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| プログラム概要 | |
|---|---|
| 国 | アメリカ合衆国 |
| 組織 | 米航空宇宙局（NASA） |
| 目的 | 有人軌道飛行 |
| 状態 | 完了 |
| プログラム履歴 | |
| 料金 | 1,960億米ドル（2011年） |
| 間隔 | 1972–2011 [a] |
| 初飛行 | 1977年8月12日( ALT-12 ) |
| 初の有人飛行 | 1981年4月12日( STS-1 ) |
| 最終便 | 2011年7月21日( STS-135 ) |
| 成功例 | 133 |
| 失敗 | 2 ( STS-51-L、STS-107 ) |
| 部分的な失敗 | 1 ( STS-83 ) |
| 発射場所 | |
| 車両情報 | |
| 有人車両 | スペースシャトルオービター |
| 打ち上げロケット | スペースシャトル |
スペースシャトル計画は、アメリカ航空宇宙局（NASA）が実施した4番目の有人宇宙飛行計画であり、1981年から2011年にかけて地球から軌道への乗員と貨物の定期輸送を実現した。正式な計画名は宇宙輸送システム（STS）であり、1969年の再利用可能な宇宙船のシステム計画に由来しており、計画で提案されていた原子力シャトルは1972年にキャンセルされたため、開発資金が割り当てられた唯一の項目であった。[1] [2] 135回のミッションを遂行し、16か国から355人の宇宙飛行士を運び、その多くは複数回の飛行であった。
スペースシャトルは、再利用可能な固体ロケットブースター2基と使い捨ての外部燃料タンクで打ち上げられたオービターで構成され、最大8人の宇宙飛行士と最大50,000ポンド（23,000kg）の積荷を低地球軌道（LEO）に運びました。ミッションが完了すると、オービターは地球の大気圏に再突入し、ケネディ宇宙センターかエドワーズ空軍基地にグライダーのように着陸します。
シャトルは、軌道投入と着陸を成し遂げた唯一の有翼の有人宇宙船であり、複数回の軌道投入を行った最初の再利用可能な有人宇宙船である。[b] シャトルのミッションには、国際宇宙ステーション（ISS）を含むさまざまな軌道への大型ペイロードの運搬、宇宙ステーションへのクルーのローテーションの提供、ハッブル宇宙望遠鏡でのサービスミッションの実行などがあった。シャトルは、軌道上から衛星やその他のペイロード（ISSのものなど）を回収して地球に帰還させたが、この用途で使用されることはまれであった。各機体は、100回の打ち上げ、つまり10年間の運用寿命を想定して設計された。シャトルの当初のセールスポイントは、プログラムのピーク時には「毎月1回の打ち上げ」が見込まれ、15年間の運用期間で150回以上の打ち上げが可能だったが、国際宇宙ステーションの開発が大幅に遅れたため[3]、頻繁な飛行に対するピーク時の需要は生まれなかった。
背景
1960年代後半から、さまざまなシャトルの構想が検討されてきた。この計画は1972年に正式に開始され、 1975年のアポロ、スカイラブ、アポロ・ソユーズ計画の後、NASAの有人宇宙飛行活動の唯一の焦点となった。シャトルはもともと、1980年代に米国の低軌道宇宙ステーションの建設などに使用され、1990年代初頭までに新しい乗り物に置き換えられる予定の「スペーストラック」として1972年に考案され、一般に公開された。米国の宇宙ステーション計画は停滞していたが、国際宇宙ステーション（ISS）へと発展し、1983年にロナルド・レーガン大統領によって正式に開始された。しかし、ISSは長期の遅延、設計変更、コスト超過に見舞われ[3]、スペースシャトルの耐用年数は2011年に最終的に退役するまで数回延長され、当初の設計期間の2倍の期間使用された。2004年、ジョージ・W・ブッシュ大統領の宇宙探査ビジョンによると、スペースシャトルの使用は、その時点で大幅に遅れていたISSの組み立てを完了することにほぼ専念することになっていた。
最初の実験用オービターであるエンタープライズは、特別に改造されたボーイング747の後部から打ち上げられた高高度グライダーで、初期の大気圏着陸試験 (ALT)のみを目的としていた。エンタープライズの最初の試験飛行は1977年2月18日で、シャトル計画が正式に開始されてからわずか5年後のことであった。そして、1981年4月12日、宇宙に適した最初のシャトルであるコロンビアがSTS-1で打ち上げられた。スペースシャトル計画は、2011年7月にアトランティスが飛行した最後のミッションであるSTS-135で終了し、最後のシャトルが退役した。スペースシャトル計画は2011年8月31日に正式に終了した。[4]
構想と開発
1969年のアポロ11号の 月面着陸に先立ち、NASAは1968年10月という早い時期にスペースシャトルの設計研究を開始した。初期の研究は「フェーズA」と呼ばれ、1970年6月にはより詳細で具体的な「フェーズB」と名付けられた。フェーズAのスペースシャトルの主な用途は、将来の宇宙ステーションの支援、最低4人の乗組員と約20,000ポンド（9,100 kg）の貨物の輸送、将来の飛行のために迅速に方向転換できることであり、宇宙ステーションのモジュールのようなより大きなペイロードはサターンVで持ち上げられる。
