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サターンV型動力試験機 | |
 このサターン V の第 1 段は、1966 年にサターン V 動力試験スタンドで振動試験のために所定の位置に吊り上げられました。 | |
    | |
| 位置 | アラバマ州ハンツビル |
|---|---|
| 座標 | 北緯34°42′38.2″ 西経86°39′25.6″ / 北緯34.710611° 西経86.657111° / 34.710611; -86.657111 |
| 構築済み | 1964 |
| 建築家 | NASAマーシャル宇宙飛行センター; ボーイング航空機 |
| NRHP参照 番号 | 78000500 |
| 重要な日付 | |
| NRHPに追加されました | 1978年11月22日[1] |
| 指定NHL | 1987年2月10日[2] |
サターンV型動力学試験機（SA-500D）は、 NASAが打ち上げ時に後続のロケットが経験するであろう振動をシミュレートするために振動を与えたときのロケットの性能を試験するために使用したサターンV型ロケットの試作機である。これはマーシャル宇宙飛行センター（MSFC）によって完成した最初の実物大のサターンVであった。SA-500Dは飛行することはなかったが、アポロ計画の一環として人類を初めて月へ送り込んだサターンV型ロケットの開発に重要な役割を果たした。ヴェルナー・フォン・ブラウン博士の指揮の下で建造され、MSFCのすべてのサターン支援施設の試験機として機能した。[2] [3] [4]
SA-500Dは、展示されているサターンVの中で、本来の目的通りに使用された唯一の機体であり、博物館展示前に組み立てられた唯一の機体である。アラバマ州ハンツビルの米国宇宙ロケットセンターに常設展示されている。[3] [5] [6] [7] [8] [9] [10]
飛行前の設定
サターン V の打ち上げ前に、エンジニアは、組み立てから発射台、そして地球から月までの旅の途中でロケットが遭遇するすべてのことを設計が考慮していることを確認する必要がありました。サターン V の設計と手順を検証するために、エンジニアはテスト用に 5 つの飛行前構成を作成しました。これらの構成は、飛行準備と飛行自体のすべての側面をシミュレートするテストと、MSFC がサターン V の飛行を認定する前に満足のいく結果を示すために必要なすべてのテストにかけられました。
SA-500Dは、サターンVの5つの飛行前構成のうちの1つでした。この構成は、サターンVの「曲げと振動の特性」を示し、「誘導および制御システムの設計の適切さ」を検証しました。[11]ロケットの7,610,000ポンド力（33.9MN ）の推力は激しい振動を生み出すため、ロケットが揺れてバラバラになったり、コースから外れたりしないことを確認することが重要でした。[12]
その他の飛行前の構成は次のとおりです。
- 戦艦の試験モデル。エンジンの初期点火と設計の改良に使用された[13]
- 構造試験モデルは、予想される温度での打ち上げ時の荷重に対する構造を証明し、各段の剛性を評価するためのものである[14]
- 施設チェックアウトモデルであるSA-500Fは、打ち上げ施設の検証、打ち上げクルーの訓練、試験およびチェックアウト手順の開発を行います。[15]
- SA-500T、全システム試験モデル、飛行構成でのエンジンの静的点火用[3]
SA-500Dと名付けられたこの宇宙船にはアポロ宇宙船は搭載されていなかったが、システム全体を検証するためにテスト中に定型部品が使用された。 [11] [16]
試験品の開発
サターンVは3段と計器ユニット（IU）で構成されていた。第1段のS-ICは7,610,000ポンド力（33.9MN ）の推力を発揮し、他の段を200,000フィート（61km）まで運んだ。[12] その後、第1段は切り離されて大西洋に落下し、第2段が加速を続けた。[12] 第2段のS-IIは、残りの部品を地球周回軌道近くまで持ち上げる役割を担った。[17] 第3段のS-IVBは、軌道への最後の推進と、アポロ宇宙船を月へのコースに乗せるための月周回軌道投入燃焼を行った。[18] IUは誘導および制御コンピュータであった。[19] SA-500Dは、これらの部品を動的試験用に組み立てたものである。[16]
