クヴァント1

クヴァント1号（ロシア語：Квант-1、英語：Quantum-I/1 ）（37KE）は、ソビエト連邦の宇宙ステーションミールの中核をなすミールコアモジュールに1987年に取り付けられた最初のモジュールであった。 2001年に宇宙ステーション全体が軌道から外されるまで、ミールに接続されたままであった。^[4]

Kvant-1 モジュールには、天体物理学の観測と材料科学の実験のための科学機器が含まれていました。活動銀河、クエーサー、中性子星の物理学の研究に使用され、超新星SN 1987Aの研究に独自の位置を占めていました。さらに、抗ウイルス剤と分画のバイオテクノロジー実験もサポートしました。Kvant-1 の寿命中に追加されたものには、太陽電池アレイとSoforaおよびRapana の桁があります。

Kvant-1モジュールはTKS宇宙船をベースにしており、計画されていた「37K」型モジュールシリーズの最初の実験版であった。37Kモジュールは、機能サービスモジュール（FSM）とも呼ばれる、投棄可能なTKS-E型推進モジュールを特徴としていた。Kvant-1の制御システムは、NPO「Electropribor」（ウクライナ、ハリコフ）によって開発された。^[5]

サリュート6号およびサリュート7号宇宙ステーション（および一時的に取り付けられたTKS由来の宇宙ステーションモジュールであるコスモス1267、コスモス1443、コスモス1686 ）での以前のエンジニアリングテストの後、クヴァント1は宇宙飛行の歴史上初のモジュール式宇宙ステーションに半永久的に取り付けられた最初の宇宙ステーションモジュールになりました。^[3] クヴァント1はもともとサリュート7号宇宙ステーションにドッキングする予定でしたが、計画はミールへの打ち上げへと発展し、当初はソビエトのブランスペースシャトルに搭載することが検討されていましたが、最終的にはプロトンKロケットでミールに打ち上げられることに変更されました。

クヴァント宇宙船は、37K と名付けられたソ連の新しい宇宙ステーション モジュールの最初の使用例です。開発開始を認可する命令は、1979 年 9 月 17 日に発行されました。37K の基本設計は、前端にドッキング ポートを備えた直径 4.2 m の加圧シリンダーで構成されていました。独自の推進システムは装備されていませんでした。当初の認可は、さまざまな構成の 37K を合計 8 機対象としていました。

• サリュート7号宇宙ステーションの前方ポートにドッキングされる実験的な37KE 1機（キャンセルされたチェロメイTKS有人フェリーの余剰FGBモジュールをタグとして使用）。
• ミール用の 37KS モジュール 4 個。これらは、新しい軽量の FGO タグによってステーションに運ばれ、ドッキングされます。
• 3 つの 37KB モジュール。これらは、ブラン スペース シャトルのペイロード ベイに搭載されます。ベイに取り付けたままにすることも、(37KBI 構成に変更して) ブラン マニピュレータ アームを使用してミールまたはミール 2 宇宙ステーションにドッキングすることもできます。

37KEはクヴァントと命名され、天体物理学ペイロードを搭載していた。また、アルマース用に開発されたサリュート5Bデジタル飛行制御コンピュータとジャイロダインフライホイールオリエンテーションシステムも使用していた。モジュールが完成に近づくと、サリュート7号は多くの技術的問題に直面し、クヴァントはミールとのドッキングに再設定された。しかし、当時ミールは65度軌道に乗せる予定だったが、クヴァントはプロトン打ち上げロケットでそのような軌道に乗せるには800kgも重すぎた。1985年1月、ミールは51.6度軌道に変更され、1つの問題が解決した。しかし、今度はクヴァントをミールの後部ポートにドッキングさせる計画となり、プログレスタンカー宇宙船からミールの貯蔵タンクにロケット推進剤を導くための配管を追加する必要が生じた。これによって再び重量が増加し、FGBは高圧タンクと空の低圧タンクの推進剤負荷を60%に減らさざるを得なくなった。総打ち上げ重量は20,600～22,797キログラム（45,415～50,259ポンド）と報告されており、^{[3] [6]}クヴァント1は当時プロトンが打ち上げた最も重いペイロードだったとされており、打ち上げ機に特別なカスタム改造が必要だった。^[6]

クヴァント1号は、加圧された作業室2室、非加圧の実験室1室、望遠鏡へのアクセスやフィルムの交換・回収のための小さなエアロック1室から構成されていた。また、エレクトロン酸素発生器や空気中の二酸化炭素を除去する装置などの追加の生命維持システムも搭載されていた。^[3]

クヴァント1号に搭載された科学機器には以下のものが含まれていた: ^{[3] [6]}

• 4 つの機器を備えたレントゲンX線天文望遠鏡スイート:
  • TTM、コード化マスクイメージング分光計/広角カメラ（オランダ語/イギリス語）
  • ガスシンチレーション比例分光計Sirene 2 (ESA)
  • HEXE、高エネルギーX線実験（ドイツ語）
  • パルサーX-1、X線/ガンマ線（20-1300keV）検出器
• グラザール、紫外線望遠鏡
• 磁気分光計マリヤ
• スヴェトラーナ、電気泳動ユニット
• そして最後に、地球の電離層と磁気圏を調査するために1990年1月にモジュールの外側に設置されたArfa-Eです。

