ボイラープレート（宇宙飛行）

ボイラープレート宇宙船は、質量シミュレータとも呼ばれ、ロケット打ち上げ機のさまざまな構成と基本的なサイズ、負荷、および取り扱い特性をテストするために使用される非機能的な宇宙船またはペイロードです。完全なシステムを開発する（設計、テスト、再設計、および打ち上げ）よりも、複数のフルスケールの非機能的なボイラープレート宇宙船を構築する方がはるかに安価です。このように、ボイラープレート宇宙船を使用すると、最終プロジェクトの詳細な契約が交渉されている間に、最先端の航空宇宙プロジェクトのコンポーネントと側面をテストできます。これらのテストは、宇宙船と打ち上げ機の結合、緊急時のアクセスと退出、メンテナンスサポート活動、およびさまざまな輸送プロセスの手順を開発するために使用される場合があります。

ボイラープレート宇宙船は、有人宇宙船の試験に最もよく使用されます。たとえば、1960 年代初頭、NASA は、サターン Iロケットにボイラープレートアポロ宇宙船を、アトラスロケットにボイラープレート マーキュリー宇宙船(ビッグ ジョー 1など) を搭載して多くの試験を実施しました。エンジンのないスペース シャトルエンタープライズは、打ち上げスタックの組み立てと発射台への輸送を試験するためのボイラープレートとして使用されました。NASA の現在は中止されたコンステレーション プログラムと進行中のアルテミス プログラムでは、さまざまな試験にボイラープレートオリオン宇宙船が使用されました。

マーキュリーボイラープレートは、マクドネル航空機会社がマーキュリー宇宙船を建造する前に、NASAラングレー研究センターの技術者によって「社内」で製造されました。ボイラープレートカプセルは、宇宙船の回収システム、脱出塔、ロケットモーターをテストするために設計され使用されました。正式なテストは、ラングレーのテストパッドとワロップス島のリトルジョーロケットを使用して行われました。^{[1] [2]}

ボイラープレートという用語は、試験品/モックアップの構築にボイラープレート 鋼^[3]を使用したことに由来しています。歴史的には、リトルジョーシリーズの7つの打ち上げロケットの開発中、実際のボイラープレートカプセルは1つしかなく、その円錐部分がノーフォーク海軍造船所で鋼で作られたため、そのように呼ばれていました。このカプセルはビーチアボートテストで使用され、その後LJ1A飛行で使用されました。しかし、その後、この用語はすべてのプロトタイプカプセル（それ自体が軌道カプセルとほぼ同じくらい複雑でした）に使用されるようになりました。他のカプセルはボイラープレートで作られていなかったため、この使用法は技術的に間違っていましたが、ボイラープレートという用語は事実上一般化されていました。^[要出典]

セクションソース。^{[4] [5]}

• 1959年7月22日 - マーキュリーのボイラープレートに機能的な脱出タワーを取り付けた初の発射台脱出飛行テストに成功。
• 1959 年 7 月 28 日 - リトル ジョー テスト ロケットとグランド セントラルの緊急脱出ロケット/脱出タワーからの音圧レベルと振動を測定するための計器を備えたマーキュリー ボイラープレート。
• 1959年9月9日 - ビッグジョーアトラスボイラープレートマーキュリー（BJ-1）がケープカナベラルから打ち上げられ、飛行に成功した。このテスト飛行は、熱シールドの性能とボイラープレートへの熱伝達を判定し、南大西洋への再突入時のボイラープレートの飛行力学を観察し、カプセルの浮上と回収システムの手順を実行して評価し、カプセルとロケットの全体的な特性とシステム制御を評価することを目的としていた。^[6]
• 1960年5月9日 -発射脱出システムを備えたビーチアボートテストが成功しました。
• 1961年2月25日 - 衝撃スカート、ストラップ、ケーブル、熱シールドを装備したマーキュリーボイラープレート宇宙船の落下試験に成功。^[7]
• 1961年3月24日 -マーキュリー・レッドストーンBD（MR-3）の打ち上げが成功し、高度181km（112マイル）に到達。初の弾道飛行無人飛行となった。^[7]