「電気力学的振動装置」[11]を備えたサターンV型ロケットの動的試験台は、サターンV型ロケットを完全に組み立てて燃料を補給した状態で保持できるだけでなく、ロケットエンジンによって発生する振動をシミュレートすることもできた。[11] [20]
試験に使用された部品は1964年から1966年にかけて開発され、[21] [22]試験は1966年から1967年にかけて実施された。[11] [21] サターンVはサターンIBと一部の部品を共有していたため、SA-500Dの一部の部品は当初、サターンIBスタックの動的試験に使用された。[23]
各ステージに名前を付ける際、MSFC はステージの名称にその目的を示す接尾辞を付けました。たとえば、S-IC-D は第 1 ステージ、S-IC は動的テスト用、S-IC-1 は第 1 ステージの最初の飛行モデルです。使用された接尾辞は、構造を表す S、設備を表す F、全システム テストを表す T、動的テストを表す D です。
以下は、動的テスト項目の各コンポーネントの履歴を、出現順に示します。
アポロ定型文
試験品の開発は上層部から始まった。アポロ宇宙船のボイラープレートで あるBP-27とLTA-2が、動的試験のすべての構成に使用された。[4] [24] [25]ボイラープレートは実際の飛行ハードウェアの代わりになった。ボイラープレートのサイズ、形状、質量、重心は同じであったが、動的試験を開始するためにアポロ宇宙船全体が完成している必要はなかった。ボイラープレートには、エンジニアリング研究と評価のためのデータを記録するための計器が装備されていた。[26]
BP-27は、その構成のために特別に製造されたハードウェアと、他の指定から再割り当てられたハードウェアで構成されていました。コマンドモジュールと打ち上げ脱出システムはBP-27に固有のものでした。サービスモジュールSM-010（以前のSM-006）と宇宙船-月着陸船アダプタSLA＃1もBP-27に割り当てられました。[24]
BP-27は1964年9月下旬にマーシャル宇宙飛行センター（MSFC）に受け入れられた。[22] [27]
その後まもなく、MSFCはLTA-2と命名された月着陸船のボイラープレートを受け取りました。 [28] LTA-2はSA-500Dで宇宙を飛行した唯一の部品です。これは改修され、LTA-2Rと命名され、アポロ6号で飛行しました。[25]
BP-27はサターンIBの動的試験に使用され、 SA-500Fのコンポーネントとしてケネディ宇宙センターに送られ、SA-500Dとのフルスタック試験のためにMSFCに送り返されました。[14] [21] [27]
第三段階
第3段のS-IVB -Dは、サターンVの他の段よりも早くMSFCに到着した。これは、まずサターンIBでの動的試験が行われることになっていたためである。[29]この段はロサンゼルス近郊でダグラス社 によって組み立てられた。ダグラス社製の第1段S-IVBは、式典と高官の出席のもと、1964年12月8日に船で出発し、パナマ運河、ミシシッピ川、オハイオ川、テネシー川を経由してニューオーリンズへ向かい、1965年1月4日にMSFCに到着した。同日、MSFCは動的試験と設備チェックアウト試験のためにサターンIBの第1段S-IB -D/Fを受け取った。[3] これらの部品は、1965年2月から9月にかけてサターンIB構成で動的試験を行うために、S-IU-200D/500D（下記参照）およびBP-27と組み合わされ、サターンV構成に割り当てられる前に組み立てられました。[23] [29] [30]
計器ユニット
サターンVの計器ユニットは、ロケットの最初の3段の電子機器ハブとして機能し、エンジンの点火、誘導、段の分離、および下の3段の気候を制御しました。それは、構造用の剛性リングとその中にある電子機器の2つの主要部分で構成されていました。[31]
