発射台

発射台は、ロケット推進ミサイルまたは宇宙船を垂直に打ち上げる地上施設である。 ^[1]発射台という用語は、中央発射プラットフォーム（移動式発射プラットフォーム）だけを指す場合と、複合施設全体（発射複合施設）を指す場合がある。複合施設全体には、車両を物理的に支持する発射台または発射プラットフォーム、アンビリカルケーブルを備えたサービス構造物、および推進剤、極低温流体、電力、通信、遠隔測定、ロケットの組み立て、^{[本文では未検証]}ペイロード処理、^{[本文では未検証]}推進剤およびガスの貯蔵施設、機器、アクセス道路、排水を提供するために必要なインフラストラクチャが含まれる。

ほとんどの発射台には、宇宙船の組み立て、検査、保守、および宇宙船へのアクセス (乗組員の搭乗を含む) を可能にするための 1 つ以上のアクセス プラットフォームを提供する固定サービス構造が含まれています。発射台には、ロケットの排気ガスの高熱が宇宙船や発射台構造に損傷を与えないようにするための炎偏向構造が含まれている場合があり、大量の水を噴霧する消音システムも採用されています。また、発射台は避雷器で保護されている場合もあります。宇宙港には通常、複数の発射施設とその他のサポート インフラストラクチャが含まれています。

発射台は、ミサイル発射施設（またはミサイルサイロ、ミサイル複合施設）とは異なります。ミサイル発射施設もミサイルを垂直に発射しますが、敵の攻撃に対する防御を強化するために地下に設置されます。

液体燃料ロケットの発射施設には、多くの場合、発射前にロケットに燃料を充填するための推進剤タンクや配管など、大規模な地上支援設備が備わっています。極低温推進剤(液体酸素酸化剤、液体水素または液体メタン燃料) は、ロケットが打ち上げを待つ間、発射シーケンス (カウントダウン)中に継続的に補充 (つまり、蒸発した燃料を補充) する必要があります。これは、複雑なシーケンスが問題解決のための計画的または計画外の停止によって中断される可能性があるため、特に重要になります。

ほとんどのロケットは、点火後、エンジンが最大推力に達するまで数秒間、支えられ、押さえつけられる必要がある。ロケットは通常、押さえアームまたは爆発ボルトによって発射台に保持される。ロケットが安定して飛行準備が整った時点で、押さえアームまたは爆発ボルトが作動し、発射台とのすべての接続部分が解放される。^[2]

花火やロケット発射装置など、現代のロケットの先駆けとなるものは、通常、専用の発射台を必要としませんでした。これは、比較的持ち運びやすいサイズと、ケースがストレスに耐えるのに十分な強度を持っていたことが一因です。液体燃料ロケットの最初の発射台の 1 つは、 1926 年に開始されたロバート H. ゴダードの一連の発射試験にちなんでゴダード ロケット発射場と名付けられましたが、マサチューセッツ州の田舎の空き地に設置されたマウントで構成されていました。マウントは、ロケットに供給される一連のガソリンと液体酸素のラインを備えたフレームで構成されていました。

1930年代になってようやくロケットのサイズと強度が大きくなり、専用の発射施設が必要になった。ドイツのロケット発射協会は1930年に資金援助を要請し、農場からベルリンのロケット発射場（ドイツ語：Raketenflugplatz Berlin ）への移転を許可された。この発射場は弾薬置き場を再利用したものである。^[3]

1932年、クンメルスドルフに液体燃料ロケットの試験台が建設され、その後、アグリガットシリーズの弾道ミサイルの初期設計が開発された。この場所では、ロケット開発における最初の犠牲者が出た。ワームケ博士と助手2人が死亡し、もう1人の助手が負傷した。燃焼前に90%の過酸化水素とアルコールを混合する実験中に、燃料タンクが爆発した。 ^{[4] : 35  [5] : 52–53}

1937年5月、ドルンベルガーとスタッフの大半は、より広いスペースと機密性を提供してくれるバルト海沿岸のウーゼドム島のペーネミュンデ陸軍研究所へ移った。ティール博士とスタッフも1940年夏に後を追った。ペンネミュンデの試験スタンドVIは、クンマースドルフの大型試験スタンドの正確なレプリカであった。 ^{[4] : 56, 60  [5] : 57}ここでV-2ロケットが開発された。試験スタンドVIIはペーネミュンデ飛行場の主要試験施設で、最大200トンの推力を持つロケットモーターを静的に発射することができた。

宇宙開発競争が続く中、そしてその後の数十年間、発射台はますます複雑になっていった。エンジンのテストやロケットの打ち上げ中に大量の排気ガスが排出される場所では、周囲の発射台の損傷を軽減し、排気を誘導するために火炎デフレクターが実装されるかもしれない。これは再利用可能なロケットでは、打ち上げの効率を高めながら改修にかかる時間を最小限に抑えるために 特に重要である。

発射台の建設は、さまざまな地理的要因やロジスティックス要因を考慮した場所の選定から始まる。地球の自転を利用して打ち上げの比推力を高めるには、海岸沿い、特に東側に海がある場所に発射台を設置するのが有利な場合が多い。ソ連やフランスの宇宙計画のような宇宙計画では、この余裕がないため、バイコヌール宇宙基地やギアナ宇宙センターなど、主要領土外の施設を利用して打ち上げを行うこともある。この配置により、安全な軌道経路も確保でき、上昇中の人口密集地域へのリスクを最小限に抑えることができる。^[6]

