有人金星フライバイ

有人金星フライバイ計画は、1967年から1968年にかけてNASAが提案したもので、重力アシストを利用して地球への帰還時間を短縮し、1973年から1974年にかけてアポロから派生した宇宙船で3人の宇宙飛行士を金星へのフライバイミッションに送り込むという計画だった。

1960年代半ば、NASAはアポロ応用計画の一環として、アポロ計画から派生したハードウェアを使用して「3人乗りの金星フライバイ」^[1]を検討した。1970年代にはいくつかのミッションプロファイルが打ち上げに向けて検討されたが^[2]、1973年のミッションが最も真剣に検討され、最もよく文書化されたものと思われる。打ち上げは1973年10月31日に行われ、1974年3月3日に金星フライバイが行われ、1974年12月1日に地球に帰還する予定であった。

提案されたミッションは、サターン V を使って3 人の宇宙飛行士を金星を越える飛行に送り、約 1 年間続く予定だった。S -IVBステージは、スカイラブの当初の設計に似た「ウェット ワークショップ」になるはずだった。このコンセプトでは、燃料タンクの内部は居住区と、それほど大きな容積を取らないさまざまな機器で満たされる。その後、S-IVB には通常どおり推進剤が充填され、金星に向かう途中で宇宙船を加速するために使用される。燃焼が完了すると、残りの推進剤は宇宙に放出され、その後、大きな燃料タンクは居住空間として使用され、小さな酸素タンクは廃棄物の保管に使用される。

あまり多くのスペースを取らずに水素タンクに搭載できる機器の量には限りがあり、他の部品は液体水素に浸すと壊れてしまう。この機器は代わりに、S-IVBとアポロ司令・機械船（CSM）の間の段間領域、スペースクラフト-LM アダプター（SLA）に配置され、通常は月面ミッションでアポロ月着陸船を保持する。この領域の利用可能なスペースを最大化するために、 CSMのサービス推進システムエンジンは、2つのLM降下推進システムエンジンに置き換えられた。これらはエンジンベルがはるかに小さく、SLA領域の端まで伸びるのではなく、サービスモジュール内に収まる。これにより、単一のエンジンが故障した場合の冗長性も確保された。これらのエンジンは、飛行中のコース修正と地球再突入のためのブレーキングバーンの両方を担当することになっていた。

アポロ月面ミッションとは異なり、CSM は、 S-IVB ステージの転置およびドッキング操作を、地球周回軌道を離れる噴射の後ではなく、その前に実行します。つまり、宇宙飛行士は「目玉が飛び出る」ような飛行をすることになり、エンジンの推力によって座席に押し込まれるのではなく、座席から押し出されることになります。これが必要なのは、S-IVB の故障後に CSM が地球に戻るために中止噴射できる時間が短いため、地球の周りのパーキング軌道を離れて金星に飛ぶ前に、すべての宇宙船システムを作動させてチェックする必要があったためです。

金星フライバイの前段階として、S-IVBの「ウェットワークショップ」と基本的なドッキングアダプターを搭載した最初の軌道テスト飛行と、S-IVBを地球の周りのほぼ静止軌道に乗せる1年間のテスト飛行が含まれる予定だ。

このミッションでは以下の項目を測定します。

• 高度、緯度、時間の関数としての金星の大気の密度、温度、圧力。
• 惑星の表面とその特性の定義。
• 低層大気と惑星表面の化学組成。
• 電波反射率や電子密度、雲層の特性などの電離層データ。
• 光学天文学–地球の大気圏上の紫外線と赤外線を測定し、水素の空間分布の決定に役立てます。
• 太陽天文学– 太陽スペクトルの紫外線、X 線、および赤外線の測定と太陽現象の宇宙監視。
• 電波およびレーダー天文学 - 電波天空の明るさを測り、太陽、恒星、惑星の電波放射を調査するための電波観測、金星と水星の表面のレーダー測定
• X 線天文学- 銀河系内の新しい X 線源を特定し、以前に特定された源に関する追加情報を取得するための測定。
• 粒子放射線、磁場、流星体など、地球-金星間の惑星間環境に関するデータ。
• 金星フライバイの約 2 週間後に金星と惑星の相互一直線上に並んだ水星に関するデータ。[説明^が必要]

