ガガニャーン

ガガニャーン

ガガニャン乗組員モジュールのレンダリング
メーカー	インド開発公社 ハル インド宇宙研究機関
原産国	インド
オペレーター	インド宇宙研究機関
アプリケーション	有人軌道船
仕様
宇宙船の種類	有人
打ち上げ質量	8,200 kg (18,100 lb) (サービスモジュールを含む) [1]
乾燥質量	3,735 kg (8,234 ポンド) [2]
乗員定員	3 [3]
寸法	直径: 3.5 m (11 フィート) [4] 高さ: 3.58 m (11.7 フィート) [4]
音量	8 m 3 (280 立方フィート) [5]
力	太陽光発電アレイ
政権	低軌道
デザインライフ	7日間
生産
状態	開発中

ガガンヤーン（[ɡəɡənəjɑːnə] 、発音^ⓘ、サンスクリット語：gagana（天体）とyāna（乗り物）から）は、インドの有人軌道宇宙船であり、インド有人宇宙飛行計画の基礎となる宇宙船となることを目指している。この宇宙船は3人を乗せるように設計されており、計画されているアップグレード版にはランデブーおよびドッキング機能が搭載される予定である。初の有人ミッションでは、インド宇宙研究機関（ISRO）のほぼ自律型の5.3トンのカプセルが、2人または3人の乗組員を乗せて、高度400kmで最大7日間地球を周回する予定である。最初の有人ミッションは当初、2021年12月にISROのHLVM3ロケットで打ち上げられる予定でした。^{[6] [7]} 2024年11月現在、2026年より早く打ち上げられることはないと予想されています。^[8]

ヒンドゥスタン航空機（HAL）が製造した乗員モジュールは、2014年12月18日に無人試験飛行を実施した。^[9] 2019年5月現在、^{[アップデート]}乗員モジュールの設計は完了している。^[10] 防衛研究開発機構（DRDO）は、宇宙食、乗員の健康管理、放射線測定と防護、乗員モジュールの安全な回収のためのパラシュート、消火システムなど、人間中心の重要なシステムと技術のサポートを提供する。^[11]

ガガニャーン・ミッションは、元有人宇宙飛行計画局長のVR・ラリタンビカ氏が、ISROのS・ソムナート会長、ヴィクラム・サラバイ宇宙センター所長のS・ウニクリシュナン・ナイル氏とともに率いる。^{[12] [13]}イムティアズ・アリ・ハーン氏がVR・ラリタンビカ氏の後任として有人宇宙飛行計画局長に就任した。^{[14] [15]}

1984年、ラケシュ・シャルマは、ISROとソビエト宇宙計画の共同インターコスモス計画を通じて宇宙に行った最初のインド生まれの国民となり、1984年4月3日にカザフ・ソビエト社会主義共和国のバイコヌール宇宙基地から打ち上げられたソ連のロケット、ソユーズT-11に搭乗した。シャルマを含む宇宙飛行士を乗せたソユーズT-11宇宙船はドッキングし、船長のユーリ・マリシェフとフライトエンジニアのゲンナジー・ストレカロフからなるソ連とインドの国際乗組員3名をサリュート7号軌道ステーションに移送した。シャルマはサリュート7号で7日と21時間40分を過ごした。彼はインドに重点を置いた地球観測プログラムを実施した。また、シリコン溶融試験を含む生命科学や材料処理の実験も行った。^[16] この出来事を記念して、インド政府とソ連政府から特別切手と初日カバーが発行された。^[17]   

ガガンヤーンの予備研究と技術開発は、2006年に「軌道車両」という一般名で開始されました。計画では、宇宙で約1週間の滞在が可能で、2人の宇宙飛行士を収容でき、再突入後に着水着陸できるシンプルなカプセルを設計することになっていました。プロジェクトは2007年に開始され、2024年の完成が見込まれ、予算は約10,000億ルピーでした。 ^[18]設計は2008年3月に完成し、インド政府に資金提供を求めました。インド政府のインド有人宇宙飛行プログラムへの資金提供は2009年2月に承認されましたが、^[19]開発資金が限られていたため、予算は達成されませんでした。^[19]当初、軌道上機の無人初飛行は2013年と提案されていたが、^[20]その後2016年に修正された。^[21]しかし、2012年4月、資金問題によりプロジェクトの将来が深刻な疑問視されていると報じられた。^[22]そして2013年8月、インドによるすべての有人宇宙飛行の取り組みは「ISROの優先リストから外れる」と発表された。^[23] 2014年初頭までに、このプロジェクトは再検討され、2014年2月に発表された大幅な予算増額の主な受益者の1つとなった。 ^[24]

宇宙カプセル回収実験

ISROは、 2007年1月に打ち上げられ回収された宇宙カプセル回収実験（SRE）の縮小版555キログラム（1,224ポンド）実験宇宙船で行われた試験に基づいて、ガガンヤーン軌道車両を開発している^{。[25] [26]} SREでは、軌道上にいた実験カプセルが635kmの高さから降下した後、ベンガル湾に着水した。このミッションの目的は、再利用可能な熱保護システム、通信遮断の管理、誘導、航行および制御、極超音速空気熱力学、ブレーキシステム、減速システム、浮遊装置および回収手順を試験することであった。^{[27] [28]}

インドの有人宇宙飛行計画に対する最新の取り組みは2017年に始まり、^[29]ナレンドラ・モディ首相 が2018年の独立記念日の国民向け演説で承認し、正式に発表した。^[30]ガガンヤーン計画は、2018年12月28日に連邦内閣で承認された。 ^[31]現在の設計では、乗組員は3人となっている。^{[3] ISROは、ガガンヤーン計画中に、}微小重力に関連する4つの生物学実験と2つの物理科学実験を実施する。^{[32] ISROは、ガガンヤーン計画で}ヒドラジンをグリーン推進剤に置き換えることを計画しており、そのために液体推進システムセンター（LPSC）が、ヒドロキシルアンモニウム硝酸塩（HAN）、硝酸アンモニウム、メタノール、水からなるモノプロペラント混合配合物にすでに取り組んでいる。^{[33] [34]}