2つの設計が最有力候補として浮上した。1つは有人宇宙飛行センターのエンジニアが設計し、特にジョージ・ミューラーが推進したもの。これはデルタ翼の宇宙船を備えた2段式システムで、全体的に複雑だった。再度簡素化する試みが、マーキュリーカプセルやその他の乗り物を設計したマキシム・ファジェが設計したDC-3の形で行われた。さまざまな民間企業からも多数の提案があったが、NASAの各研究所が独自のバージョンを推進したため、一般的には廃案となった。
このすべてが、NASAの他のチームがアポロ後のさまざまなミッションを提案する中で起こっていた。そのうちのいくつかは、アポロと同等かそれ以上の費用がかかるものだった。[要出典]これらの各プロジェクトが資金獲得を争う一方で、NASAの予算は同時に厳しく制限されていた。最終的に3つのプロジェクトが1969年に米国副大統領スピロ・アグニューに提示された。シャトルプロジェクトは、主に支持者のたゆまぬ運動のおかげで、トップに躍り出た。[要出典] 1970年までに、シャトルはアポロ後の短期的な期間における唯一の主要プロジェクトとして選ばれた。
プログラムの資金調達が問題になったとき、プロジェクトが中止されるかもしれないという懸念があった。サターンVが今後生産されないことが明らかになったため、この懸念は特に切迫したものとなった。つまり、計画されている惑星間探査機や宇宙ステーションのモジュールに必要な重量物運搬能力を補うために、軌道に乗せるペイロードの質量を60,600ポンド（27,500 kg）まで増やし、サイズも大きくする必要があり、フェーズBではより大きくて高価な乗り物が必要になった。そのため、NASAは、米国空軍やその他のさまざまな顧客に、シャトルをミッションに使用するよう興味を持ってもらおうとした。提案された設計の開発コストを下げるために、ブースターが追加され、使い捨ての燃料タンクが採用され、再利用性が大幅に低下し、乗り物と運用コストが大幅に増加する他の多くの変更が行われた。プログラム履歴
スペースシャトルのすべてのミッションは、フロリダ州のケネディ宇宙センター(KSC)から打ち上げられました。民間および軍用の北極周回スペースシャトルミッションの一部は、カリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地で計画されていました。しかし、 1986年のチャレンジャー号の事故後、スペースシャトルミッションのためのヴァンデンバーグ空軍基地の使用はキャンセルされました。打ち上げに使用された気象基準には、降水量、気温、雲量、雷予報、風、湿度などが含まれていましたが、これに限定されませんでした。[5]シャトルは、雷に打たれる可能性のある条件下では打ち上げられませんでした。
最初の完全に機能する軌道船は、カリフォルニア州パームデールで建造されたコロンビア（OV-102と命名）でした。 1979年3月25日にケネディ宇宙センター（KSC）に搬送され、ユーリイ・ガガーリンの宇宙飛行20周年にあたる1981年4月12日に2人の乗組員を乗せて初めて打ち上げられました。
チャレンジャー号(OV-099) は 1982 年 7 月に、ディスカバリー号(OV-103) は 1983 年 11 月に、アトランティス号(OV-104) は 1985 年 4 月に、エンデバー号(OV-105) は 1991 年 5 月にケネディ宇宙センターに引き渡されました。チャレンジャー号は当初、構造試験機 (STA-099) として製造され使用されていましたが、エンタープライズ号を進入および着陸試験構成から宇宙に適した乗り物に改造するよりも費用がかからないことが判明したため、完全なオービターに改造されました。
1990年4月24日、ディスカバリー号はSTS-31でハッブル宇宙望遠鏡を宇宙に運びました。
135回のミッション飛行の途中で、2機の宇宙船（コロンビア号とチャレンジャー号）が壊滅的な事故に見舞われ、乗組員全員、合計14名の宇宙飛行士が死亡しました。
この事故により、国家レベルでの調査、事故発生原因の詳細な分析、そしてシャトルの飛行再開までに大幅な休止と変更が行われた。[6] 1986年1月のチャレンジャー号事故後、次のシャトル打ち上げまでに32か月の遅延があった。[7] 2003年2月のコロンビア号事故後も同様に29か月の遅延があった。[6]
最も長いシャトルミッションは、17 日間 15 時間続いたSTS-80でした。スペース シャトル プログラムの最後の飛行は、2011 年 7 月 8 日の STS-135でした。
2011年にシャトルが退役して以来、その本来の任務の多くは政府や民間の船舶によって遂行されている。欧州のATV自動補給機は2008年から2015年までISSに物資を供給した。機密扱いの軍事ミッションは、米国空軍の無人スペースプレーンであるX -37Bによって行われている。[8] 2012年までに、国際宇宙ステーションへの貨物は、NASAの商業補給サービスの下、スペースX社の部分的に再利用可能なドラゴン宇宙船によって商業的に届けられており、2013年後半にはオービタル・サイエンシズのシグナス宇宙船がそれに続いた。ISSへの乗組員サービスは現在、ロシアのソユーズによって提供されており、2020年からはNASAの商業乗組員育成プログラムの一環として、同社の再利用可能なファルコン9ロケットで打ち上げられたスペースXドラゴン2乗組員カプセルによって提供されている。[9]ボーイング社のスターライナー宇宙船は2025年からISSの乗組員サービスを開始する予定です。低地球軌道を超えるミッションのために、NASAはアルテミス計画の一環としてスペース・ローンチ・システムとオリオン宇宙船を建造しています。