計器ユニットの番号体系は他の部品と若干異なっていました。S-IU-200D/500D は、SA-200D 動的試験部品 (サターン IB)用であり、また SA-500D (サターン V) 用でもあります。
IBMはIUの電子機器製造の契約を獲得し、1964年までにハンツビルにクリーンルームを備えた製造施設を含む1,400万ドルの4棟の建物からなる複合施設を建設した。 [31]
IUの構造リングには2つの役割があった。IBMの電子機器の取り付け場所を提供することと、その上にすべてのものを保持することである。リングは、下にある3段の強力なロケットによる加速中に、月着陸船、サービスモジュール、コマンドモジュール、および3人の宇宙飛行士の重量を支えられるだけの構造的強度が必要だった。リングはすべてMSFCで製造された。[31]
SA-500D用のIUは最初に作られたものではありません。MSFCは1964年9月から11月にかけて振動試験用にS-IU-200V/500Vを製造しました。[29] ワイル研究所はサターンIBプログラムの一環としてこれをテストしました。[14]
S-IU-200D/500Dは2番目に作られたIUで、リングは1965年1月に完成し、2月1日までにIBMの電子部品が設置された。これはサターンIBプログラムの動的試験に必要な最後の部品だった。1965年の大半、サターンIB試験のためにS-IVB-D、S-IB-D、BP-27と一緒に積み重ねられた。1965年10月8日、SA-500Dの一部としてサターンVプログラムの動的試験を開始した。[14] [30]
第一段階
MSFCはサターンV用の最初の3つのS-IC試験第一段、 S-IC-T、S-IC-S、およびS-IC-Fを製造した。また、最初の2つの飛行段、S-IC-1とS-IC-2も製造した。S-IC-Dは、ハンツビルで開発されたツールを使用して、ニューオーリンズのミシュー組立施設でボーイングによって製造された最初のものであった。 [32]
S-IC-Dは、1965年9月9日に建設中だったが、ハリケーン・ベッツィがミショー組立施設を襲った。ステージを収容する建物は大きな被害を受けたが、ステージ自体はすぐに修復された。[23]
S-IC-Dは、1965年10月6日にNASAのポセイドン船とともにマーシャル宇宙飛行センターへの処女航海に出発し、10月13日にMSFCに到着した。 [30]第一段は、1966年1月13日に写真右上のダイナミックテストスタンドに持ち上げられた。ある観察者は、「重さ30万ポンド（14万kg）のステージが運搬車から持ち上げられてアラバマ州で最も高い建物と言われているスタンド内に設置されている間、高さ360フィート（110m）のテストスタンドの上部には一日中霧と雲が漂っていた」と述べている。[33]
第二段階
SA-500Dの第2段には複雑な歴史がある。第2段のS-II -Dは発注されていたが、1965年2月19日にキャンセルされた。計画では、他の目的だけでなく動的試験にも別の試験体を使用する予定だった。そのような試験体2体は動的試験段階に指定された後、試験中に破壊された。SA-500Dで実際に使用されたものは、3回目の再割り当てで、設備点検用のS-II-FがS-II-F/Dに指定されたときに命名された。[30]
シールビーチにあるノースアメリカン航空の宇宙情報システム部門（S&ID）が1月31日までに完成させたS-II-Sは、動的試験に使用するためにS-II-S/Dに再指定されました。S-II-S/Dは1965年9月29日の最終構造試験に耐えることはできませんでしたが、試験では飛行に必要な構造的完全性を大幅に上回る余裕がありました。[23] [30]
1966年1月、全システム試験機S-II-TはS-II-T/Dに再指定され、エンジン点火だけでなく動的試験にも使用できるようになりました。S-II-T/Dは1966年2月3日にMTFの地上支援施設の総合点検を完了しました。S-II-T/Dのエンジンは4月から5月にかけてMTFで5回点火され、全期間試験も行われました。1966年5月28日、S-II-T/Dは水素漏れを見つけるための圧力試験を受けていましたが、タンクを加圧しようとしたときに、水素圧力センサーとスイッチが2交代勤務の乗組員に知られずに切断されていました。5人の技術者が軽傷を負いました。MSFCはその夜調査を招集し、チームは2日間で報告書を完成させました。[34]