ガガニャン計画が連邦内閣によって承認されるまでに、基礎技術の多くはISROによって実現されていた。承認を受けた後、その多くは有人宇宙飛行に必要な要件を満たす信頼性があることを確認するために有人評価を受けた。^{[35] 2007年のSREミッションの延長である} スペースカプセル回収実験II（SRE-2）は、過度の遅延の結果、2018年にキャンセルされた。^{[36] [37]}

船上での科学実験

2021年10月現在、ISROはガガンヤーンで実施される5つの科学実験を選定した。ペイロードは、インド宇宙科学技術研究所（IIST）、ダルワド農業科学大学（UASD）、タタ基礎研究所（TIFR）、IITパトナ、インド化学技術研究所（IICT）、ジャワハルラール・ネルー先端科学研究センター（JNCASR）によって開発される。5つのうち2つはIIST、UASD、TIFRによって実施される生物学的実験であり、キイロショウジョウバエにおける腎臓結石の形成とサーチュイン1遺伝子マーカーの効果が含まれる。IITパトナは非常に高い熱流束を処理できるヒートシンクに関する実験を実施し、IICTは結晶化現象を研究し、JNCASRは流体の混合特性を調べる。^[38]

微小重力研究、宇宙バイオ製造、生物宇宙学、宇宙生物学に重点を置いて、バイオテクノロジー部門とISROは、 2024年10月25日に宇宙バイオテクノロジー研究で協力するための覚書（MoU）に署名しました。このアプリケーションは、ISROの有人宇宙飛行プロジェクトであるガガニャーンで使用されます。このMoUは、食品貯蔵、放射線、微小重力、一定の栄養供給などの問題、およびがん、白内障、骨や筋肉の喪失などの健康リスクに対処する予定です。^[39]

有人宇宙船には、7年間で約12,400クローレ（17億7,000万米ドル）の費用が必要とされ、これには第11次5カ年計画（2007年～2012年）中の有人宇宙船の初期作業に要した5,000クローレ（7億米ドル）が含まれており、政府はこのうち2007年～2008年に50クローレ（700万米ドル）を支出した。[ ^{40] [41]} 2018年12月、政府は2021年までに3人の宇宙飛行士による7日間の有人飛行を行うために、さらに10,000クローレ（15億米ドル）を承認した。[ 6 ^]

ガガンヤーン計画の範囲を拡大し、ナレンドラ・モディ首相率いる連邦内閣は2024年9月18日、インド宇宙基地の最初のモジュールであるBAS-1の開発を承認した。^[42] BAS-1ユニットの打ち上げは、現在再設計されたガガンヤーン計画の一部となっている8つのミッションの1つであり、2028年12月までに完了する予定である。ハードウェア要件と無人飛行の増加は、継続的な有人宇宙飛行計画を補完することを目的としたこの拡大の一部である。ガガンヤーン計画は、その拡大された範囲をサポートするために11,170クローレ（13億米ドル）の追加資金を受け取っており、総予算は20,193クローレ（ 24億米ドル）となっている。進行中のガガンヤーン計画では、2026年までに4つのミッションが予定されており、BAS-1モジュールの開発と、2028年までに技術実証と検証のための4つの追加ミッションが実施され、長期の有人宇宙ミッションに不可欠な技術の開発と実証を目指しています。^{[43] [44]}

サティシュ・ダワン宇宙センター（SDSC）所長のマドハヴァン・チャンドラダサン氏は、インド宇宙研究機関（ISRO）はバンガロールに宇宙飛行士の訓練施設を設立する必要があると述べた。新設された有人宇宙飛行センター（HSFC）がIHSFの取り組みを調整する。^[45]既存の打ち上げ施設は、インド有人宇宙飛行プロジェクトによる打ち上げのためにアップグレードされる。^{[46] [47]}打ち上げ脱出システムには追加の施設が必要である。^[41]ロシアが宇宙飛行士の訓練を行う可能性が高い。^[48] 2009年春、ガガニャーンの乗組員カプセルの実物大モックアップが製作され、宇宙飛行士の訓練のためにサティシュ・ダワン宇宙センターに届けられた。^[49]

インドはすでに、再突入カプセル、発射台脱出テスト、ロケット故障時の安全な乗組員脱出メカニズム、国防生体工学電気医学研究所（DEBEL）が開発したフライトスーツ、強力なLVM3ロケットなど、いくつかの構成要素の開発とテストに成功している。^[50]必要なすべての技術的キーストーンを満たしたインドの有人宇宙飛行プログラムは、2018年8月15日にナレンドラ・モディ首相によって承認され、正式に発表された。 ^[51]ガガニャンは、このプログラムによる最初の有人宇宙船となる。^{[52]宇宙ミッションのための医師とエンジニアのトレーニングを開始するために、}欧州宇宙機関に所属する航空外科医のブリジット・ゴダールが2018年にインドを訪れた。^[53]

ISROの有人宇宙飛行センターとロシアの国営企業ロスコスモスの子会社であるグラヴコスモスは、2019年7月1日にインド人宇宙飛行士の選抜、サポート、健康診断、宇宙訓練における協力に関する協定に署名した。^[54] ISRO技術連絡ユニット（ITLU）は、調整のためにモスクワに設置されることが承認されている。 ^{[55] [56] 2021年、ISROは}オーストラリア宇宙庁との長期にわたる対話の後、ココス（キーリング）諸島にガガニャンミッション用の臨時地上局を設立した。ISROは、そこにプロジェクト用の恒久的な地上局を建設する計画を持っている。^{[33]実践的な宇宙医学の経験を積むために、ISROは2021年に}インド空軍から航空医学を専門とする2人の航空外科医をロシアに派遣する。彼らは宇宙旅行前、宇宙旅行中、そして宇宙旅行後の宇宙飛行士の健康を担当する。また、訓練を受け、理論的専門知識を広げるために、航空医官はフランスを訪問する。^{[57] [53]}