ジェミニボイラープレートには、BP-1、2、3、3A、4、5、201の7つの名前が付けられていました。 ^[8] ボイラープレート3Aには機能的なドアがあり、防水性、浮遊カラー、脱出手順のテストなど多目的に使用されました。^[要出典]他のボイラープレートは、FA-1A、MSC 312、MSC 313、MSC-307と指定されました。^[8]

NASAは様々なアポロの定型文を作成した。^[9]

アポロの定型コマンドモジュールは、発射脱出システム(LES) の投棄タワーロケットと手順の テストに使用されました。

• BP-6発射台からの発射中止テスト 1 – 発射台からの LES 発射台中止テスト。写真付き。^{[引用が必要]}
• BP-23Aパッドアボートテスト 2 – ブロック I CM 付近の LES パッドアボートテスト。写真付き。^{[引用が必要]}
• BP-23ミッションA-002テスト飛行 - カナードのLESテスト、1964年10月29日～11月5日。^[10]
• BP-27とLES-015 – 動的試験。^[11]

• BP-1 – 水衝撃試験^[11]
• BP-2 – 浮選試験貯蔵庫^[11]
• BP-3 – パラシュートテスト^[11]
• BP-6、-6B、PA-1、後のパラシュート落下試験機^[11]、およびホワイトサンズミサイル実験場での発射脱出システムの発射台脱出性能を実証するためのLES発射台脱出飛行試験。^[12]
• BP-9はAS-105（SA-10）試験飛行ミッション、微小隕石動力試験を実施。回収されず。^[11]
• BP-12のミッションA-001試験飛行。現在はカリフォルニア州ダウニーの元NASA施設^[10]にあり、ホワイトサンズミサイル実験場でLES遷音速飛行中止性能を試験する。^[12]
• BP-13はAS-101（SA-6）ミッションの試験飛行を行ったが回収されず。^[11]
• 1964年10月22日から29日にかけて行われた環境制御システムのテストを含むBP-14 ^[10]は、コマンドモジュール14、サービスモジュール3、打ち上げ脱出システム14、およびサターン打ち上げアダプターで構成されていました。^[11]
• BP-15はAS-102（SA-7）ミッションの試験飛行を行ったが回収されず。^[11]
• BP-16のミッションAS-103（SA-9）テスト飛行、別のマイクロメテオロイドテスト、回収されず。^[11]
• BP-19A – VHFアンテナ、パラシュート落下試験機。^[11]現在はコロンビア記念宇宙センター（旧NASA施設、カリフォルニア州ダウニー）^{[13]に保管されている。}
• BP-22ミッションA-003試験飛行。ボイラープレートはテキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センターに展示されている^[14]
• BP-23 – ホワイトサンズミサイル実験場でのLES高動圧飛行中止性能試験。^[12]
• BP-23A – ホワイトサンズミサイル実験場で行われた、カナード、BPC、および主要なシーケンス変更によるLESパッドアボート飛行性能テスト。^[12]現在はアラバマ州ハンツビルの米国宇宙ロケットセンターでSA -500Dとともに展示されている。^[11]
• BP-25コマンドモジュール（CM） – フォートワース交通博物館での水中回収テスト^[11]（BP-25の写真を参照）
• BP-26ミッションAS-104（SA-8）テスト飛行 - もう一つの微小隕石テスト。^[11]
• BP-27コマンドおよびサービスモジュールとLES-16 – スタックとエンジンジンバルテスト。^{[11]現在、}アラバマ州ハンツビルの米国宇宙ロケットセンターの 垂直サターンVの上に展示されています。^[15]
• BP-28A – 衝撃試験^[11]
• BP-29 –カリフォルニア州ダウニーでの直立落下試験、1964年10月30日、アリゾナ州バリンジャークレーターで展示中。^{[10] [11]}
• BP-30 – スイングアームテスト。現在ケネディ宇宙センターのアポロ/サターンVセンターに展示されている。^[11]