このミッションは、フェーズ A から C まで指定された 2 回の開発飛行と 1 回の製造飛行のシリーズで実行される予定でした。

計画のフェーズ A では、サターン V で「ウェット ワークショップ」S-IVB と標準ブロック IIアポロ CSM を軌道に打ち上げる予定でした。乗組員はSLAパネルを吹き飛ばして CSM を S-IVB から切り離し、月面飛行で実行されたのと同様の転置およびドッキング操作を実行して、S-IVB の前面に取り付けられたドッキング モジュールとドッキングします。オプションで、S-IVB エンジンを使用して高軌道に打ち上げ、残りの推進剤を宇宙に放出して S-IVB 燃料タンクに入り、数週間実験を行うこともできます。S-IVB を宇宙飛行士の長期居住地として使用することを評価した後、CSM を S-IVB から切り離して地球に帰還します。

フェーズ B では、高軌道での長期ミッションで金星フライバイ宇宙船をテストします。サターン V は、長期宇宙飛行用に設計されたブロック III CSM と、実際の金星フライバイに必要な環境サポート モジュールを備えた改良型 S-IVB を打ち上げ、転置およびドッキング操作の後、S-IVB エンジンが宇宙船を地球の周囲約 25,000 マイルの高度の円軌道に運びます。この高度は、地球の放射線帯を避けながら、宇宙船を金星への旅行と同様の環境にさらすのに十分な高さですが、緊急時には宇宙飛行士が CSM を使用して数時間で帰還できるほど地球に近い高度です。

燃料電池を1年間稼働させるには大量の燃料が必要となるため、電力はスカイラブで使用されているものと同様の太陽電池パネルによって供給されることになるだろう。同様に、月面飛行で電力を供給するために使用されていたSMの燃料電池は、打ち上げと再突入の期間中に十分な電力を供給するバッテリーに置き換えられるだろう。^[要出典]

フェーズCは実際のフライバイであり、ブロックIV CSMと金星フライバイS-IVBの最新バージョンを使用し、地球との通信用の大型無線アンテナと、フライバイの直前に放出されて金星の大気圏に突入する2つ以上の小型探査機を搭載する。^{[3] [4] [5] [6] [7]}ブロックIV CSMには、サービス推進システムエンジンの代わりにLMエンジン、燃料電池の代わりにバッテリー、および地球との長距離通信と月軌道からの帰還に比べて帰還軌道に必要なより高い再突入速度をサポートするためのその他の改造が施されている。

フェーズ C ミッションは、金星に到達するために必要な速度と、その結果としてのミッションの期間が最も短い、1973 年 10 月下旬または 11 月上旬の打ち上げが計画されていました。宇宙船を点検するために地球の駐機軌道に短時間滞在した後、乗組員は金星に向かうはずでした。金星横断噴射燃焼中に大きな問題が発生した場合、CSM を S-IVB から切り離し、SM エンジンを使用して燃焼で得られた速度の大部分を打ち消すのに約 1 時間かかります。これにより、宇宙船は高度に楕円形の軌道に乗せられ、通常は 2、3 日後に地球に再突入します。その時間枠を超えると、SM エンジンには、SM バッテリーの電力がなくなる前に CSM を地球に戻すのに十分な推進剤がありません。その時点で、文字通り「金星か破滅か」になります。

S-IVB の燃焼が成功した後、探査機は約 4 か月後に金星の表面から約 3,000 マイルを通過します。フライバイの速度が非常に速いため、乗組員は惑星の詳細な調査に数時間しかかけられませんでした。この時点で、1 台以上のロボット探査機着陸機がメインの探査機から分離され、金星に着陸します。

ミッションの残りの期間中、乗組員は太陽と水星を0.3天文単位以内に接近させ、天文学的な研究を行う予定だった。

1971年から1974年にかけてソ連が計画した火星探査機TMKの1つのバリエーションでは、帰還の旅で金星を通過することになっており、火星と金星を意味する「MAVR」（MArs - VeneRa）というコード名が付けられた。 ^{[8]しかし、このミッションの打ち上げに必要な}N1ロケットが成功しなかった ため、TMKプログラムは中止された。

• 金星の植民地化
• 高高度金星運用コンセプト
• クロッコの多惑星軌道
• 火星への有人ミッション
• TMK （ソ連のフライバイ計画）
• インスピレーション・マーズ- 金星を含む可能性があった火星フライバイの計画は失敗に終わった

• 人類の金星探査建築研究
• 有人金星周回ミッション
• NASA 技術覚書 - 有人金星周回ミッション
• ポートリー、デビッド・SF（2012年5月31日）。「有人単独打ち上げ金星フライバイ（1967年）（代替有人金星フライバイミッションの概要）」。Beyond Apollo Blog @ Wired.com 。2016年9月9日閲覧。
• オービター宇宙飛行シミュレーターを使用してシミュレーションされたミッションの YouTube ビデオ
• 有人金星フライバイ: アポロのヘイルメリーパス、Failed Steps: The Space Race As It Might Have Been ブログの記事。