S-II-T/D が破壊された後、3 番目の物体が動的試験任務に割り当てられました。設備チェックアウト物体 S-II-F は、S-II-F/D と呼ばれる動的試験物体になりました。S-II-F は、1966 年 2 月 20 日にカリフォルニア州シールビーチの S&ID から出荷され、3 月 4 日にケネディ宇宙センターに到着しました。S-II-F は、 SA-500Fの最後の部分を埋め、サターン V を処理するための設備をチェックアウトし、S-II ステージと同じ長さと重さのダンベル型の一時的なステージを交換しました。SA-500F は、ビークル アセンブリ ビルディングで組み立てられ、3 月 28 日に S-IC-F に結合され、翌日には S-IVB-F に結合されました。
SA-500FはVABで完成し、風による揺れに対する安定性がテストされ、[35] 1966年5月25日にモバイルランチャー1（ML-1） で発射台まで転がり出されました。
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ハリケーン・アルマは訓練を中断し、SA-500Fは6月8日にVABにロールバックされたが、地上要員は嵐の間中風が危険レベル以下であったため、ロールバックは必要というよりは訓練であると考えていた。[35] 2日後に39A発射施設 に戻され、最終的に1966年10月14日にVABに解体のため戻された。[3] [21] [34]
KSCでの設備点検が完了した後、SA-500Fの残りのコンポーネントであるアポロボイラープレートBP-27とS-II-F/DはSA-500Dに組み込むためにMSFCに移送されました。第2段は動的テスト用に改造され、ポジディオン社によって10月29日にKSCから出荷され、1966年11月10日にMSFCに到着しました。[21]
動的テスト
エンジニアは、構造、誘導、飛行制御システムを設計するために、宇宙船の動的飛行特性に関する詳細な知識を必要としていました。彼らは当初、設計基準のテストで実証されていない分析データを使用していました。動的テスト車両テストプロジェクトは、宇宙船の動的特性を決定し、以前の分析を検証しました。[4]
動的テストの目的は次のとおりです。
- 可能な限り、飛行構成と環境をシミュレートした条件下で宇宙船の構造的動的特性を決定します。
- 飛行センサーの最適な位置を決定し、制御システムの実験的な伝達関数を取得します。
- ステージとモジュールの物理的な結合能力を決定します。
- 動的テストの結果をその後の飛行テストの結果と比較し、飛行前の将来の車両構造の開発において可能な限り最高の精度を確保するために、動的テスト技術と設備を継続的に開発します。
- 可能な限り、宇宙船組立棟から発射台までの輸送をシミュレートした条件下で宇宙船の動的特性を決定します。
— NASA、サターンV型ダイナミックテストビークルテストプロジェクト計画[4]
動的テストは、サターンV型ロケットによる飛行の各段階ごとに、3つの構成で実施された。構成Iは、ロケットがちょうど打ち上げられたときのように、スタック全体のテストに重点を置いた。構成IIは、第1段が切り離され、第2段が点火されているかのようにスタックをテストし、構成IIIは第3段とアポロ宇宙船のみをテストした。テストは、サターンIB動的テスト施設で構成IIIから開始されたが、その時点では、サターンV動的テストスタンド、第1段、第2段はまだ建設中であった。構成IのテストはサターンV動的テストスタンドで行われ、その後、同じ場所で構成IIのテストが行われた。[4]
構成IIIのテストは1965年後半に実施された。[4] [23]
構成Iの動的試験にはサターンVの第1段が必要で、1966年1月13日に試験台に積み込まれた。試験は最後の部品である第2段が到着するまで待たなければならなかった。[33] [36]