BP-1101Aは、宇宙船の回収装置と手順を開発するための数多くのテストに使用されました。具体的には、1101Aは、アポロが水に逆さまに着水したときに、直立手順の一部としてエアバッグをテストしました。バッグが膨張するシーケンスにより、カプセルは回転し、直立しました。^[16]

このマクドネルのボイラープレートは現在、スミソニアン博物館からコロラド州デンバーのウィングス・オーバー・ザ・ロッキーズ航空宇宙博物館^[17]に貸し出されている。BP-1101Aの外側にはAP.5の塗装が施されている。2006年に内部を検査したところ、大きく重い鋼鉄のインゴットが見つかった。^[18] さらなる調査の後、2007年6月に新しい塗装が施された。

BP-1102 は、最初の月面着陸ミッションであるアポロ 11 号の乗組員を含む、すべてのアポロ飛行の水上脱出訓練装置として使用されました。また、内部コンポーネントの模型にも使用され、宇宙飛行士が宇宙船からの日常的な脱出や緊急脱出を練習するために使用されました。^{[引用が必要]}

その後、再び改造され、内部はアポロ/ソユーズまたは提案された5人乗りスカイラブ救助機として構成されるように設定された。この2つの改造により、宇宙飛行士はこれらの特別ミッションの訓練を受けることができた。1977年に最終的にNASAからスミソニアン博物館に移管され、現在はウドバー・ハジー・センターに、歴史的なミッションの最後にコロンビア（アポロ11号司令船）に取り付けられた浮輪とバッグとともに展示されている。 ^[19]

BP-1210は着陸・回復訓練や浮遊装置の試験に使用された。スタッフォード航空宇宙博物館の外に展示されている。^[20]

このシリーズの設計の目的は、アポロ 司令船の重量やその他の外部物理的特性をシミュレートすることだった。これらのプロトタイプは、実験室の水槽と海洋テストの両方で9000ポンドの範囲にあった。実験では、浮力カラー、カラーの取り付け、浮力特性をテストした。海軍は、海洋カラーの取り付けと船上回収手順について回収要員を訓練した。これらのボイラープレートに内部機器が搭載されていることはほとんどなかった。^[21] BP-1220の写真を参照。

BP-1224 は、非金属材料の選択と適用に関する設計上の決定をテストするためのコンポーネントレベルの可燃性テスト プログラムでした。コマンドおよびサービス モジュール 2TV-1 および 101 との定型構成の比較は、ノース アメリカンによって実行されました。NASA の検討委員会は、1,000 回を超えるテストを実行した後、1967 年 2 月 5 日に、定型構成が妥当な「最悪のケース」の構成であると決定しました。^[22] BP-1224 の写真セットを参照してください。

このテストカプセルに関する詳細は明らかではないが、おそらく1969年初頭にアゾレス諸島とビスケー湾の間のどこかの海上で行方不明となり、1969年6月にジブラルタル沖でソ連の漁船アパティット（おそらくソ連のスパイ船に偽装したもので、冷戦中にはよく行われていた）によって回収され、^{[23] [24] [25] [26]}ソ連のムルマンスク港に移送され、 1970年9月にUSCGCサウスウインドによって米国に返還された。^{[27]現在は}タイムカプセルとしてミシガン州グランドラピッズに保管されている。^{[28] [29] BP-1227の写真を参照。このカプセルについて確かなことは、1970年9月初旬にUSCG}サウスウインドがムルマンスクを訪問した際に米国に返還され、バージニア州ノーフォークの海軍航空基地に返却された ということだけである。1976 年 4 月に所有権がスミソニアン博物館に移譲され、タイム カプセルとしてミシガン州グランド ラピッズに持ち込まれるまで、そこにありました。米国海軍と米国沿岸警備隊の 2 つの公式情報筋は、どちらも、回収手順の訓練中の ARRS (航空宇宙救助回収飛行隊) 部隊によって紛失されたと述べています。返還に関する当時の報告では、NASA のスポークスマンが次のように語っています。「NASA​​ が確認できる範囲では、この物体は海軍が 2 年前に紛失したものです。」

