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.jpg/500px-Launch_of_Pegasus_F43_from_Stargazer_(KSC-20161215-PH_LAL02_0005).jpg) ペガサスXL、2016年にCYGNSSを打ち上げる | |
| 関数 | 小型ロケット |
|---|---|
| メーカー | ノースロップ・グラマン |
| 原産国 | アメリカ合衆国 |
| 打ち上げコスト | 4,000万ドル[1] |
| サイズ | |
| 身長 | 16.9 m (55 フィート 5 インチ) XL : 17.6 m (57 フィート 9 インチ) |
| 直径 | 1.27 m (4 フィート 2 インチ) |
| 質量 | 18,500 kg (40,800 ポンド) XL : 23,130 kg (50,990 ポンド) |
| ステージ | 3 |
| 容量 | |
| LEOへのペイロード | |
| 高度 | 200 km（120 マイル） |
| 軌道傾斜角 | 28.5° |
| 質量 | 450 kg (990 ポンド) |
| 関連ロケット | |
| 派生作品 | ミノタウロス-C |
| 比較可能 | エレクトロン、ベクターH、ファルコン1、ランチャーワン |
| 発売履歴 | |
| 状態 | アクティブ |
| 発射場 | |
| 総打ち上げ数 | 45 |
| 成功 | 40 |
| 失敗 | 3 |
| 部分的な障害 | 2 |
| 初飛行 | 1990 年 4 月 5 日 (Pegsat / NavySat) |
| 最終便 | 2021年6月13日（TacRL-2 / オデッセイ） |
| 第一段 –オリオン50S | |
| 最大推力 | 500 kN (110,000 lb f ) |
| 燃焼時間 | 75.3秒 |
| 推進剤 | HTPB /アル |
| 第一段（ペガサスXL） –オリオン50SXL | |
| 身長 | 10.27 m (33 フィート 8 インチ) |
| 直径 | 1.28 m (4 フィート 2 インチ) |
| 空の塊 | 1,369 kg (3,018 ポンド) |
| 総質量 | 16,383 kg (36,118 ポンド) |
| 推進剤質量 | 15,014 kg (33,100 ポンド) |
| 最大推力 | 726 kN (163,000 lb f ) |
| 比推力 | 295秒（2.89km/秒） |
| 燃焼時間 | 68.6秒 |
| 推進剤 | HTPB /アル |
| 第2段 –オリオン50 | |
| 最大推力 | 114.6 kN (25,800 lb f ) |
| 燃焼時間 | 75.6秒 |
| 推進剤 | HTPB /アル |
| 第2段（ペガサスXL） –オリオン50XL | |
| 身長 | 3.07 m (10 フィート 1 インチ) |
| 直径 | 1.28 m (4 フィート 2 インチ) |
| 空の塊 | 391 kg (862 ポンド) |
| 総質量 | 4,306 kg (9,493 ポンド) |
| 推進剤質量 | 3,915 kg (8,631 ポンド) |
| 最大推力 | 158 kN (36,000 lb f ) |
| 比推力 | 289秒（2.83km/秒） |
| 燃焼時間 | 71秒 |
| 推進剤 | HTPB /アル |
| 第三段階 –オリオン38 | |
| 身長 | 1.34 m (4 フィート 5 インチ) |
| 直径 | 0.97 m (3 フィート 2 インチ) |
| 空の塊 | 102.1 kg (225 ポンド) |
| 総質量 | 872.3 kg (1,923 ポンド) |
| 推進剤質量 | 770.2 kg (1,698 ポンド) |
| 最大推力 | 32.7 kN (7,400 lb f ) |
| 比推力 | 287秒（2.81km/秒） |
| 燃焼時間 | 66.8秒 |
| 推進剤 | HTPB /アル |
| 第4段階（オプション） – HAPS | |