1966年11月10日時点で全ての部品がMSFCに揃い、[21] 11月23日には動的試験スタンド内で第2段が第1段の上に積み重ねられた。第3段は11月30日に積み重ねられ、計器ユニットとボイラープレートのアポロは12月に設置された。ロケットは積み重ねられ、「構成1」の試験の準備が整った。[21]
構成1のテストは1月から3月にかけて行われた。テストでは「技術的な変更が必要であることを示すいくつかの小さな不規則性」が発見され、1967年3月に対処された。[11]
続いて第2構成のテストが行われ、第1段がスタックから取り外され、第1段が投棄された後の状況をシミュレートしました。[21]
動的試験では、飛行中に経験するであろう振動をシミュレートして、機体の横方向、縦方向、ねじれ方向の振動に対する反応を検査した。機体は「4つの油圧/空気圧台座で構成された流体力学的支持システム上に搭載され、拘束されない反応をシミュレートした」。エンジニアは、飛行軌道の重要な時点での燃料負荷をシミュレートして、異なる量のバラストで一度に1つの平面の振動をテストした。[4]
NASAの歴史家マイク・ライト氏はテストについて次のように要約している。
合計で、テストには 450 時間の振動が含まれ、約 800 の測定ポイントからデータを収集しました。ケネディ宇宙センターで打ち上げのためにチェックされている宇宙船と同じ重量と重心を持つ模擬アポロ カプセルがロケットの上に配置されました。エンジンの推進をシミュレートするためにロケットの尾部に力が加えられ、反応をテストするために他のさまざまな飛行要因がロケットに入力されました。いくつかの振動テストでは、ロケットは上部で最大 6 インチ、下部で最大 3 インチ移動しました。センターが、打ち上げ時に誘導システムがロケットをコース上に保持することを認定する前に、テストは必須でした。[3]
1967年8月3日、MSFCは動的試験プログラムの成功を発表し、サターンVの動力学と構造は同年後半の初打ち上げに備えていると宣言した。動的試験の結果、最終的な飛行体には「いくつかのわずかな変更」が加えられた。[36] [37]
サターンVの最初の打ち上げは3か月後のアポロ4号で行われた。動力試験機LTA-2はLTA-2Rとして改修され、次のサターンVの打ち上げであるアポロ6号で飛行した。[25]
動的試験の後、第2段は発射台Bの点検のために一時的にケネディ宇宙センターに戻った。[21]
公開展示
すべてのテストが完了した後、SA-500Dはハンツビルで再組み立てされ、今度はマーシャル宇宙飛行センターの北端に作られた土地にあるアラバマ宇宙科学センターで一般公開された。[38] ロケットは、垂直に立てられる予定のサターンIと共に博物館に輸送され、1969年6月28日に行われた。[39]ロケットは、直立したサターン1と月着陸船の模型と旗が付いた月面の風景 の近くに、先行するロケットとともにロケットパークの南端に横たわって展示された。SA-500Dは1969年に設置され、（改名された）アラバマ宇宙ロケットセンターが1970年にオープンし、それまではレッドストーン兵器廠のNASAと陸軍の作業員だけが見ることができなかった品々を展示し た。[40] [41] 計器ユニットは博物館内に展示され、中間ステージには屋根が付けられ、博物館の教育用乗り物に改造されました。[42]
SA-500Dは1980年にアメリカ機械学会によって歴史的機械工学ランドマークのリストに追加され、 1987年に国立公園局によって国定歴史建造物に指定されました。 [2] [41] [43]
1989年に博物館は現在の名称である米国宇宙ロケットセンターに改名されました。[44]
- 屋外に展示された SA-500D、1969 年から 2007 年
-
SA-500Dファーストステージのベースに立つヴェルナー・フォン・ブラウン -
1970 年 3 月、アラバマ宇宙ロケットセンターにある全長 363 フィートのサターン V -
サターン V 屋外展示 -
アラバマ宇宙ロケットセンター、北東を望む、1982年 -
サターン V 屋外展示 -
2007 年、米国宇宙ロケットセンターのサターン V -
米国宇宙ロケットセンターのサターン V 型ブースター、2007 年
復元