ISROとCNESは2021年4月15日、宇宙機器、消耗品、宇宙医学の分野で協力するための宇宙協定を発表した。ケルンの欧州宇宙飛行士センターのCNESチームとトゥールーズ宇宙センターの微小重力応用・宇宙運用開発センター（CADMOS）は、ガガニャンの飛行医師とカプセル通信者（CAPCOM）ミッションコントロールチームにトレーニングを提供する。さらに、CNESはISROと欧州宇宙機関の連絡窓口として機能する。CNESは、検証ミッションのための科学実験計画の実行、食品包装と栄養プログラムに関する知識の共有、インドの宇宙飛行士によるフランス製の医療用具、機器、消耗品の使用を支援する。こうしてインドの宇宙飛行士は、CNESが開発し、現在国際宇宙ステーションでテストされ使用されているフランスの技術にアクセスできるようになる。CNESはまた、機器を保護するためにインドに耐放射線性と耐衝撃性のキャリーバッグも提供する。今後の協力には、ノヴェスペース社による機器試験や宇宙飛行士の訓練のための放物線飛行や、バンガロールの宇宙飛行士訓練施設の建設に対する技術支援などが含まれる。^[58]

2024年2月、インド工科大学カンプール校は、航空宇宙工学部の極超音速実験空気力学研究所（HEAL）内に、S2と呼ばれる超高速膨張トンネル試験施設を建設し、評価した。S2施設では、大気圏突入時の極超音速状態を再現することができる。この施設はガガニャーン計画を支援することが期待されている。^[59]

ガガンヤーン乗組員モジュールは、3人の乗組員を軌道に乗せ、最大7日間のミッション期間後に安全に地球に帰還するように設計された、完全自律型の5.3トン（12,000ポンド）の宇宙船です。 ^[1] 乗組員モジュールには冗長性のために2つのパラシュートが装備されており、1つのパラシュートで安全に着水できます。パラシュートは、着水時に乗組員モジュールの速度を216メートル/秒（480マイル）以上から11メートル/秒（25マイル）未満に減速します。^[60]

宇宙カプセルには生命維持システムと環境制御システムが搭載される。緊急ミッション中止機能と、ロケット第1段または第2段の燃焼中に起動できる乗組員脱出システム（CES）が装備される。^[61]軌道船のオリジナルバージョンの先端はドッキング機構用に空いていたが、主な進入は爆発ボルトで固定された側面ハッチからだったようだ。^[62]

グラヴコスモスと有人宇宙飛行センターは2019年10月、エネルギアがガガニャンの乗組員に生命維持システムを装備し、宇宙船の熱制御システムを供給する契約を締結した。生命維持システムは、食料、水、酸素を供給し、体温調節を支援することに加えて、乗組員の排泄物も処理する。ミッション中、熱制御システムは宇宙船のコンポーネントを許容温度範囲内に維持する。^[63]

有人宇宙飛行センターとグラヴコスモスは、2020年3月11日に個別の機器パッケージの製造と供給に関する契約を締結した。NPPズヴェズダは契約の一環として、インドの宇宙飛行士向けにカスタマイズされたソファライナーと個別の座席を製造する予定である。^[64]

2022年12月7日、ヒンドゥー紙は乗員モジュールが製造段階に入ったと報じた。^[65]

環境制御・生命維持システム（ECLSS）を他国から入手しようとする試みが実を結ばなかったため、ISROはガガニャーン計画のために独自に開発することを宣言した。ISROのS・ソマナス議長によると、ISROはECLSSの製造経験はないが、技術を共有できる外国のパートナーがいないため、国立研究所や国内産業に技術開発を開始するよう促さざるを得なかったという。^[66]ガガニャーン計画の最初のオービターモジュールアダプターアセンブリ（OMA）は、2023年12月23日にキネコ・カマン・コンポジッツ社によって提供された。OMAは直径4メートルの円錐形構造で、炭素繊維強化ポリマーでできている。機器ベイシュラウドと乗組員脱出モジュールと組み合わされている。^[67]

緊急海水浄化キットは、防衛研究開発機構によって開発されました。このキットは、海水から過剰なレベルの総溶解物質、濁度、色、微生物汚染を30分で除去し、作戦中および緊急時に宇宙飛行士にきれいな水を提供します。ボンベイ造船所でのガガニャーンミッションのユーザーテストは2022年に無事完了しました。^[68]

将来、国際宇宙ステーション（ISS）とインド宇宙基地を訪問するために、ISROは国際ドッキングシステム規格（IDSS）との互換性を組み込む予定です。^{[69]現在、} Bhartiya Docking Systemと呼ばれるドッキングアダプターが開発中です。^[70]

ガガンヤーン宇宙船には、液体燃料エンジンで駆動する2.9トン（6,400ポンド）^[1]のサービスモジュールが搭載されます。クルーモジュールはサービスモジュールに結合され、合わせて8.2トン（18,000ポンド）の軌道モジュールを構成します。^[1]

サービスモジュール推進システム（SMPS）は、軌道上昇操作を実行してガガンヤーンが低地球軌道（LEO）の400 kmに到達できるようにし、その後、大気圏再突入までの軌道離脱燃焼中はドッキングしたままになります。このシステムでは、酸化剤と燃料としてMON-3とモノメチルヒドラジンからなる統合二元推進剤システムが使用され、ISROの液体アポジモーターから派生した推力440 N（99 lb _f）の5つの主エンジンと、100 Nの反応制御システム（RCS）スラスタが16基搭載されます。