| 身長 | 0.3 m (1 フィート 0 インチ) |
| 直径 | 0.97 m (3 フィート 2 インチ) |
| 推進剤質量 | 72 kg (159 ポンド) |
| 搭載 | 3 × MR-107N |
| 最大推力 | 0.666 kN (150 lb f ) |
| 比推力 | 230.5秒（2.260km/秒） |
| 燃焼時間 | 131 + 110秒（2回燃焼） |
| 推進剤 | 窒素2水素4 |
ペガサスは、オービタル・サイエンシズ・コーポレーション（OSC）が開発し、後にノースロップ・グラマンが製造・打ち上げを行った空中発射 多段式ロケットである。ペガサスは、世界初の民間開発の軌道打ち上げロケットである。[2] [3]最大443 kg（977ポンド）の小型ペイロードを低地球軌道に運ぶことができるペガサスは、1990年に初飛行し、2021年現在も稼働している。このロケットは、3段の固体燃料ステージとオプションの一液性推進剤の第4段で構成されている。ペガサスは、大気圏内で揚力と高度の制御を提供するために、第1段の翼と尾部を使用して、約12,000 m（39,000フィート）で運搬機から放出される。第1段には推力ベクトル制御（TVC）システムがない。 [4][アップデート]
歴史
ペガサスは、アントニオ・エリアス率いるチームによって設計された。[5]ペガサスの3つのオリオン固体エンジンは、ヘラクレス・エアロスペース（後のアライアント・テックシステムズ）によってペガサス発射機専用に開発されたが、中止された米空軍の小型ICBM計画のために開発された高度な炭素繊維、推進剤配合、ケース断熱技術を使用している。翼とフィンの構造はバート・ルータンと彼の会社スケールド・コンポジッツによって設計され、オービタル向けに製造された。
- 質量: 18,500 kg (ペガサス)、23,130 kg (ペガサスXL) [4] : 3
- 長さ: 16.9 m (ペガサス)、17.6 m (ペガサスXL) [4] : 3
- 直径: 1.27 m
- 翼幅: 6.7 m
- ペイロード: 443 kg (直径 1.18 m、長さ 2.13 m)
1987年春に開始された[6]開発プロジェクトは、オービタル・サイエンシズ社とハーキュリーズ・エアロスペース社によって資金提供され、政府からの資金提供は受けなかった。政府からの資金提供は運用試験を支援するために受けた。[7] NASAは、開発（キャプティブ・キャリー・テスト）と最初の数回の飛行中、 B-52輸送機の使用を実費負担ベースで提供した。オービタルの2つの内部プロジェクト、オーブコム通信衛星群とオーブビュー観測衛星は、民間資金の正当化を助けるアンカー顧客として機能した。[8]
1990年4月5日、NASAのテストパイロットで元宇宙飛行士の ゴードン・フラートンが母機の指揮を執り、最初の実用打ち上げが行われるまで、ペガサスのテスト打ち上げは行われなかった。当初、NASA所有のB-52ストラトフォートレス NB-008が母機として使用された。1994年までに、オービタルは、エア・カナダが所有していた旅客機を改造した「スターゲイザー」L-1011に移行した。「スターゲイザー」という名前は、テレビシリーズ「スタートレック：新世代」へのオマージュである。登場人物のジャン＝リュック・ピカードは、シリーズの出来事以前はスターゲイザーという船の船長であり、彼の副官ウィリアム・ライカーはかつてペガサスという船に乗船していた。[9]
ペガサス計画は45回の打ち上げの歴史の中で、3回のミッション失敗（STEP-1、STEP-2、HETI/SAC-B）と2回の部分的失敗（USAFマイクロサットとSTEP-2）を経験しましたが、その後30回連続で成功し、プログラム全体の成功率は89パーセントでした。[10] 1991年7月17日の最初の部分的失敗により、7機のUSAFマイクロサットが計画よりも低い軌道に運ばれ、ミッションの寿命が大幅に短縮されました。1996年11月4日の最後のミッション失敗では、ガンマバースト識別衛星HETE（高エネルギー過渡探査機）が失われました。[11]
