースモジュールは再突入前に切り離され、廃棄される。有人機のみが地球の大気圏に再突入し、再利用される。リソースモジュールとランチャーは消費される。^[9]ヘルメスの打ち上げ時には、アリアン5の上段はスペースプレーンと、機体を主極低温段に接続するためのアダプタに置き換えられる予定だった。また、ロケットの機器ベイも取り外され、スペースプレーンがすべての誘導および制御機能を実行する予定だった。^[4]アリアン5の開発は、ヘルメスの要件、例えば追加の空力負荷や信頼性係数0.9999の増加などの影響を強く受けたが、ヘルメス以外のミッションでのロケットの商業的競争力への影響は最小限に抑えられた。^[4]

スペースシャトルと比較すると、ハーミーズは大幅に小型であった。^[4]ハーミーズはシャトルの尖頭球型平面形状を採用せず、代わりに提案されていたボーイングX-20ダイナソア宇宙船に似た、翼端装置を備えた高度に後退した デルタ翼を採用した。シャトルと同様に、与圧キャビンには5人以上が座ることができ、そのうち2人がパイロットとして働く予定だった。一方、与圧されていない後部貨物室には、胴体に沿って貨物室の全長にわたる大きなドアが取り付けられる予定だった。^[13]この機体は、アリアン5のL4低エネルギー上段ロケットで使用されているものと同じ、 2,000N推力の液体燃料ロケットモーター2基で駆動される予定だった。^[4]

空力制御は、合計7つの飛行制御面、翼端ラダー、後縁 エレボン/エアブレーキ、およびボディマウントフラップによって提供される予定でした。これらの面は、4重冗長デジタル飛行制御によって制御され、3重冗長油圧によって作動します。^[4]ミッション管理は、3台の汎用コンピューター、1台の監視コンピューター、および3つのデジタルデータバスによって実行されます。電力は、 10個の米国製燃料電池とともに液体酸素と液体水素を使用するモーターによって供給される予定でした。^[5]環境制御および生命維持システムは、キャビンの加圧、空気、水、および暖かさを供給し、最大40日間乗組員をサポートしますが、90日間のミッションを可能にするために拡張できる可能性があります。ハーミーズは最大1か月間自律的に動作し、最大90日間軌道上の宇宙ステーションにドッキングしたままでいることができます。^[5]

CNESによると、ハーミーズは小型で高い空気熱圧力にさらされるため、スペースシャトルよりも過酷な再突入条件にさらされただろう。^[14]ダッソーとSEPが研究したベースラインの熱保護^[15]は、最低20分間1,400〜1,600℃の温度に耐えることになっており、先端部分と翼の前縁に抗酸化コーティングを施したカーボン要素で構成され、翼と胴体の下側は断熱タイルによって覆われるはずだった。^[14]これらのタイルは、熱を反射するために薄い金属合金シートで区切られた薄い強化セラミック-カーボンハニカム複合断熱層を採用していた。タイルの代替コンセプトでは、セラミックの代わりに金属部分を増やすことになっていた。機体の上部表面は下部表面よりも熱の影響を受けにくく、柔軟性のある毛布のような低密度のガラス繊維セラミック層が使用されていた。^[14]

ヘルメスの形状は1985年11月までに事実上固まっていた。 ^{[14]亜音速飛行の要件に制約されたオネラでの亜}音速風洞試験によって改良された。ヨーロッパの経験不足に直面して貴重なデータを収集するために、ダッソーは、再突入研究のためにアリアン4で打ち上げられる1.4トン、1スケールの熱空力実証機「マイア」を完成させることで、機体の空力特性を検証することを提案した。^[16]

ヘルメスには 4 つの典型的なミッションが計画されていました。

• 赤道高度800km（500マイル）の軌道上での機内実験の実施
• NASAの宇宙ステーションフリーダムへの28.5°傾斜軌道での飛行
• 60°軌道上のESAの宇宙ステーションコロンバスへの飛行。
• 98°500km（310マイル）の軌道にあるESAの無人リモートセンシング 極地プラットフォームへの飛行

各ミッションの後、ハーメスはヨーロッパの専用施設で改修される。^[17]打ち上げ日の約40日前に、特別に改造されたエアバスA300旅客機でフランス領ギアナのクールーにある発射場に輸送され、そこでペイロードと統合され、発射台に移される前にアリアン5ロケットの上に設置される。ミッションコントロールはフランスのトゥールーズに拠点を置くことになっていた。 ^[17]通常のミッション中、通信と追跡は、高度400 km (250 mi)、28.5°軌道でハーメスミッションの75%をカバーする計画されているヨーロッパのデータ中継衛星ネットワークによって行われることになっていた。

ミッション終了後、ハーメスはイストル近郊のイストル＝ル・テュベ空軍基地に着陸する予定であった。^[17]着陸地点としては他に、ギアナ宇宙センター、フォール・ド・フランス島のマルティニーク・エメ・セゼール国際空港、バミューダの未指定の滑走路などが候補に挙がった。最初の84秒以内に打ち上げが中止された場合、ハーメスはクールーに戻ることができる。それ以降の中止の場合は大西洋への着水が必要となる可能性が高く、その後は回収船で回収する必要がある。その他の緊急着陸帯は、各ミッションの詳細に応じて指定されることになっていた。^[17]

実物大のモックアップは1986年に製作され、^[18] 1987年5月にル・ブルジェで公開され、続いて9月にマドリード、10月から11月にかけてトゥールーズで公開された。翌年（1988年）には、モックアップは4月にストラスブール、 5月にハノーバー、 12月にボルドーで公開された。1993年のプロジェクト終了に伴い、このモックアップは1996年にENSICA（国立高等航空建設工学校）に移管された。2005年にル・ブルジェに移管され、修復プロジェクトの可能性を待つことになった。^[18]

EADSが製作した1/7スケールの模型は2002年からボルドー・メリニャック空港で展示されている。^[18]

• 1994年のザ・シンプソンズのエピソード「ディープ・スペース・ホーマー」では、ヘルメスにインスピレーションを得たシャトルのデザインが紹介されている。^[19]
• 2015年の映画『オデッセイ 』にはヘルメスという宇宙船が登場するが、そのデザインは現実のシャトルとは根本的に異なり、惑星間旅行用に設計されている。
• 2017年の映画『ヴァレリアン 千の惑星の救世主』の小説版では、ヘルメスはESAが国際宇宙ステーション（「アルファ」として識別）への最初の探検で使用したシャトルとして言及されています。

• ホッパー – 1990年代のヨーロッパのロボット宇宙飛行機の提案
• 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
• SOAR  – 2015年 ヘルメスの設計に基づくスイスの宇宙飛行機コンセプト
• ドリームチェイサー – 米国の再利用可能な自動貨物リフティングボディスペースプレーン

• Astronautix.com の Hermes
• Aerospaceguide.net の Hermes
• コックピットを含む1:1モックアップ写真
• エルメス、空間を彩る空間...