2022年8月11日、ISROはクルー脱出システム用の低高度脱出モーター（LEM）の試験発射に成功した。LEMは4つの逆流ノズルを備えた固体ロケットモーターで構成されており、最大海面推力842kN（公称）を燃焼時間5.98秒（公称）で生成する。LEMのノズル端は、排気煙がクルーモジュールに衝突するのを避けるために、ロケットの前端に取り付けられている。固体ロケットモーターに逆流ノズルが複数あるのはそのためである。逆流ノズルは、ノズル領域で排気ガスを逆方向に流す。^{[71] [72]}

この試験の目的は、弾道パラメータをチェックし、モーターサブシステムの性能を検証し（設計マージンを確認し）、特にアブレーション特性を確認するためのノズルライナーの熱性能を評価し、すべてのインターフェースの完全性を検証し、ヘッドエンドマウントセーフアーム（HMSA）ベースの点火システムの性能を評価し、流れのずれや変化、流れの逆転などの機能パラメータによる横推力を評価することであった。^[73]

ガガンヤーン宇宙船に組み込まれるサービスモジュール推進システム（SMPS）のシステム実証モデル（SDM）は、2021年8月28日にISROによって正常にテストされました。^{[74]サービスモジュールは、}液体推進システムセンター（LPSC）によって設計および開発されています。^[75]

ISRO推進施設（IPRC）では、システム実証モデルが450秒間噴射された。性能は事前テスト予測モデルを満たしていた。サービスモジュールの推進システムは、モノメチルヒドラジン（MMH）を燃料として、酸化剤として窒素混合酸化物（MON-3）を使用する、反応制御システム（RCS）用の16個の100ニュートン スラスタと5個の440ニュートン主推力エンジンで構成される単一の二液推進システムである。さらに、IPRCはサービスモジュール推進システムをテストするための新しい施設を建設している。地上で推進システムを検証するために、システム実証のテストモデルでは、8個の100ニュートンスラスタと5個の440ニュートンエンジンのみを採用した。^{[76] [77]}

2023年7月19日、ISROはガガンヤーンサービスモジュール推進システムのテストに成功した。^[78]フェーズ1テストシリーズの一環として、ISROは合計2,750秒間のホットテストを5回実施した。フェーズ1では、100ニュートンのRCSスラスタ8基と440ニュートンの液体アポジモーター（LAM）エンジン5基が使用された。システムのホットテストでは、飛行資格のあるスラスタ、ヘリウム加圧システム、推進剤タンク供給システム、および制御コンポーネントの動作を再現した。250秒間続いたテスト中、RCSスラスタとLAMエンジンは継続的に使用された。ガガンヤーンミッションの上昇フェーズでは、RCSスラスタが正確な姿勢補正を保証し、LAMエンジンが主な推進力を供給します。^[79]

SMPSは、軌道投入、円軌道への燃焼、軌道上制御、デブースト操作、および必要に応じて軌道モジュールの上昇段階におけるサービスモジュールによる中止を実行します。^[80]

2023年7月20日、SMPSの最終構成でホットテストが実施され、100ニュートンの推力を持つ16基のRCSスラスタと440ニュートンの推力を持つ5基のLAMエンジンが使用されました。推進剤タンク供給システム、ヘリウム加圧システム、飛行認定スラスタ、および制御コンポーネントはすべて、SMPSの流体回路をシミュレートしたホットテストに含まれていました。SMPSの組み合わせたパフォーマンスは、フェーズ2テストシリーズの最初のホットテストで披露されました。^{[81] 440ニュートン推力の各エンジンは、}有人定格認証を取得するために、さまざまなパラメータを含むより長い期間にわたって個別にテストされます。ISROは、公称および公称外のミッションシナリオの両方を実証するために、さらに5つのテストを予定しています。^{[82] [83]}

2023年7月26日、ISROはSMPSでさらに2回のホットテストを実施し、成功した。スラスタはミッションプロファイルと並行して、連続モードとパルスモードの両方で実行された。723.60秒間続いた最初のホットテストは、軌道モジュールに燃料を送り込み、100ニュートンのスラスタとLAMエンジンを校正用に燃焼させる方法を示すことを目的としていた。校正燃焼は、動作していないエンジンを特定して隔離するために不可欠だった。RCSスラスタとLAMエンジンは予想通りに動作した。350秒間続いた2回目のホットテストの目的は、軌道モジュールが最終軌道に到達するためにどのように円形になるかを示すことだった。このテスト中、RCSスラスタはパルスモードで機能し、LAMエンジンは連続的に稼働した。^{[84] [85]}

2022年11月18日、ヴィクラム・サラバイ宇宙センター（VSSC）は、パラシュート減速システム（PDS）の統合主パラシュート空中投下試験（IMAT）を実施し、実際の乗員モジュールの質量に相当する5トンのダミー質量が高度2.5kmまで運ばれ、インド空軍によってイリューシンIl-76から投下された。その後、2つの小型の火薬式迫撃砲展開型パイロットパラシュートが主パラシュートを引き離した。主パラシュートのサイズは、開く際の衝撃を軽減するために当初はより狭い範囲に制限されていた。7秒後、火薬式リーフィングラインカッターが範囲制限ラインを切断し、パラシュートが完全に膨張できるようにした。完全に膨張した主パラシュートは、ペイロードの速度を安全な着陸速度まで減速した。この一連の動作は全体で約2～3分間続いた。^{[86] [87]}

パラシュート減速システムは、ISROとDRDOによって共同開発されています。システム設計、パラシュート展開の解析シミュレーション、パラシュート射出用の兵器の開発、機械組立、計装、航空電子機器はVSSCによって行われました。合計5回の空中投下テスト（10個のパラシュート）が認定プロセスの一環として計画されています。^{[88] [89]}