数十年にわたって屋外で保護されずに放置されていた機体の後、米国宇宙ロケットセンターは2005年に機体の修復を委託した。コンサベーション・ソリューションズ社による分析により、天候と害虫の侵入による大きな損傷が判明した。機体を構成する金属合金やポリウレタンフォーム、グラスファイバーなどの非金属材料を含むさまざまな材料が、著しく劣化していた。分析を実施した後、サターンV機体の完全な修復は2005年6月に開始された。[5]
修復作業は2007年7月に完了し、サターンVは遺物の保護と追加の博物館施設として設計された建物に移された。移動は7月10日から7月17日頃まで行われ、最初の段階から始まった。[45] デイビッドソン宇宙探査センターは2008年1月にオープンした。[46] [47]
2012年5月3日、身元不明の人物が州間高速道路565号線からデイビッドソンセンターに3発の.308口径の弾丸を発射し、窓ガラス3枚を割った。2発の弾丸がSA-500Dの第3段に当たり、塗装が剥がれ、へこみができた。けが人はいなかった。[48] [49] [50] 損傷は2ヶ月以内に修復された。[51]
展示されているコンポーネント
この展示はS-IC -D、S-II -F/D、S-IVB -D、S-IU- 200D/500D、SLA（おそらくSLA-1）、SM-010、BP -23Aで構成されています。[42]
ブロック II 環境制御システムのテストでは、発射脱出システム (LES) 006、ボイラープレート (BP) 006、および SM 006 のアセンブリが使用されました。ECS テスト後、CM-006 は廃棄され、LES 006 はボイラープレート 14 に再割り当てされ、SM-006 は SM 010 に再割り当てされました。LES 006/BP-14 は後に BP-23A に 2 度目の再割り当てが行われ、PA-2 (Pad Abort 2) で使用され、テストの一環として破壊されました。BP 23A の CM はそのまま残り、以前の SM-006/SM-010 とともに SA-500D の展示に収まりました。
SM-006/SM-010 は MSFC でテストに使用される予定でしたが、テストはキャンセルされ、SM-010 は BP-27 で使用するために再割り当てされました。ある時点で、この SM は BP-23A および SA-500D ディスプレイで使用するために再利用されたようです。
BP-23は1964年12月8日にA-002に向けて打ち上げられ、発射脱出システムと回収パラシュートの試験を行った。改修されBP-23Aと命名され、 1965年6月29日の発射台中止試験2で再び発射脱出システムの試験を行った。 [52]
動的試験の定型文であるBP-27は、米国宇宙ロケットセンターの垂直型サターンIの上に展示されている。[42]
展示されているアポロとサターンの他の遺物には、アポロ16号の 司令船、アポロ12号の 移動式検疫施設、試験品着陸段（MSFC 76545）とレプリカ上昇段を備えた月着陸船、および別の計測ユニットがあります。[53] [54] [55]
- 復元されたSA-500D
-
SA-500D は、2008 年にデイビッドソン宇宙探査センターのメインホールに展示されました。 -
展示中の SA-500D、2008 年 -
第一段エンジン、2016年
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参照
- SA-500F、サターンV施設統合機
参考文献
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アポロ/サターン V 施設試験車両および発射アンビリカルタワー (LUT) がクローラートランスポーターの上に載せられ、ロケット組立棟 (VAB) から発射台 A へ向かう途中。アポロ/サターン 500-F と命名されたこの試験車両は、打ち上げ施設の検証、打ち上げクルーの訓練、試験およびチェックアウト手順の開発に使用されている。
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