実績
スペースシャトルのミッションには以下のものが含まれます。
- スペースラボミッション[11]以下を含む:
- 科学[11]
- 天文学[11]
- 結晶成長[11]
- 宇宙物理学[11]
- 国際宇宙ステーション（ISS）の建設
- ミールと国際宇宙ステーション（ISS）の乗組員の交代とサービス
- ハッブル宇宙望遠鏡（HST）や周回衛星の修理などのサービスミッション
- 低地球軌道（LEO）における人体実験
- 低地球軌道（LEO）に運ばれる:
- ハッブル宇宙望遠鏡（HST）
- 国際宇宙ステーション（ISS）の構成要素
- スペースハブモジュールまたは多目的ロジスティクスモジュール内の補給品
- 長期曝露施設
- 上層大気研究衛星
- コンプトンガンマ線観測所
- 地球放射線予算衛星
- ミールシャトルドッキングノード
- ペイロードアシストモジュール(PAM-D) や慣性上段ロケット(IUS)などのブースターで衛星を運び、ブースターが衛星を次の場所まで送ります。
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1995年、STS-73の終わりに着陸する米国のスペースシャトルコロンビア -
スペースラボ 2ミッションの宇宙アート。ペイロード ベイでのさまざまな実験の一部を示しています。スペースラボは、スペース シャトル プログラムに対するヨーロッパの主要な貢献でした。 -
1984年、ヨーロッパの宇宙飛行士がスペースラボミッションの準備をしている。 -
スペースラボのハードウェアには加圧実験室だけでなく、オービターを有人宇宙観測所として機能させるためのその他の機器も含まれていました (写真は 1995 年のAstro-2ミッション) -
予算
スペースシャトルの開発初期段階では、NASAは、このプログラムには開発費/非経常費で74億5,000万ドル（2011年のドル換算で430億ドル、インフレ調整後）、1回の飛行で930万ドル（2011年のドル換算で5,400万ドル）かかると見積もっていた。[12]ペイロードを低軌道に運ぶコストの初期の見積もりでは、限界または増分打ち上げコストに基づき、ペイロード容量65,000ポンド（30,000 kg）と年間50回の打ち上げを想定して、ペイロード1ポンド（260ドル/kg）あたり118ドル（2011年のドル換算で635ドル/ポンドまたは1,400ドル/kg）と低かった。[13] [14]より現実的な予測では、15年間の耐用年数で年間12回の飛行と初期開発コストを合わせると、プログラムの総コストはおよそ540億ドル（2011年のドル換算）と予測される。
シャトル計画の実際の30年間の運用期間から2011年までの費用は、インフレ調整後で1960億ドルだった。[15] 2010年、スペースシャトルの1回の飛行あたりの増分費用は4億900万ドル、低地球軌道（LEO）までの1キログラムあたり14,186ドル（1ポンドあたり6,435ドル）だった。対照的に、同等のプロトン打ち上げロケットの費用はLEOまでの1億4,100万ドル、1キログラムあたり6,721ドル（1ポンドあたり3,049ドル）、ソユーズ2.1は再利用できないにもかかわらず、5,500万ドル、1キログラムあたり6,665ドル（1ポンドあたり3,023ドル）だった。[16]
NASAの2005年度の予算では、30%、つまり50億ドルがスペースシャトルの運用に割り当てられたが[17]、 2006年には43億ドルの要求に減額された。[18]打ち上げ以外の費用がプログラム予算のかなりの部分を占めている。例えば、2004年度から2006年度にかけて、NASAはスペースシャトル計画に約130億ドルを費やしたが[19] 、コロンビア号の事故の影響で艦隊は地上に留まり、この期間中に打ち上げは合計3回しか行われなかった。2009年度、NASAの予算では、5回の打ち上げに29億8000万ドルがプログラムに割り当てられたが、これには「プログラム統合」に4億9000万ドル、「飛行および地上運用」に10億3000万ドル、「飛行ハードウェア」（飛行間のオービター、エンジン、外部燃料タンクのメンテナンスを含む）に14億6000万ドルが含まれている。
打ち上げ1回あたりのコストは、プログラム期間中の総コスト（建物、施設、訓練、給与などを含む）を打ち上げ回数で割ることで測定できます。135回のミッションで総コストが1920億ドル（2010年のドル換算）であるため、シャトルプログラムの期間中の打ち上げ1回あたりのコストは約15億ドルとなります。 [20] 2017年の調査によると、シャトルで1キログラムの貨物を国際宇宙ステーションに運ぶのに2017年のドル換算で27万2000ドルかかり、これはシグナスの2倍、ドラゴンの3倍のコストでした。[21]