2023年8月8日、インド宇宙研究機関（ISRO）はメディアに対し、ヴィクラム・サラバイ宇宙センターが防衛研究開発機構傘下の研究所である航空輸送研究開発施設（ADRDE）と共同で、2023年8月8日から10日にかけてチャンディーガルのターミナル弾道研究研究所（TBRL）のレールトラックロケットスレッド施設で一連のドローグパラシュート展開テストを成功裏に実施したと発表した。ドローグパラシュートは、再突入時にクルーモジュールを安定させ、その速度を安全なレベルまで下げるために不可欠であり、このテストの一環として展開された。モルタルと呼ばれる火工品は、命令に応じてパラシュートを空中に発射するために開発されている。直径5.8メートルのこの円錐形のリボン型パラシュートは、キャノピー面積を減らし、開口応力を軽減して制御されたスムーズな降下を提供するシングルステージリーフィングシステムを使用している。^[90]

3回の総合テストでは、ドローグパラシュートの機能性と信頼性を徹底的に評価するために、さまざまな現実世界の条件が再現された。最大縮重を再現した最初のテストでは、インドで初めて迫撃砲展開パラシュートの縮重を導入した。2回目のテストでは最大縮重を再現し、3回目のテストでは、クルーモジュールがミッション中に経験する可能性のある最大迎角を反映したシナリオでドローグパラシュートの展開を実証した。これらのテストはすべて、ドローグパラシュートの重要な認定マイルストーンとなり、テストビークルアボートミッション1への統合の準備ができていることを確認した。^[91]

レールトラックロケットスレッド施設は、パイロットおよびアペックスカバー分離パラシュートのテストをすでに完了しています。ガガンヤーンクルーモジュールの減速システムの複雑なパラシュートシーケンスでは、10個のパラシュートが使用されます。2つのアペックスカバー分離パラシュートが最初に展開され、安定性が達成されると2つのドラッグパラシュートが展開されます。ドラッグパラシュートが解放されると、ミッションは抽出フェーズに入ります。3つのパイロットパラシュートが3つのメインパラシュートを個別に取り外します。これは、クルーモジュールの速度を安全な着陸のために許容レベルまで下げるための重要なステップです。^[92]

宇宙船の無人軌道飛行の実証に続いて、有人ガガンヤーンがHLVM3 （ LVM3の有人版）ロケットで打ち上げられる予定である。^[93]

LVM3はガガニャーン計画のために有人試験を受けているが、このロケットは有人宇宙飛行への応用も考慮して設計された。飛行上昇段階の最大加速度は乗員の快適性を考慮して4Gに制限され、宇宙ステーションセグメントのような大型モジュールを収容できるように直径5メートル（16フィート）のペイロードフェアリングが使用された。^{[94]空気力学的特性研究は}国立航空宇宙研究所の1.2メートル三音速風洞施設で実施された。 ^[95]

さらに、安全性が極めて重要なサブシステムの信頼性を高めるために、動作マージンの低下、冗長性、厳格な資格要件、コンポーネントの再評価と強化など、いくつかの変更が計画されています。^[96]航空電子機器の改良には、統合ヘルスモニタリングシステム（LVHM）、デュアルチェーンテレメトリ＆テレコマンドプロセッサ（TTCP）、および4重冗長ナビゲーションおよびガイダンスコンピュータ（NGC）が含まれます。 L110コアステージの高推力ビカスエンジン（HTVE）は、62バールではなく58.5バールのチャンバー圧力で動作し、有人対応S200ブースター（HS200）は、58.8バールではなく55.5バールのチャンバー圧力で動作します。セグメントジョイントにはそれぞれ3つのOリングがあります。電気機械アクチュエーターとデジタルステージコントローラーは、打ち上げロケットのすべてのステージで使用されます。^{[97] [98]}

ガガニャーンのグリーン推進剤の開発はK・シヴァン氏によって確認されており、HLVM3のすべての段階で使用される予定です。ロケットエンジンからの塩素化排気物質の排出を止めるために、ISROは、燃料としてグリシジルアジドポリマー（GAP）、酸化剤としてアンモニウムジニトラミド（ADN）をベースにした環境に優しい固体推進剤の開発を開始しました。過酸化水素、灯油、液体酸素、液体メタン、ADN-メタノール-水、ADN-グリセロール-水を含むグリーン推進剤の組み合わせはすべて、ISROが実施している技術実証プロジェクトの一部です。宇宙船に電気推進を使用し、液体酸素/液体水素とLOX /灯油ベースの推進システムを打ち上げロケットに採用することで、ISROはすでに環境に優しくグリーンな推進剤への移行を開始しています。現在、GSLVとLVM3の極低温上段ではLOX/ LH2混合物が使用されています。 ISROは従来のヒドラジンの代わりに、ロケットグレードのケロシンであるISROSENEを開発した。南アジア衛星では、ISROはステーションキーピング操作のための電気推進技術を効果的に実証した。^{[99] [100]} 

2020年11月17日、ラーセン・アンド・トゥブロ（L&T）は、ガガニャンロケットLVM3用の最初のハードウェアであるブースターセグメントを納入した。ブースターセグメントは、L&Tが所有するムンバイのPowai Aerospace Manufacturing Facilityで製造された。重要なブースターセグメントは、直径3.2メートル、長さ8.5メートル、重さ5.5トンである。^[101]