1994年に導入されたペガサスXLは、ペイロード性能を高めるために段が長くなっている。[12]ペガサスXLでは、第1段と第2段がそれぞれオリオン50SXLとオリオン50XLに長くなっている。上段は変更されておらず、飛行操作も同様である。翼は重量の増加に対応するためにわずかに強化されている。標準のペガサスは製造中止となったが、ペガサスXLは2019年現在も稼働している。ペガサスは両構成で44回のミッションを飛行し、2019年10月12日現在で91機の衛星を打ち上げている。[13] [14]
下部宇宙船を囲み、上部宇宙船を載せるキャニスターを使用して、2 つのペイロードを打ち上げることができます。上部宇宙船が展開し、キャニスターが開き、下部宇宙船が第 3 段アダプタから分離します。フェアリングはコストと空気力学的理由から変更されないため、2 つのペイロードはそれぞれ比較的コンパクトでなければなりません。その他の複数の衛星の打ち上げには、ORBCOMM 宇宙船などの「セルフスタッキング」構成が含まれます。
アントニオ・エリアス率いるペガサスチームは、ロケット開発の功績により、ジョージ・H・W・ブッシュ米国大統領から1991年の国家技術賞を受賞しました。
当初の打ち上げ価格はオプションやHAPS（ヒドラジン補助推進システム）操縦段階なしで600万ドルだった。ペガサスXLへの拡大とそれに伴う機体の改良により、基本価格は上昇した。さらに、顧客は通常、追加のテスト、設計と分析、打ち上げ現場のサポートなどの追加サービスを購入する。[15]
2015年時点で、最も最近購入されたペガサスXL（2017年6月に予定されているNASAの電離層接続探査機（ICON）ミッションの打ち上げ）の総費用は5,630万ドルで、NASAによると、これには「固定された打ち上げサービス費用、宇宙船の処理、ペイロードの統合、追跡、データとテレメトリ、およびその他の打ち上げサポート要件」が含まれている。[15]一連の技術的問題によりこの打ち上げは遅れ、最終的に2019年10月11日に行われた。
2019年7月、ノースロップ・グラマンがイメージングX線偏光測定探査機（IXPE）衛星の打ち上げ契約をスペースXに奪われたことが発表された。IXPEはペガサスXLロケットで打ち上げられる予定で、ペガサスXLロケットの制約内に収まるように設計されていた。IXPEの打ち上げがペガサスXLロケットから削除されたため、現在（2019年10月12日時点、ICONの打ち上げ後）ペガサスXLロケットによる宇宙打ち上げミッションは発表されていない。将来（2019年時点で構築中）のNASAエクスプローラー計画ミッションであるコロナと太陽圏を統合するための偏光計（PUNCH）はペガサスXLで打ち上げられる予定だったが、その後NASAはPUNCHと別のエクスプローラーミッションであるタンデム再接続およびカスプ電磁力学偵察衛星（TRACERS）（これも2019年時点で構築中）の打ち上げを統合することを決定した。これら2つの宇宙ミッションは、合計6機の衛星で構成され、1つのロケットで打ち上げられる予定である。このデュアルミッションの打ち上げには、より大きなロケットが選ばれると予想されている。[16] 2022年8月、NASAは、PUNCHコンステレーションの4つの超小型衛星が、2025年4月にSpaceXのファルコン9ロケットでSPHERExとともに相乗りペイロードとして打ち上げられると発表した。[17] [18]
ノースロップはペガサスXLを1機在庫しており、そのロケットの顧客を探している。ノースロップは2019年10月時点でペガサスXLロケットを退役させる予定はない。[19]
起動プロファイル
ペガサス打ち上げでは、運搬機は支援および点検施設のある滑走路から離陸する。このような場所には、フロリダ州のケネディ宇宙センター/ケープカナベラル空軍基地、カリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地およびドライデン飛行研究センター、バージニア州のワロップス飛行施設、太平洋のクェゼリン山脈、大西洋のカナリア諸島などがある。オービタルはブラジルのアルカンタラからの打ち上げを提供しているが、実際に打ち上げを行った顧客は知られていない。