NASAはスペースシャトル計画中に成功志向管理として知られる経営哲学を採用したが、コロンビア号の惨事の後に歴史家アレックス・ローランドはこれを「最善を願う」ことと表現した。[22] 成功志向管理はそれ以来、この分野の複数のアナリストによって研究されてきた。[23] [24] [25]
事故
135回のミッションの飛行中に、2機のオービターが破壊され、乗組員14名の宇宙飛行士が死亡しました。
また、打ち上げ準備中に軌道投入中止事故が1 件発生し、地上では死亡事故もいくつか発生しました。
STS-51-L（チャレンジャー、1986年）
1986 年 1 月 28 日の最後の打ち上げ時のチャレンジャー号のクローズアップ ビデオ映像では、問題が右側の固体ロケット ブースター (SRB) のO リングの故障から始まったことがはっきりと示されています。故障したジョイントから漏れた高温のガスの煙によって外部タンクが崩壊し、その結果、高い空力応力によってオービターが分解しました。この事故で、搭乗していた 7 人の宇宙飛行士全員が亡くなりました。エンデバー号(OV-105) は、チャレンジャー号の代わりとして (元々他のオービター用に用意されていた構造スペア パーツを使用して) 製造され、1991 年 5 月に納品され、その 1 年後に初めて打ち上げられました。
チャレンジャー号の喪失後、NASAはスペースシャトル計画を2年以上停止し、ロジャース委員会報告書で勧告された数多くの安全上の変更を行った。これには、チャレンジャー号事故で故障したSRBジョイントの再設計も含まれていた。その他の安全上の変更には、オービターが制御飛行中に使用する新しい脱出システム、着陸装置のタイヤとブレーキの改良、シャトルの宇宙飛行士用の与圧服の再導入（これらはSTS-4以降は廃止され、宇宙飛行士はその時点からチャレンジャー号事故までつなぎ服と酸素ヘルメットのみを着用していた）が含まれていた。シャトル計画は1988年9月にディスカバリー号がSTS-26で打ち上げられ、継続された。
この事故は、探査機の技術的設計だけでなく、NASAにも影響を与えた。 [7]チャレンジャー号事故後のロジャース委員会 が行った勧告の一部を引用すると、次の通りである。 [7 ]
勧告 I – 欠陥のある固体ロケット モーターのジョイントとシールを交換する必要があります。ジョイントをなくす新しい設計、または現在のジョイントとシールの再設計が考えられます。... NASA の長官は、国立研究会議に、委員会の設計勧告を実施し、設計作業を監督するための独立した固体ロケット モーター設計監督委員会を設置するよう要請する必要があります。
勧告 II – シャトル プログラム構造を見直す必要があります。... NASA は、資格のある宇宙飛行士が機関の管理職に就くことを奨励する必要があります。
勧告 III – NASA と主要なシャトル契約業者は、すべての重要度 1、1R、2、および 2R 項目と危険分析を見直す必要があります。
勧告 IV – NASA は、副長官が率いる安全、信頼性、品質保証局を設立し、NASA 長官に直接報告する必要があります。
勧告 VI – NASA は、着陸の安全性を向上させる措置を講じる必要があります。タイヤ、ブレーキ、前輪システムを改善する必要があります。
勧告 VII – 制御された滑空飛行中に使用する乗組員脱出システムを提供するためにあらゆる努力を払う必要があります。
勧告 VIII - 国がシャトルを主な宇宙打ち上げ能力として頼りにしていることから、NASA に対して飛行率を上げるよう容赦なく圧力がかかっています... NASA は、その資源に見合った飛行率を確立する必要があります。
STS-107（コロンビア、2003年）
シャトル計画はチャレンジャー号の事故後、17年間88回のミッションを無事故で遂行したが、 2003年2月1日、コロンビア号が再突入時に分解し、乗組員7名全員が死亡した。事故の最終的な原因は、離陸直後に外部燃料タンクから分離した発泡スチロールの破片がオービターの左翼の前縁に衝突し、再突入時に翼の縁を覆って保護していた強化炭素繊維（RCC）パネルの1つに穴を開けたことであった。コロンビア号が通常のミッションの最後に大気圏に再突入した際、高温のガスが翼を貫通して内側から破壊し、オービターは制御不能となって分解した。
コロンビア号の事故後、国際宇宙ステーションは2年以上にわたり最小限の乗組員2名で運用され、主にロシアの宇宙船によって整備された。2005年の「飛行再開」ミッションSTS-114は成功したが、タンクの別の部分から同様の断熱材が剥がれた。破片はディスカバリー号に当たらなかったが、このためプログラムは再び中止された。
2回目の「飛行再開」ミッションであるSTS-121は、 2006年7月4日14:37 (EDT) に打ち上げられた。以前の2回の打ち上げは、発射台の周囲で長引く雷雨と強風のため中止されており、この打ち上げは、主任技術者と安全責任者の反対にもかかわらず実施された。外部タンクの断熱材に5インチ (13 cm) の亀裂が見られ、懸念されたが、ミッション管理チームは打ち上げを承認した。[26]このミッションでは、ISSの乗組員が3人に増加した。ディスカバリー号は、2006年7月17日09:14 (EDT) にケネディ宇宙センターの滑走路15に無事着陸した。