S200固体燃料補助ロケットの有人型派生型、通称「HS200」は、ラーセン・アンド・トゥブロ社と共同でガガニャーン計画のために開発された。^[102] HS200の最初の静的燃焼試験は、2022年5月13日にサティシュ・ダワン宇宙センター（SDSC）で、203トンの固体燃料を搭載し、135秒間実施された。試験中、約700のパラメータが監視され、すべてのシステムのパフォーマンスは正常だった。世界で2番目に大きい稼働中の固体燃料補助ロケットは、長さ20メートル、直径3.2メートルである。^{[103] [104]}

ガガニャーン計画のすべてのシステムと同様に、HS200ブースターは、さまざまなシステムの安全性と信頼性を高めるために、いくつかの機能強化が施されて設計されました。機能強化には、より強力な点火システムと絶縁システム、改良されたデジタル制御電子機器、モーターケースジョイントの追加の安全機能が含まれます。このブースターの制御システムは、多くの冗長性と安全対策を備えた、入手可能な最も強力な電気機械式アクチュエータの1つを使用しています。S200ソリッドストラップオンブースターの機能強化により、チャンバー圧力の低下、堅牢性の向上、耐漏洩性、およびマージンの向上が実現しました。^[105]

Vikas エンジンの派生型は、極軌道衛星打ち上げロケット(PSLV)の第 2 段、静止衛星打ち上げロケット(GSLV) Mark I および IIのブースターと第 2 段、さらにLVM 3のコア段に動力を供給するために使用されます。

2021年7月14日、ISROはガガニャンミッションのエンジン認定要件の一環として、ISRO推進施設でGSLV Mark IIIのコアL110液体ステージ用ヴィカスエンジンの3回目の長時間高温試験を実施した。エンジンは240秒間の試験噴射に成功し、必要なすべての性能パラメータが検証された。^{[106] [107]}

2022年1月20日、高推力ビカスエンジンは、燃料と酸化剤の混合比とチャンバー圧力の非公称動作条件下でのエンジンの堅牢性を検証するために、 ISRO推進複合施設で25秒間の高温適格性試験に合格しました。^[108]

2022年1月12日、ISROはISRO推進施設（IPRC）でCE-20極低温エンジンの高温適格性試験を720秒間実施した。^{[109] [110]} 2022年10月28日、CE-20 E11はIPRCで30秒間の圧力室試験に合格した。これはガガニャンミッションでのエンジンの有効性を確認するために行われた。2022年11月9日、試験時間は70秒に延長された。ISROの情報源によると、試験結果は予想通りだった。^[111]

2024年2月21日、ISROは、ガガンヤーン向けのLVM3ロケットに搭載される主要な極低温エンジンの性能が検証され、有人宇宙飛行ミッションでの使用が承認されたと発表した。シリーズの7番目となるCE-20極低温エンジンの真空テストは、2024年2月14日にマヘンドラギリの高高度試験施設で行われた。人間の定格の最小標準期間が6,350秒（1時間45分）であるのに対し、CE-20は以前にさまざまな動作条件下で39回の高温燃焼テストを受けており、8,810秒（2時間26分）続いた。ISROによると、ガガンヤーンの最初のミッションに指定された飛行エンジンでさえ、受け入れテストを終了している。LVM3の上段に動力を供給する飛行エンジンは、442.5秒のインパルスと19〜22トンの推力を持っている。^[112]

ISROによれば、CE-20エンジンの有人飛行試験には、寿命実証試験、耐久試験、公称動作設定下および推力、混合比、燃料タンク圧力に関する公称外の条件下での性能評価などがすべて含まれていた。ガガニャーン計画のためのCE-20エンジンの地上認証試験はすべて無事に完了した。^[113]

2024年2月27日、ナレンドラ・モディ首相は 、最初の4人のインド人宇宙飛行士の身元を明らかにした。プラシャーン・バラクリシュナン・ナイル大尉、アジット・クリシュナン大尉、アンガド・プラタップ大尉、シュバンシュ・シュクラ飛行士長である。このグループから2人の宇宙飛行士がNASA施設で訓練を受け、国際宇宙ステーション（ISS）へのアクシオム・ミッション4への参加^[114]と、その後のインドからの有人宇宙ミッションに備えている。シュバンシュ・シュクラは、2024年8月2日にISROによってアクシオム・ミッション4の主力乗組員に選ばれ、プラシャーン・バラクリシュナン・ナイルが彼のバックアップとして発表された。^[115]彼らは皆、長年テストパイロットを務めており、インド空軍（IAF）の航空団司令官またはグループキャプテンである。^{[116] [117]}

地上制服は、バンガロールにある国立ファッション技術研究所（NIFT）のスタッフと学生によって開発されました。NIFTの前所長スーザン・トーマスの指揮の下、ラミア・アニース、サマルパン・プラダン、トゥリヤ・Dの3人の学生とジョナリー・バジパイ、モハン・クマール・Vの2人の教授からなるNIFTチームが、ガガニャン・ミッションの地上制服のデザインに取り組みました。チームは、宇宙飛行士候補者のポケットがぴったりとフィットすることと、制服が彼らの動きをサポートするためにうまく機能する必要があることの重要性を強調しました。最終的なデザインが選ばれるまでに70通りの可能性が検討されました。NIFTチームは、SpaceXやNASAなどのさまざまな宇宙機関の制服を調査しました。NIFTチームが探求したテーマは非対称性です。グループは2色の非対称スタイルのラインに取り組みました。この設計は2021年にNIFTチームによって委託され、2022年にISROに引き渡されました。^{[118] [119]}

G・マドハヴァン・ナイルによれば、 2018年12月28日に閣議で9,023億ルピーのガガニャン計画が正式に承認される前から、宇宙服の開発はひっそりと始まっていたという。^[120]ベンガルール宇宙博覧会2018で、ISROはガガニャン計画用のプロトタイプ宇宙服を公開した。オレンジ色のプロトタイプ宇宙服は、ティルヴァナンタプラムのヴィクラム・サラバイ宇宙センターで作られた。^[121]この研究室は2016年からプロトタイプの開発に取り組んでいる。プロトタイプ宇宙服の重さは5キログラム未満で、4層構造になっている。^[122]宇宙服には、宇宙飛行士が60分間呼吸するのに十分な酸素ボンベ1本を収納できる。このミッションのために、ISROはすでに2着の宇宙服を製作しており、現在3着目に取り組んでいる。^[123]