天文観測を可能にするため、クヴァント1号は、2つの地平線センサー、2つの恒星センサー、3つのスタートラッカー^[6]に加えて、ミール複合施設全体を極めて正確に指向できる6つのジャイロダインを搭載していた。ジャイロダインには電気が供給されていたため、ミール基部の制御スラスターに必要な姿勢制御推進剤の量も大幅に削減され、最初の2年間で15トンの推進剤が節約された。しかし、ジャイロダインには大量の電力が消費され、クヴァント1号モジュールの平均消費電力は6.90kWと推定された。^{[3] [6]}

クヴァント1号は当初、サリュート7号に打ち上げられドッキングされる予定だったが、遅延によりミールへの打ち上げを余儀なくされた。クヴァント1号には独自の推進システムがなかったため、ミールに到着するために、推進システムと電気システムを搭載した機能サービスモジュール（FSM）と結合し、宇宙タグとして機能することになった。FSMはTKS宇宙船から派生したもので、後にクヴァント2、クリスタル、スペクトル、プリローダの各モジュールの機能貨物ブロックの基礎となった。

クヴァント 1 号とその FSM は 1987 年 3 月 30 日に打ち上げられました。打ち上げ当時、ミール ステーションには EO-2 の乗組員がおり、彼らはすでにソユーズ TM-2宇宙船と前方ポートでドッキングしていました。4 月 9 日、クヴァント 1 号はミールの後部ポートとのソフト ドッキングを達成しました。しかし、クヴァント 1 号はハード ドッキングを達成できなかったため、2 つの宇宙船は緩くしか接続されていませんでした。この構成では、ミールは自らの方向を変えることができず、損傷が発生することになります。

EO-2の乗組員は、問題を調査するために4月11日に緊急船外活動を行った。乗組員は、プログレス28が残したと思われるゴミ袋と思われる破片を発見した。それを除去した後、クヴァント1は同日、ようやくステーションとのハードドッキングに成功した。クヴァント1モジュールの不要になった推進力を収容していたクヴァントFSMは、4月12日にようやく投棄され、クヴァント1の後部ドッキングポートが露出した。^[3]

クヴァントFSMのハードドッキングと投棄がようやく達成された後、クヴァント1の搭載システムのテストは4月末まで実施された。5月は、医療実験や地球資源の写真撮影など、電力をほとんど必要としない活動のために電力拡張の準備に費やされた。非常に必要とされていた追加電力があれば、数日間続く溶解を行うために使用されるコルンド1-M窯や、天文観測に必要なクヴァント1のジャイロダインへの電力供給などの実験が可能になる。このため、クヴァントは収納された太陽電池パネルを搭載しており、6月12日の船外活動中にミールベースブロックに取り付けられた。^[3]

クヴァント1号の試験が終了し、追加の太陽電池パネルが設置され、クヴァントのジャイロダインが利用可能になったことで、ミール宇宙ステーションの建設における大きな一歩が踏み出された。クヴァント1号に搭載されたX線望遠鏡は、大マゼラン雲の超新星SN1987Aを研究するのに最適な位置にあった。この超新星の光は1987年5月に地球に到達した。ミールに搭乗した宇宙飛行士は、1987年6月から9月にかけて115回のセッションで爆発する星を調査することができた。^[3]

1991 年 1 月、太陽電池パネルを支えるための支持構造がクヴァント 1 に設置されました。1991 年 7 月、乗組員は 4 回の船外活動でソフォラ桁を建設しました。ソフォラ桁は、新しい建設技術をテストし、推進装置を搭載し、ステーションの外で実験を行う場所として機能するように設計されました。1992 年 9 月、乗組員はソフォラ桁の端に VDU 推進装置を設置しました。これは、プログレス M-14によって以前に運ばれていました。VDU は、ステーションの姿勢制御機能を向上させるように設計されていました。当時 6 年経過していた VDU 推進装置は、1998 年 4 月にプログレス M-38 によって運ばれた新しい装置にようやく交換されました。

1993 年 9 月、2 回の EVA 中に Kvant-1 にラパナ桁が建設されました。ラパナ桁は、ミール 2 宇宙ステーションの桁組み立て実験をテストするために設計されました。その後、ラパナ桁で外部実験も行われました。1996 年 6 月、ラパナ桁は EVA 中に延長されました。

1995年5月22日、クリスタルの太陽電池パネルの1つがクヴァント1に再配置されました。1996年5月、ミールドッキングモジュールとともに運ばれたミール協同太陽電池アレイがクヴァント1に配置されました。1997年11月、クヴァント1に取り付けられていたクリスタルの古い太陽電池パネルは処分され、ドッキングモジュールとともに運ばれた全ロシア製の太陽電池アレイが代わりに取り付けられました。

1997年2月23日、クヴァント1号モジュールの予備の固体燃料酸素ボンベが火災を起こした。 ^[7]火災により溶けた金属が噴き出し、乗組員は宇宙ステーションの船体を溶かしてしまうのではないかと懸念した。^[8]煙がステーション内に充満し、乗組員は呼吸を続けるために呼吸器を装着したが、呼吸器の中には故障していて酸素を供給しないものもあった。14分間燃え、消火器3本を使い果たした後、火は消えた。^{[8] [9]}火が消えた後も煙は45分間濃く残っていた。呼吸器の酸素がなくなり煙が晴れ始めると、乗組員はフィルターマスクの使用に切り替えた。^{[8] [10]}

• ロシアの宇宙ウェブ
• 宇宙百科事典
• グンターの宇宙ページ - Kvant-1 に関する情報