STS-121の成功に続き、その後のすべてのミッションは大きな断熱材の問題もなく完了し、ISS の建設も完了しました ( 2007 年 8 月のSTS-118ミッションでは、打ち上げ時に再び断熱材の破片がオービターに衝突しましたが、この損傷はコロンビア号が受けた損傷に比べれば最小限でした)。
コロンビア号事故調査委員会は報告書の中で、シャトルが国際宇宙ステーション（ISS）に飛行すれば乗組員へのリスクが軽減されると指摘した。上昇中にオービタが損傷して再突入が安全でなくなった場合に、ISSを救助を待つ乗組員の安全な避難場所として利用できるためである。委員会は、残りの飛行では、シャトルが常にステーションと一緒に周回することを推奨した。STS-114の前に、NASA長官ショーン・オキーフは、スペースシャトルの今後のすべての飛行はISSに向かうと宣言し、コロンビア号事故の前に予定されていたハッブル宇宙望遠鏡の最後の整備ミッションの実行の可能性を排除した。しかし、NASAの倉庫には数百万ドル相当のハッブル宇宙望遠鏡のアップグレード機器が用意され、待機していた。宇宙飛行士[誰？ ]を含む多くの反対者がNASAの経営陣にミッション許可を再考するよう求めたが、当初長官は譲らなかった。 2006 年 10 月 31 日、NASA は、2008 年 8 月 28 日に予定されているハッブル宇宙望遠鏡への 5 回目かつ最後のシャトル整備ミッションとして、アトランティスの打ち上げを承認すると発表しました。しかし、SM4/ STS-125 は最終的に 2009 年 5 月に打ち上げられました。
コロンビアの影響の一つは、将来の有人打ち上げロケット、すなわちアレスIが他の考慮事項と比較して乗組員の安全性に特に重点を置くようになったことである。[27]
退職
スペースシャトルの退役は2004年1月に発表された。[28] : III-347 ジョージ・W・ブッシュ 大統領は宇宙探査ビジョンを発表し、ISSの建設が完了したらスペースシャトルを退役させることを求めた。[29] [30] ISSが適切に組み立てられるように、協力パートナーは2006年3月に残りの16回の組み立てミッションが必要であると決定した。[28] : III-349 ハッブル宇宙望遠鏡の追加のサービスミッションが2006年10月に承認された。[28] : III-352 当初、STS-134は最後のスペースシャトルミッションになる予定だった。しかし、コロンビア号の事故により、救助ミッションが発生した場合に備えて追加のオービターの打ち上げが準備された。アトランティスは最後の緊急時打ち上げミッションに向けて準備を進めていたが、2010年9月に、緊急時にISSに残れるように4人の乗組員を乗せたSTS-135として飛行することが決定された。 [28] : III-355 STS-135は2011年7月8日に打ち上げられ、2011年7月21日午前5時57分EDT（09:57 UTC）にケネディ宇宙センターに着陸した。[28] : III-398 それ以降、2020年5月30日のクルードラゴン・デモ2の打ち上げまで、米国はロシアのソユーズ宇宙船で宇宙飛行士を打ち上げた。[31]
各オービターは最終飛行を終えた後、展示用に加工された。使用されたOMSおよびRCSシステムは、有毒なハイパーゴリック推進剤のために最大の危険を伴い、危険なガス放出を防ぐためほとんどの構成部品が永久に取り外された。[28] : III-443 アトランティスはフロリダ州ケネディ宇宙センタービジターコンプレックスに展示されている。[28] : III-456 ディスカバリーはバージニア州スティーブン・F・ウドバー・ヘイジー・センターに展示されている。 [28] : III-451 エンデバーはロサンゼルスのカリフォルニア科学センターに展示されている。 [28] : III-457 エンタープライズはニューヨークのイントレピッド博物館に展示されている。 [28] : III-464 オービターの構成部品はアメリカ空軍、ISSプログラム、ロシア政府およびカナダ政府に移管された。エンジンはスペース・ローンチ・システムで使用するために取り外され、展示用に予備のRS-25ノズルが取り付けられた。[28] : III-445保存
製造された5機の完全に機能するシャトル・オービターのうち、3機が残っている。大気圏内でのテスト飛行には使用されたが軌道飛行には使用されなかったエンタープライズは、他のオービターで使用するために多くの部品が取り外された。後に外観上の修復が行われ、国立航空宇宙博物館のスティーブン・F・ウドバー・ヘイジー・センターで2012年4月19日まで展示されていた。エンタープライズは2012年4月にニューヨーク市に移され、イントレピッド博物館で展示された。同博物館のスペースシャトル・パビリオンは2012年7月19日にオープンした。 ディスカバリーは、国立航空宇宙博物館のスティーブン・F・ウドバー・ヘイジー・センターでエンタープライズに代わって展示された。アトランティスはケネディ宇宙センターのビジター・コンプレックスのスペースシャトル展示の一部を形成し、改修後の2013年6月29日からそこで展示されている。[32]