2018年11月9日のIndia Todayのインタビューで、K.シヴァン会長はISROが宇宙服の改良のために研究を続けていると述べた。^[124]グラヴコスモスはまた、インド人宇宙飛行士向けにカスタマイズされたIVAフライトスーツの製造をNPPズヴェズダと契約した。 ^{[125] [126] [127]}インドの宇宙飛行士は2020年9月3日にズヴェズダを訪れ、後の宇宙服の作成に備えて人体計測を行った。2020年9月7日、ズヴェズダ当局は同組織がガガニャーンミッション用の宇宙服の製造を開始したと発表した。^[128]

ヒンドゥスタン・タイムズは2024年1月12日、初ミッションの乗組員の安全を再確認するため、インドの宇宙飛行士は、ヴィクラム・サラバイ宇宙センターが開発した国産の船内活動用（IVA）宇宙服ではなく、ロシア製の宇宙服を着用する予定であると報じた。^[129]

ヴァドーダラーに拠点を置く産業用安全機器会社シュア・セーフティは、スペース・アプリケーションズ・センターと共同で、ガガニャーン・ミッション用の宇宙飛行士乗組員脱出スーツ（ACES）と呼ばれる圧力服の開発を完了した。シュア・セーフティのマネージング・ディレクター、ニシット・ダンド氏によると、実験室環境で材料をテストするために真空チャンバーで行われた実験は、2019年1月18日の時点でほぼ完了している。国産のスーツは、火災、水、圧力変化に対する高い安全基準を維持しながら20％軽量で、コストは外国製のスーツの100分の1である。生命維持、酸素/空気管理、CBRN耐性の点では、ACESはロシアのソコルとアメリカの先進的乗組員脱出スーツの最高の機能を組み合わせたものになる。ACESの通信、圧力管理、酸素および一酸化炭素センサー、体温を感知するバイオセンサーはすべてうまく開発されている。スーツには、エア・ダイバーター、ユーティリティ・ポケット、タッチスクリーンに反応する手袋、柔軟なフード・ジッパー、軽量の靴が備わっている。 ACESが機能できる温度範囲は-40°Cから+80°Cです。ACES開発プロジェクトにより、Sure Safetyはこの種のスーツを製造・開発する専門知識を持つ世界でも数少ない企業の1つになりました。^[130]

宇宙カプセル内で環境上の緊急事態が発生した場合、ACESは乗組員を保護します。その目的は、宇宙船が意図せず加圧を失った場合に着用者の命を守ることです。^[131]

ヴィクラム・サラバイ宇宙センターが開発した多目的ソフトウェアSAKHI（宇宙搭載乗組員交流アシスタントおよび知識ハブ）は、ガガンヤーン宇宙旅行ミッションの宇宙飛行士を、お互いの交流や重要な技術情報の検索など、さまざまな任務で支援します。SAKHIの多くの任務の中でも、血圧、心拍数、酸素飽和度などのバイタルサインに関するデータを送信して、健康状態を詳細に監視します。この情報は、ガガンヤーンミッション中の乗組員の身体状態を判断するのに非常に役立ちます。スムーズな通信リンクを確保するために、SAKHIは地上ステーションと搭載コンピューターへの乗組員の接続を維持します。このアプリは、睡眠パターン、食事療法、水分補給レベルに関するリマインダーとしても機能します。SAKHIを搭載した特別に設計されたポータブルスマートデバイスのエンジニアリングモデルは、宇宙施設で正常にテストされました。飛行承認済みの生産準備完了モデルを作成するプロセスが進行中です。宇宙服に固定されたデジタルプラットフォームは、いつでもすぐに利用できます。さらに、宇宙飛行士は音声メモ、テキスト、写真など、さまざまな形式でアプリを使用して旅を報告することができます。^[132]

2020年1月22日、ISROは、ミッションで他の宇宙飛行士に同行する女性型のロボット、ヴィオミトラを発表した。ISROは、有人宇宙飛行を行った他の国々とは異なり、実験ミッションに動物を乗せて飛ばすことは目指していない。代わりに、宇宙に長期間滞在する際に無重力と放射線が人体にどのような影響を与えるかをよりよく理解するために、ヒューマノイドロボットを飛ばす予定である。 ^[133]

ヴィオミトラは、無人ガガニャンミッションに搭載され、微小重力実験、モジュールパラメータの監視、そして腰から上の人間の機能をシミュレートすることで有人ミッションの宇宙飛行士をサポートすることが期待されている。脚はない。^[134]ヒンディー語と英語を話し、複数のタスクを実行するようにプログラムされている。^{[135] [136] [137] [138]}

キャビン内の環境の変化が宇宙飛行士にとって不快なものになった場合、それを検知して警告を発し、空調を変えることができる。自律的にタスクを完了し、新しいコマンドに従うことができる。^[139]

2014年2月13日、ヒンドゥスタン航空機有限会社は、クルーモジュール大気圏再突入実験（CARE）のために、クルーモジュール構造アセンブリの最初のボイラープレートプロトタイプをISROに引き渡した。 ^{[9] [151]} ISROのヴィクラム・サラバイ宇宙センターは、クルーモジュールに生命維持、航行、誘導、制御システムに必要なシステムを装備する。^[152]このミッションの目的は、再突入の空気力学を理解し、頂点カバーの分離とクラスター構成でのパラシュートの展開を実証することにより、減速システムの有効性をテストすることであった。^[153]