所定のステージング時間、場所、速度に達すると、航空機はペガサスを放出します。5 秒間の自由落下の後、第 1 段が点火し、機体がピッチアップします。45 度のデルタ翼(カーボン複合構造とダブルウェッジ翼) はピッチアップを補助し、ある程度の揚力を提供します。Orion 50S モーターには推力偏向ノズル がないため、尾翼が第 1 段飛行の操縦を行います。
約 1 分 17 秒後、オリオン 50S のモーターが燃え尽きる。機体は高度 200,000 フィート (61 km) を超え、極超音速で飛行している。第 1 段は翼と尾翼を巻き込んで落下し、第 2 段が点火する。オリオン 50 は約 1 分 18 秒間燃焼する。姿勢制御は、オリオン 50 モーターをピッチとヨーの 2 つの軸を中心に推力偏向させることで行われる。ロール制御は、第 3 段の窒素スラスタによって行われる。[引用が必要]
第 2 段飛行の途中で、ロケットはほぼ真空の高度に到達しました。フェアリングが分離して落下し、ペイロードと第 3 段が露出しました。第 2 段モーターが燃え尽きると、スタックはミッションに応じて軌道上の適切なポイントに到達するまで惰性で進みます。その後、オリオン 50 が切り離され、第 3 段のオリオン 38モーターが点火します。このモーターにも推力偏向ノズルがあり、ロールには窒素スラスタが補助します。約 64 秒後、第 3 段が燃え尽きます。[要出典]
より高い高度、より細かい高度精度、またはより複雑な操作のために、4 段目が追加されることがあります。HAPS (ヒドラジン補助推進システム) は、3 つの再始動可能な一元推進剤ヒドラジン スラスタによって駆動されます。デュアル ローンチと同様に、HAPS はペイロードに使用できる固定容積を削減します。少なくとも1 つの例では、宇宙船は HAPS を中心に構築されました。
誘導は 32 ビット コンピュータと IMU を介して行われます。GPS受信機は追加情報を提供します。空中発射と翼の揚力のため、第 1 段の飛行アルゴリズムはカスタム設計されています。第 2 段と第 3 段の軌道は弾道であり、その誘導はスペース シャトルのアルゴリズムから派生しています。[引用が必要]
空母航空機
運搬機（当初はNASAのB-52、現在はノースロップ・グラマン所有のL-1011）は、低コストでペイロードを増やすためのブースターとして機能します。12,000メートル（39,000フィート）は低地球軌道高度のわずか約4％であり、亜音速機は軌道速度の約3％にしか達しませんが、この速度と高度まで打ち上げロケットを運ぶことで、再利用可能な航空機は高価な第1段ブースターの代わりとなります。
2016年10月、オービタルATKはストラトローンチ・システムズと提携し、スケールド・コンポジッツ社の巨大なストラトローンチからペガサスXLロケットを打ち上げると発表した。このストラトローンチは1回の飛行で最大3機のペガサスXLロケットを打ち上げることができる。[20]
関連プロジェクト
ペガサスのコンポーネントは、オービタル・サイエンシズ社の他のロケットのベースにもなっている。[21]地上発射型のトーラスロケットは、 MXピースキーパーミサイルの第一段から派生したカストル120第一段の上にペガサス段と大型フェアリングを搭載している。最初の打ち上げでは、改修されたMX第一段が使用された。
地上発射型のミノタウルスI は、タウラス ランチャーとミニットマン ミサイルの段を組み合わせたもので、その名が付けられています。最初の 2 段はミニットマン IIのもので、上段はオリオン 50XL と 38 です。余剰の軍用ロケット モーターを使用しているため、米国政府および政府が後援するペイロードにのみ使用されます。[なぜ? ]
3 番目の車両は、ミニットマン ステージを搭載していないにもかかわらず、ミノタウロス IVと呼ばれています。これは、改修された MX に、4 番目のステージとしてオリオン 38 を追加したもので構成されています。
NASA のX-43A極超音速試験機はペガサス第一段で加速された。上段はスクラムジェット動力機の露出モデルに置き換えられた。オリオン段は X-43 を点火速度と高度まで加速し、廃棄された。スクラムジェットを噴射し飛行データを収集した後、試験機も太平洋に落下した。