2012年10月14日、エンデバーはロサンゼルス国際空港からカリフォルニア科学センターまでの市街地道路を前例のない12マイル（19 km）走行し、2012年後半から臨時の格納庫で展示されている。空港からの輸送には2日間かかり、主要な道路の封鎖、400本を超える市の木の伐採、送電線の持ち上げ、道路の整地、道路標識、街灯柱、その他の障害物の一時的な撤去など、大規模な作業が必要となった。数百人のボランティア、消防隊員、警察隊員が輸送を手伝った。大勢の観客が路上でシャトルが市内を通過するのを一目見ようと待っていた。エンデバーは、最後の飛行資格を持つ外部燃料タンク（ET-94）とともに、サミュエル・オシン航空宇宙センター（カリフォルニア科学センターへの増築が予定されている）が完成するまで、現在、科学センターのサミュエル・オシン・パビリオンで（水平方向に）展示されている。移動後は、本物の固体ロケットブースターと外部燃料タンクを装備した発射構成で恒久的に展示される。[33] [34]
乗員モジュール
| 外観イメージ | |
|---|---|
 ロックウェル 74 旅客モジュール© ロックウェル— ホスト |
スペースシャトルの応用分野の一つに、乗員の増強がある。[35]オービターには最大8人の乗員が搭乗したが、少なくとも10人の乗員を収容できたはずだ。[35]ペイロードベイに追加の乗客を乗せるさまざまな提案も、1979年には既になされていた。[36 ]ロックウェル社による提案の一つは、オービターのペイロードベイに74人の乗客を乗せ、地球軌道上で3日間の滞在を可能にするというものだった。[36] 64席の小型オービターの場合、1980年代後半のコストは、1回の打ち上げにつき1席あたり約150万ドルとなる。[37]ロックウェル社の乗客モジュールには2つのデッキがあり、上部に4席、下部に2席あり、幅25インチ（63.5 cm）の通路と追加の収納スペースがある。[37]
もう一つの設計は、スペース・ハビテーション・デザイン・アソシエイツが1983年にスペースシャトルのペイロードベイに72人の乗客を乗せるという提案だった。[37]乗客は6つのセクションに分かれて座り、打ち上げ時には各セクションに窓と専用の積載ランプがあり、座席は打ち上げと着陸で異なる構成になっていた。[37]もう一つの提案は、スペースラボの居住モジュールに基づいており、コックピットエリアに加えてペイロードベイに32席が用意されていた。[37]
STSの商業運用を分析する試みがいくつかあった。[38] NASAが2011年時点でのスペースシャトルの打ち上げ平均コストを1ミッションあたり約4億5000万ドルと見積もったことを用いると、[39]ロックウェルが構想した74席のモジュールの1席あたりのコストは、通常の乗組員を除いて600万ドル未満となった。一部の乗客モジュールは、トンネルなど既存の機器に似たハードウェアを使用していたが、[40]これはスペースハブやスペースラボ にも必要であった。
後継者
30年にわたる運用期間中、STSスペースシャトルの様々な後継機や代替機が部分的に開発されたが、完成には至らなかった。[41]
STSを補完または代替する可能性のある将来の宇宙船の例: [41]
- 先進的有人地球軌道上輸送機
- シャトルII、ジョンソン宇宙センターの後継機のコンセプト。翼に2つのブースターと2つのタンクを搭載。[42]
- 国家航空宇宙機 (NASP)
- ロックウェル X-30 (資金提供なし)
- VentureStar、エアロスパイク エンジンを使用した SSTO スペースレーン コンセプト。
- ロッキード・マーティン X-33 (2001年にキャンセル)
- アレス I (コンステレーションのキャンセルにより終了)
- 軌道スペースプレーンプログラム
宇宙輸送に向けた取り組みの一つは、1994年にNASAが開始した再使用型ロケット（RLV）プログラムであった。[43]これはX-33とX-34ロケットの開発につながった。[43] NASAはX-33の開発に約10億ドルを費やし、2005年までに運用を開始することを目指した。[43] 2000年代初頭のもう一つのプログラムは、次世代打ち上げイニシアチブであるスペース・ローンチ・イニシアチブであった。[44]
スペース・ローンチ・イニシアティブ・プログラムは2001年に開始され、2002年後半には軌道宇宙飛行機プログラムと次世代打ち上げ技術プログラムの2つのプログラムに発展しました。[44] OSPは国際宇宙ステーションへのアクセスを提供することを目的としていました。[44]
シャトルの役割の一部を引き継ぐ予定だった他の乗り物としては、HL-20人員発射システムやNASAのX-38クルー帰還機プログラムがあり、これらは主にISSから人を降ろすことを目的としていた。X-38は2002年にキャンセルされ、[45] HL-20は1993年にキャンセルされた。[46]このプログラムには、ステーションクルー帰還代替モジュール（SCRAM）や保証付きクルー帰還機（ACRV）など、他のいくつかのプログラムが存在した[47]。
2004年の宇宙探査ビジョンによれば、NASAの次の有人計画は、アレスIおよびアレスV打ち上げロケットとオリオン宇宙船によるコンステレーション計画となるはずだった。しかし、コンステレーション計画は十分な資金を得られず、2010年初頭、オバマ政権は代わりに、貨物と乗組員をLEOに輸送するために民間部門に大きく依存する計画を承認するよう議会に要請した。