ISROは、2014年12月18日に実験的な弾道飛行を行うため、 LVM3-Xに搭載した無人宇宙船の試験打ち上げを実施した。乗組員モジュールは高度126kmでロケットから分離した。搭載モーターがモジュールの速度を制御し、高度80km（50マイル）まで減速した。その高度でスラスタが停止され、大気抵抗によってカプセルの速度がさらに低下した。

モジュールの耐熱シールドの温度は1,600℃（2,910℉）を超えると予想された。モジュールの速度を落とすために高度15kmでパラシュートが展開され、アンダマン諸島とニコバル諸島近くのベンガル湾に着水した。^{[154] [155]}

この飛行は、クルーカプセルの軌道投入、分離、再突入の手順とシステムをテストするために使用されました。また、カプセルの分離、耐熱シールドとエアロブレーキシステム、パラシュート展開、逆噴射、着水、浮遊システム、ベンガル湾からのクルーカプセルの回収手順もテストされました。^{[156] [157]}飛行中の打ち上げ中止とパラシュートテストは2019年末までに実施される予定でした。^[158]

インド宇宙研究機関の発射台脱出試験は2018年7月5日に成功裏に実施された。 ^[159]発射台脱出試験は宇宙船の打ち上げ脱出システム（発射脱出システムと呼ばれることもある）の試験運転である。このシステムは、潜在的な故障が発生した場合に、乗組員と宇宙船をロケットから素早く脱出させるように設計されている。開発された技術は、2024年以降に打ち上げられる予定のインド初の有人宇宙船ガガニャンに適用される予定である。^[160]

テストのカウントダウンは、2018年7月5日午前2時（IST）に開始されました。午前7時（IST）、クルーモジュールを載せたクルーエスケープシステムは、サティシュダワン宇宙センターから正常に打ち上げられました。クルーモジュールは10Gまで加速され[ ^161]、最高高度2.75km（1.71マイル）に到達し、その後安全にパラシュートで降下し、発射場所から2.9km（1.80マイル）離れたベンガル湾に浮かんでいました。クルーモジュールは、安全な重力制限内を維持しながら、7つの固体燃料ロケットモーターを使用して上空に運ばれました。その後、回収ボートが送られ、クルーモジュールを回収しました。テストミッションの合計所要時間は259秒でした。テストの打ち上げプロセスは、約300個のセンサーによって記録されました。^{[162] [163]}テストの主な目的は、着水を除いて、名目上の20秒の上昇と200秒の下降でした。^[164]シュートの分離は予定通り発射後約259.4秒後に予定通りに起こった。^{[165] [166]}

試験機緊急脱出ミッション1 ^[167]（TV-D1 ^{[167] [168]}）は、2023年10月21日午前10時頃インド標準時で行われた高高度緊急脱出試験である。^[169]ロケットの打ち上げは、その日の2回目の試みであり、最初の試みは予定時刻のわずか5秒前に中止された。この試験の主な目的は、故障の際に乗組員がロケットから安全に脱出できることを確認することであった。当初現地時間午前8時に予定されていたが、天候関連の懸念から打ち上げは45分延期された。このミッションは、CESのロケットからの分離、安全な距離につながる軌道を維持する能力、そして最終的なパラシュート展開をテストすることを目的としていた。^[170]

TV-D1ミッション中、クルーモジュールはベンガル湾からインド海軍に回収される際に予期せぬ転倒を経験した。この問題を軽減し安全性を向上させるため、ISROは、着水後に横風や波の乱れが発生した場合にクルーモジュールが転倒しないように、車のエアバッグと同様に機能するガス風船に似た「直立システム」をテストする予定である。故障に備えてシステムには冗長性が組み込まれている。TV-D2は2024年第1四半期に打ち上げられる予定である。クルー脱出機構には低高度および高高度脱出モーターが使用され、クルーモジュール制御システムはクルーシート、サスペンション、直立システムを模倣する。^[171]

ガガンヤーンの着陸地点はアラビア海に予定されており、インド当局は乗組員と着陸地点の両方を救助するために同海域に駐留する予定である。しかしながら、同宇宙機関は、当初の計画が変更された場合に備えて、国際水域に48か所の予備地点を選定している。インド海域の2か所の着陸地点、1か所はアラビア海、もう1か所はベンガル湾が当初ISROによって選定されていた。しかし、アラビア海の着陸地点は、ベンガル湾の荒れた海と予測不可能な状況を考慮して決定された。^{[172] [173]}

2024年11月20日、ISROとオーストラリア宇宙庁（ASA）は、ガガニャンの乗組員と乗組員モジュールの回収に関する協力関係を概説した実施協定に署名した。^[174]国際パートナーは、推進剤汚染の防止、爆発の防止、ドアが開かない場合の乗組員へのアクセス方法、およびその他の関連事項に関する標準操作手順をISROから受け取る。 ^[175]キャンベラでASAを代表する宇宙能力部門ゼネラルマネージャーのジャロッド・パウエルと、ベンガルールでISROを代表する有人宇宙飛行センターディレクターのDKシンが、実施協定に署名した。^[176]オーストラリアは、南極での活動と遠隔医療の経験に基づき、応用宇宙医学と生命科学の知識を共有することが期待されている。^[177]オーストラリア領海近くで終了する上昇段階のバックアップ計画の一環として、オーストラリアはインドと協力して、乗組員の捜索救助と乗組員モジュールの回収に対する支援を保証する。^[178]

ISROは、チャンドラヤーン4号やガガンヤーンおよびインド軌道宇宙ステーションへの将来のミッションに展開する前に、SPADEXミッションで宇宙ドッキング機能のテストを開始する予定です。すべての情報、調査と内部評価、およびコスト見積もりを含むプロジェクトレポートが作成されており、政府によって承認される予定です。^[179]

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