発射場はそれぞれ異なりますが、宇宙船が発射台に到着する手段によって、いくつかの大まかなタイプに分類できます。 ^[要出典]

• 水平統合型ロケットは、尾部を前方に向けて水平に輸送起立式発射台で発射場まで移動し、その後、炎ダクト上で垂直位置まで持ち上げられる。例としては、ソユーズ、プロトン、N1、エネルギアなど、ソビエトの大型ロケットがすべて挙げられる。この方法は、 SpaceXやエレクトロンの打ち上げロケットでも使用されている。
• サイロ発射ロケットはミサイルサイロ内で組み立てられます。この方法は、ロケット発射の力を封じ込めることができるサイロを建設することが困難で費用がかかることから、改造された ICBM でのみ使用されます。
• 垂直統合型ロケットは、移動式発射プラットフォーム（MLP）上の別の格納庫で組み立てることができる。MLPには臍の緒構造が含まれており、クローラートランスポーターと呼ばれる大型車両で発射場まで運ばれる。ケネディ宇宙センターの発射施設39は、この方法を使用する施設の例である。^{[7]同様のシステムが、}ギアナ宇宙センターのELA-3でアリアネ5ロケットの打ち上げに使用されている。
• 垂直に組み立てられたロケットは、統合ビルから発射エリアまで走る 2 本の平行な標準軌鉄道線路上に設置された移動式発射プラットフォームで輸送することもできます。このシステムは、アトラス Vおよび将来のバルカンで使用されています。
• SLC-6とSLC-37では、ロケットは発射台で組み立てられる。発射台とガントリーは、風雨からロケットを保護するため、また軍事機密のため、窓のないレールに取り付けられた建物で囲まれている。発射前に^[8] 、建物は移動される。この方法は、鹿児島のMVでも使用されている。
• 旧シー・ローンチ・サービスは、改造された自走式石油掘削プラットフォーム「オーシャン・オデッセイ」を使用して、ゼニット3SLロケットを赤道まで水平に輸送し、その後、浮体式発射プラットフォームから静止トランスファー軌道に打ち上げました。

サービス構造は、組み立てと保守を容易にするために発射台上に構築される鉄骨フレームまたはタワーです。

アンビリカル タワーには通常、メンテナンスや乗組員のアクセスを可能にするエレベーターも備わっています。ロケットのモーターが点火される直前に、タワーと機体間のすべての接続が切断され、これらの接続が通過するブリッジは、構造物や機体への損傷を防ぐためにすぐに切り離されます。^{[引用が必要]}

火炎デフレクター、火炎ダイバーター、または火炎トレンチは、ロケットエンジンやその他の推進システムによって生成された炎、熱、および排気ガスの方向を変えたり分散させたりするために設計された構造物または装置です。 ^[9]ロケットの打ち上げによって生成された推力と、打ち上げ時に発生する音により、発射台や整備構造物、さらには打ち上げ車両が損傷する可能性があります。^[10]ダイバーターの主な目的は、炎が機器、インフラストラクチャ、または周囲の環境に損傷を与えないようにすることです。火炎ダイバーターは、エンジンのテスト中や車両の打ち上げ中に大量の排気ガスが排出されるロケット打ち上げ場やテストスタンドで見つけることができます。

大型ロケットの打ち上げ場には、ロケット打ち上げ時に発生する音響エネルギーを吸収または偏向させるための消音システムが備えられていることが多い。エンジンの排気ガスが音速を超えると周囲の空気と衝突して衝撃波が発生し、騒音レベルは200デシベルに近づく。このエネルギーは発射台や発射台の表面で反射され、打ち上げ機、ペイロード、乗組員に損傷を与える可能性がある。例えば、ペイロードの完全性に対する最大許容総合音響パワーレベル（OASPL）は約145デシベルである。^[11]音は、打ち上げ時に発射台と発射台全体に広がる大量の水によって消散される。^{[12] [13]}

水を使った音響抑制システムは発射台でよく見られる。発射台の下の排気煙と発射台上部の領域に大量の水を注入することで音響エネルギーの低減を図る。火炎デフレクターまたは火炎溝はロケットの排気を発射台から遠ざけるように設計されているが、音響エネルギーも遠ざけるよう設計されている。^{[12] [14]}

液体水素を推進剤として使用するロケットでは、水素燃焼システム（HBOI）（放射状外向き点火装置（ROFI）とも呼ばれる）を利用して、エンジン始動前に機体の後部エンジン領域に自由気体水素（GH2）が蓄積するのを防ぐことができます。エンジン始動時に後部に過剰な水素があると、過圧爆風が発生し、打ち上げ機と周囲の発射台構造に損傷を与える可能性があります。^[15]

スペースXの打ち上げシーケンスには、打ち上げ前にエンジンの完全点火とシステムチェックを可能にする発射台のホールドダウン機能が含まれています。第1段エンジンが始動した後、すべての推進システムと車両システムが正常に動作していることが確認されるまで、発射台は保持され、飛行のために解放されません。同様のホールドダウンシステムは、サターンV ^[16]やスペースシャトルなどの打ち上げ車両で使用されています。異常な状態が検出されると、自動的に安全なシャットダウンと推進剤の排出が行われます。^[17]打ち上げ日の前に、スペースXはテストサイクルを完了することがあり、3.5秒の第1段エンジンの静的燃焼で終了します。^{[18] [19]}

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