商業軌道輸送サービス（COTS）プログラムは、ISSにサービスを提供する商業的に運用される無人貨物車両を開発することを目的として2006年に始まりました。[48]これらの車両の最初のものであるスペースXドラゴン1は2012年に運用を開始し、2番目のオービタルサイエンシズのシグナスは2014年に運用を開始しました。[49]
商業乗員開発（CCDev）プログラムは、少なくとも4人の乗組員をISSに送り、180日間ドッキングした後、地球に帰還させることができる商業的に運用される有人宇宙船を製作することを目的として2010年に開始されました。[50] SpaceXのDragon 2やBoeing CST-100 Starlinerのようなこれらの宇宙船は、2020年頃に運用開始される予定でした。[51] Crew Dragon Demo-2ミッションでは、SpaceXのDragon 2が宇宙飛行士をISSに送り、アメリカの有人打ち上げ能力を回復しました。最初の運用SpaceXミッションは、2020年11月15日午後7時27分17秒（東部標準時）に打ち上げられ、4人の宇宙飛行士をISSに運びました。
コンステレーション計画は中止されたが、非常によく似たアルテミス計画に置き換えられた。オリオン宇宙船は以前の設計から実質的に変更されていない。計画されていたアレスVロケットは、オリオンとその他の必要なハードウェアの両方を打ち上げる予定の、より小型のスペース・ローンチ・システム（SLS）に置き換えられた。 [52] 2014年12月5日、 デルタIVヘビーロケットで打ち上げられたオリオン宇宙船の無人試験飛行である探査飛行試験1 （EFT-1）が打ち上げられた。 [53]
アルテミス1号はSLSの初飛行であり、完成したオリオンおよびSLSシステムの試験として打ち上げられた。[54]ミッション中、無人のオリオンカプセルは地球に帰還する前に、月を57,000キロメートル（31,000海里）離れた逆行軌道で10日間を過ごした。 [55] このプログラムの最初の有人ミッションであるアルテミス2号は、2024年に4人の宇宙飛行士を乗せて[56]、 8,520キロメートル（4,600海里）の距離から月への自由帰還フライバイを行う予定である。 [57] [58]アルテミス2号の後、ルナゲートウェイの電力および推進要素と使い捨ての月面着陸船の3つのコンポーネントが、商業打ち上げサービスプロバイダーからの複数回の打ち上げで運ばれる予定である。[59] アルテミス3号は2025年にSLSブロック1ロケットで打ち上げられる予定で、最小限のゲートウェイと使い捨て着陸機を使用して、この計画で初の有人月面着陸を達成する予定である。この飛行は月の南極地域に着陸する予定で、2人の宇宙飛行士が約1週間そこに滞在する予定である。[59] [60] [61] [62] [63]
ギャラリー
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キャンセルされたX-33用のリニアエアロスパイクエンジン -
スペースシャトルの後継機の一つであるドラゴン宇宙船が、ISSに貨物を届ける途中の姿が見られる。 -
2019年12月1日、プラムブルックで撮影されたNASAのアルテミス1ミッション用のオリオン宇宙船 -
アルテミスIのスペース・ローンチ・システム・ロケットのコアステージ -
スペース・ローンチ・システムのコアステージがミショー施設からステニスへの輸送のために出荷される -
国際宇宙ステーションにドッキング中のボーイングCST-100スターライナー宇宙船 -
スペースXのクルードラゴンが国際宇宙ステーションにドッキング中
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資産と移行計画
スペースシャトル計画は654以上の施設を占有し、120万以上の機器を使用し、5,000人以上を雇用した。機器の総額は120億ドル以上であった。シャトル関連施設はNASAの在庫の4分の1以上を占めた。米国全土で1,200を超えるアクティブなプログラムサプライヤーがいた。NASAの移行計画では、プログラムは2010年まで運営され、移行および引退フェーズは2015年まで続くことになっていた。この間、アレスIとオリオン、そしてアルタイル月着陸船が開発中であったが[64]、これらのプログラムはその後キャンセルされた。
2010年代の有人宇宙飛行の2つの主要プログラムは、商業乗組員プログラムとアルテミスプログラムです。たとえば、ケネディ宇宙センター発射施設39Aは、ファルコン・ヘビーとファルコン9の打ち上げに使用されます。
批判
スペースシャトルの部分的な再利用は、その初期開発における主要な設計要件の1つであった。[65] : 164 オービターの帰還と再利用を決定づけた技術的決定により、打ち上げ1回あたりのペイロード能力が削減された。当初の意図は、このペイロードの減少を、打ち上げ1回あたりのコストの削減と打ち上げ頻度の増加で補うことだった。しかし、スペースシャトルの実際の打ち上げコストは当初の予測よりも高く、スペースシャトルは当初NASAが予測した年間24回のミッションを飛行しなかった。[66] [28] : III–489–490
