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ペイロードフェアリングまたはノーズフェアリングは、大気圏を通過する打ち上げ時に動圧や空力加熱の影響から宇宙船のペイロードを保護するために使用されるノーズコーンです。また、一種の耐熱シールドでもあります。一部の飛行では、精密機器のクリーンルーム環境を維持するという追加機能もあります。[ 1 ]大気圏外に出るとフェアリングは切り離され、ペイロードは宇宙空間にさらされます。
標準的なペイロードフェアリングは、空力的な考慮事項から、通常は円錐形と円筒形の組み合わせですが、他の特殊なフェアリングも使用されています。投棄時に2つに分離するタイプのフェアリングは、二枚貝の二股に似た形状から、クラムシェルフェアリングと呼ばれています。場合によっては、アトラスV [ 2 ]やプロトンM [ 3 ]のように、フェアリングがペイロードとロケットの上段の両方を覆うこともあります。
ペイロードがブースターのコア構造とフェアリングの両方に取り付けられている場合、ペイロードはフェアリングの曲げ荷重だけでなく、突風やバフェッティングによる振動による慣性荷重の影響を受ける可能性があります。[ 4 ]
航空宇宙産業において、フラスタムとは、多段式ロケット（サターンVなど）の2つの段の間にあるフェアリングのことで、円錐台のような形をしている（幾何学では、フラスタムの一種）。
ペイロードフェアリングは通常、大気圏で燃え尽きるか、海に衝突して破壊されるかのどちらかでしたが、SpaceXは2010年代にフェアリング回収プログラムで回収を開始しました。2017年3月30日、SpaceXは史上初めてフェアリングを無傷で回収することに成功しました。[ 5 ] 2019年6月25日、 SpaceXはファルコンヘビーSTP-2の打ち上げでフェアリングを回収することに2度目の成功を果たしました。[ 6 ]この後、SpaceXは軌道打ち上げ1回あたり600万米ドルの費用をかけて製造されるフェアリングの再利用を開始しました。CEOのイーロン・マスクは、フェアリングが海水に触れる前に回収することで「改修が容易になる」と述べています。[ 7 ]
従来のペイロードフェアリングは通常、打ち上げロケットから切り離され、海上で回収されるが、ロケットラボ社のニュートロンロケットは、機体に一体化されたフェアリングを採用することを提案している。この一体化されたフェアリングは、第2段とペイロードを分離するために段分離時に開き、分離後に再び閉じ、地球に帰還する際には第1段と共に回収される。
フェアリングは、上段の切り離し後に分離するように計画されている場合もあれば、切り離し前、ただし機体が大気圏の最も密度の高い層を通過した後で分離するように計画されている場合もある。これらの場合、フェアリングの分離に失敗すると、余分な質量のために機体が軌道に到達できなくなる可能性がある。
ジェミニ9A有人ミッションで使用される予定だった拡張型ターゲットドッキングアダプターは、1966年6月にアトラスSLV-3ロケットによって軌道投入に成功した。しかし、ジェミニの乗組員がアダプターとランデブーした際、フェアリングが開いて分離せず、ドッキングが不可能であることが判明した。飛行前に取り外されるべきだった2本のランヤードがまだ残っていたのだ。原因は打ち上げ乗組員のミスと断定された。
90年代には、ペイロードフェアリングの問題により、長征2Eロケットの多数の失敗が発生しました。[ 8 ]
1999年、地球観測衛星IKONOS-1の打ち上げは、アテナIIロケットのペイロードフェアリングが適切に開かなかったため失敗し、衛星は軌道に到達できなかった。[ 9 ]
2009年2月24日、NASAの軌道炭素観測衛星は打ち上げ後に軌道に到達できず、NASAはタウラスXLロケットのフェアリングが分離せず、ロケットが質量を保持しすぎて地球に落下し、南極付近のインド洋に着水したと結論付けた。[ 10 ] [ 11 ]
2009年8月25日に打ち上げられた韓国初のロケット「ナロ1号」でも同様のことが起こった。打ち上げ時にペイロードのフェアリングの半分が分離せず、その結果ロケットは軌道から外れた。衛星は安定した軌道に到達できなかった。[ 12 ]
2011年3月4日、NASAのグローリー衛星の打ち上げは、オービタル・サイエンシズ社のタウラスXLロケットのフェアリング分離不良により、打ち上げ後に軌道に到達できず、インド洋に墜落した。[ 13 ]この失敗は、オービタル・サイエンシズ社のタウラスXLロケットのフェアリングの2度目の連続失敗となった。[ 14 ]その後、NASAは軌道炭素観測衛星の後継機であるOCO-2の打ち上げロケットをタウラスからデルタIIロケットに変更することを決定した。[ 15 ]
2017年8月31日、ISROのIRNSS-1H衛星は、ロケットPSLV-C39のペイロードフェアリングの分離に失敗したため、展開に失敗しました。余分な質量のため、各段の性能は正常であったにもかかわらず、ロケットは目的の軌道に到達できませんでした。ペイロードは内部で分離しましたが、耐熱シールド（フェアリングの別名）内に挟まってしまいました。[ 16 ] [ 17 ]
2021年8月3日、ハイパーボラ1ロケットが失敗しました。打ち上げの翌日、iSpaceはペイロードフェアリングが適切に分離されなかったため、単一の衛星が予定軌道に到達できなかったことを明らかにしました。[ 18 ]
2022年2月10日、アストラ3.3の打ち上げは失敗に終わった。フェアリングの分離不良が原因と疑われている。[ 19 ]