ペガサスの派生型として最も多く見られるのは、地上配備型中間過程防衛(GBMD) 迎撃ミサイルのブースターであり、基本的には垂直 (サイロ) 発射型のペガサスから翼とフィンを取り除いたもので、第 1 段に推力ベクトル制御 (TVC) システムを追加して改造されています。
打ち上げ統計
打ち上げ結果
1
2
3
4
5
6
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
- 失敗
- 部分的な失敗
- 成功
- 計画中
空母機
1
2
3
4
5
6
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
- B-52
- L-1011
発売履歴
ペガサスは1990年から2021年の間に45回のミッションを実施した。[13]
- ^ 「ハイブリッド」ペガサスはペガサスHとも呼ばれ、スターゲイザー空母から発射できるようにペガサスXLと同様の傾斜したフィンを装備した標準ペガサスである[25]。
打ち上げ失敗
- F-6 便、1994 年 6 月 27 日: 飛行開始から 35 秒で機体が制御を失い、38 秒でテレメトリ ダウンリンクが失われ、 39 秒でレンジ セーフティが飛行終了を命じました。制御を失った原因は、おそらく、これが初飛行となった長い (XL) バージョンの空気力学的モデリングが不適切だったためでしょう。ペガサスは、国防総省の宇宙試験プログラムの衛星、宇宙試験実験プラットフォーム、ミッション 1 (STEP-1) を搭載していました。
- F-9 飛行、1995 年 6 月 22 日:第 1 段と第 2 段の間の中間リングが分離せず、第 2 段ノズルの動きが制限されました。その結果、ロケットは予定の軌道から外れ、最終的に射程安全装置によって破壊されました。ペガサスは、国防総省の宇宙試験プログラムの衛星、宇宙試験実験プラットフォーム、ミッション 3 (STEP-3) を搭載していました。
- F-14 便、1996 年 11 月 4 日: 分離用パイロを起動するためのバッテリーが放電したため、ペイロードの分離に失敗。打ち上げ中のバッテリーの損傷が原因と考えられる。失われたペイロードは、高エネルギートランジェントエクスプローラーとアルゼンチンのSAC-B 衛星であった。
部分的な成功
- F-2便、1991年7月17日: 火工品システムの故障により、ロケットは第1段分離中にコースを外れ、不安定な操縦によりロケットは正しい軌道に到達できず、3年間の予定だったミッション寿命は6か月に短縮されました。[42]
- F-5 便、1994 年 5 月 19 日: ソフトウェア ナビゲーション エラーにより HAPS 上段が早期に停止し、予定より低い軌道になりました。ペガサスは国防総省宇宙試験プログラムの衛星、宇宙試験実験プラットフォーム、ミッション 2 (STEP-2) を搭載していました。
参照
参考文献
- ^ 「余剰ミサイルモーター：販売価格が国防総省と商業発射プロバイダーに潜在的影響を及ぼす」。政府説明責任局。 2024年7月7日閲覧。
- ^ 「ペガサスロケット」ノースロップ・グラマン。 2020年7月28日閲覧。
- ^ 「ペガサスロケット」オックスフォードリファレンス。 2023年3月3日閲覧。
- ^ abc 「Pegasus ユーザーズガイド」(PDF)。Orbital-ATK。2015年10月。2016年1月13日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには
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、 ペガサス (ロケット) (カテゴリ)に関連するメディアがあります。
- ノースロップ・グラマンのペガサス/ICON ウェブサイト 2018 年 10 月 24 日アーカイブ、Wayback Machineより
- 宇宙百科事典のペガサス
- ペガサスXLロケットは2012年7月21日にWayback Machineにアーカイブされました