アポロ8号では、飛行の準備ができていなかった月着陸船（LM）の正確な重量とバランスをシミュレートするために、月着陸船のボイラープレート、つまりLMテスト物品が打ち上げられました。

スペースシャトル計画の一環として、シャトルミッション中に行われる手順、インフラストラクチャ、およびその他の要素の重要なテストを行うために、さまざまな材料を使用して多数のボイラープレート車両が製造されました。

1977年、マーシャル宇宙飛行センター（MSFC）は、道路のクリアランスやクレーン機能など、スペースシャトルを支えるために必要なインフラストラクチャのさまざまな要素の適合性確認活動や、MSFCとケネディ宇宙センターの両方でプログラムの一部として使用されるさまざまな建物や構造物のテストに使用するために、鋼鉄と木材で作られたシンプルなオービターのモックアップを製作しました。モックアップは実際のオービターとほぼ同じサイズ、形状、重量になるように設計されており、はるかに高価で繊細なプロトタイプオービターであるエンタープライズを使用せずにこれらの初期テストを実施できました。 [ ^{30]テスト品として使用された後、モックアップは1983年まで保管され、その後、}東京で展示される前に、実際のオービターにさらに似せて改修および修正されました。^[31]

構造試験体は、飛行全体をシミュレートするための初期振動試験で使用することを目的とした試験機として製造された。^[32] STAは、基本的に完全なオービター機体として製造されたが、乗員室のモックアップが搭載され、断熱材は前部胴体にのみ取り付けられていた。^[33] STAのシミュレーション試験は、1978年2月のロールアウト後11か月にわたって実施された。当時は、プロトタイプのオービターであるエンタープライズを完全な飛行準備完了モデルに改造する予定だったが、この作業にかかる費用と、エンタープライズのロールアウトから最初の運用オービターであるコロンビアの最終的な製造までの間に行われた多くの設計変更により、STAを飛行モデルにアップグレードすることが決定された。これは、1979年1月のSTA試験の終了後に始まり、完成したオービターはチャレンジャーと名付けられ、1982年6月にロールアウトされた。 ^[32]

1977 年 1 月、プロトタイプの オービター エンタープライズは、カリフォルニア州のエドワーズ空軍基地に引き渡され、全体的なテスト プログラムが開始されました。このテスト プログラムには、オービターとそのシステム、宇宙船を安全に打ち上げ、飛行、着陸させるために必要な設備と手順の飛行テスト、適合性チェック、手順テストが含まれます。1977 年、エンタープライズは、アプローチおよび着陸テストプログラムと呼ばれるテストに使用されました。このテスト プログラムには、オービターをシャトル キャリア エアクラフト(改造されたボーイング 747)に結合して、オービターと SCA の組み合わせの地上走行と飛行特性をテストすることが含まれていました。このテストには、エンタープライズ自体に電源を入れて乗員を乗せ、飛行中の乗員手順システムをテストする組み合わせの飛行、および最後に、エンタープライズが高度で SCA から切り離されて単独で着陸し、オービター自体の飛行特性と操縦特性をテストする、いわゆる「フリー フライト」の 5 回のセットが含まれていました。^[34]

1978年3月、ALT計画中の飛行試験に使用された後、エンタープライズはアラバマ州ハンツビルのMSFCに運ばれ、結合垂直地上振動試験に使用された。この試験では、エンタープライズが空の外部燃料タンクとダミーの固体ロケットブースターに結合され、初めて完全なスペースシャトルスタックの定型バージョンが作成された。MSFCの動的構造試験施設内で、スタックは打ち上げ中に受けるさまざまな段階をシミュレートする一連の振動試験を受けた。^[35]

ハンツビルでの使用後、エンタープライズはフロリダ州のケネディ宇宙センターに運ばれ、そこで再び完全なボイラープレート構成で使用され、今度はロケット組立棟から発射施設39へのスタックの組み立てと輸送の手順、および発射台到着時に必要な手順をテストした。^{[36] [37]} 1985年、エンタープライズは再びこの目的で使用され、今度はSLC-6発射台での完全な結合を含む、ヴァンデンバーグ空軍基地の空軍シャトル施設のテストに使用されたボイラープレート構成であった。^[38]

^{最初のオリオンボイラープレート[39]}の製作は、 NASAのラングレー研究センターで組み立て手順と打ち上げ手順をテストするための基本的なモックアッププロトタイプであり、その間にロッキードの航空宇宙技術者は宇宙船の脱出タワー用の最初のロケットモーターを組み立てていた。最初のボイラープレートは、カリフォルニア州エドワーズにあるドライデン飛行研究センターに送られ、ロッキードの航空電子機器とNASAの開発用飛行計器^[40]が統合された後、2009年にニューメキシコ州ホワイトサンズミサイル実験場に輸送され、最初のオリオン発射台脱出テスト（PA-1）が行われた。2008年11月20日、ユタ州で脱出ロケットの完全なテストが行​​われた。^[41] PA-1は、オリオン脱出飛行テストサブプロジェクトの6つのテストイベントの最初のものである。ロッキードマーティン社は、2006年8月31日にオリオンの製造契約を獲得した。^[要出典]

その他のボイラープレートは、熱、電磁気、音響、機械振動条件のテストや研究調査に使用される。オリオン宇宙船のこれらのテストは、NASAのオハイオ州にあるグレン研究センターのプラムブルックステーションで行われる予定である。^{[42] [43]}

2010 年代には、いくつかの商業的に設計された宇宙カプセルが、新しい打ち上げロケットの最初の打ち上げでボイラープレートユニットを使用しました。

• ドラゴン宇宙船認定ユニットは、2010年6月4日にスペースX ファルコン9ロケットの初飛行で軌道に打ち上げられた定型ユニットです。ドラゴン宇宙船の外側モールドライン（OML）と質量分布に合わせて構築されました。^[44]
• シグナス質量シミュレーターは、 2013年4月21日にオービタルサイエンシズ社のアンタレスロケットの初飛行で軌道上に打ち上げられたボイラープレートカプセルである。シグナス宇宙船の外側のモールドラインと質量分布に合わせて構築された。^{[45] [46]}
• 2018年2月6日のスペースXファルコンヘビーロケットの初飛行では、イーロン・マスクはマネキンドライバーを乗せたダミーペイロードとしてテスラロードスターを使用し、第2段で遠日点2.6AUの太陽中心楕円軌道に送り込まれた。^{[47] [48]}

• マーキュリー計画
• ジェミニ計画
• アポロ計画
• デモサット
• 戦艦（ロケット）
• ランデブードッキングシミュレーター
• スペースシャトルパスファインダー
• オリオン中止試験ブースター

• MSNBC: オリオンの定型文ストーリー(更新: 2007 年 3 月 21 日水曜日午前 10 時 11 分 MT)
• BusinessTech: Orion-Ares ストーリー (投稿日: 2006 年 9 月 6 日 午前 10:41 ET)
• NASA アポロ歴史アーカイブ
• スミソニアン NASM: アポロ計画のボイラープレート、ミッション、打ち上げロケットのリスト 2011-08-05 にWayback Machineでアーカイブ

• AAIA: オリオン ボイラープレート
• NASA 宇宙飛行: MLAS – 代替オリオン打ち上げ中止システムが勢いを増す (オリオンの定型文が開発中)
• HobbySpace: BP-6 がカリフォルニアに登場
• Mercury 定型句の一覧
• オリオン ボイラープレート