スペースシャトルはもともと、チャレンジャー号の事故以前のミッションでは主に衛星を配備するための打ち上げ機として計画されていた。NASA の価格はコスト以下で、使い捨ての打ち上げ機よりも低かった。これは、スペースシャトルのミッションの多さが初期の財政的損失を補うという意図があったからだ。使い捨ての打ち上げ機の改良と、スペースシャトルの商用ペイロードからの移行により、使い捨ての打ち上げ機が衛星配備の主な選択肢となった。[28] : III–109–112 スペースシャトルの主要顧客は、スパイ衛星を担当する国家偵察局(NRO) だった。NRO とのつながりの存在は 1993 年まで機密扱いであり、NRO のペイロード要件に関する秘密の検討は、プログラムの透明性の欠如につながった。チャレンジャー号の事故を受けて中止されたシャトル・セントール計画は、宇宙船を運用能力を超えるものにするはずだった。[67]
致命的なチャレンジャー号とコロンビア号の事故は、スペースシャトルの安全上のリスクが乗組員の死亡につながる可能性があることを実証した。オービターのスペースプレーン設計では、アボートのオプションが制限されており、アボートのシナリオでは、アポロ号やソユーズ号の宇宙カプセルのアボート脱出オプションではなく、滑走路までのオービターの制御された飛行、または乗組員が個別に脱出できるようにすることが必要だった。[68] NASAのエンジニアと経営陣が宣伝した初期の安全分析では、乗組員の死亡につながる壊滅的な故障の可能性は、打ち上げ100回に1回から10万回に1回というまれな確率まで予測されていた。[69] [70] 2回のスペースシャトルミッションの失敗を受けて、最初のミッションのリスクが再評価され、機体と乗組員の壊滅的な損失の可能性は9分の1と高いことが判明しました。 [71] NASAの経営陣は、ミッション率の向上と引き換えに乗組員のリスク増加を受け入れたとしてその後批判されました。チャレンジャーとコロンビアの 両報告書は、NASAの文化がミッションの潜在的なリスクを客観的に評価しなかったために乗組員の安全を確保できなかったと説明しています。[70] [72] : 195–203サポート車両
スペースシャトル計画の支援には、主に地上輸送車両を中心に、他の多くの車両も使用されました。
- クローラー輸送車は、移動式発射プラットフォームとスペースシャトルを、ロケット組立棟（VAB）から、もともとアポロ計画のために建設された発射施設39まで運びました。
- シャトル運搬機（SCA）は、改造されたボーイング747型機2機であった。どちらも、代替着陸地点からケネディ宇宙センターまでオービターを飛ばすことができた。[73] ：I–377、382 これらの航空機は、アームストロング飛行研究センターとヒューストン宇宙センターのジョー・デイビス・ヘリテージ・エアパークに退役した。
- 36 輪の輸送トレーラー、オービター トランスファー システムは、もともとカリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地にある米国空軍の発射施設用に製造され(その後デルタ IV ロケット用に改造された)、着陸施設から発射台までオービターを輸送し、別の VAB スタイルの建物とクローラー輸送道路を使用せずに「積み重ね」と打ち上げの両方を可能にしました。ヴァンデンバーグ施設が閉鎖される前は、オービターは OPF からVABまで下部キャリッジに載せて輸送され、オービターを SRB/ET スタックに取り付けるために持ち上げるときにのみ持ち上げられました。トレーラーにより、下部キャリッジに追加のストレスをかけずに、OPF から SCA 「Mate-Demate」スタンドまたは VAB のいずれかにオービターを輸送することができました。
- 乗員輸送車両(CTV) は、空港のジェット ブリッジを改造したもので、着陸後に宇宙飛行士が軌道船から脱出するのを支援するために使用されました。CTV に入ると、宇宙飛行士は打ち上げ用および再突入用のスーツを脱ぎ、椅子とベッドで健康診断を受け、その後、運用および点検ビルの乗員宿舎に輸送されます。もともとはアポロ計画のために建造されました。
- アストロバンは、打ち上げ当日に運用・点検ビルの乗組員宿舎から発射台まで宇宙飛行士を輸送するために使用されました。また、シャトル着陸施設の乗組員輸送車両から宇宙飛行士を再び輸送するためにも使用されました。
- スペースシャトル固体ロケットブースターの一部を輸送するために使用されていたNASA鉄道の機関車3台は、ケネディ宇宙センターでの日常的な運用には不要であると判断されました。2015年4月、機関車1号車はナキトシュ教区港へ、3号車はマディソン鉄道へ送られました。機関車2号車は2014年にゴールドコースト鉄道博物館へ送られました。[74]
参照
参考文献
脚注
- ^ このプログラムは、壊滅的な失敗の後、1986年から1988年、および2003年から2005年まで中断されました。
- ^ ソ連のスペースシャトル「ブラン」は非常に似ており、同じ機能を持つように設計されていたが、キャンセルされる前に無人宇宙飛行を1回だけ行った。
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そして、NASAは2024年に宇宙飛行士を月に送る前に、まず月面ゲートウェイの5つの部分を打ち上げなければならない。これらはすべて、別々に打ち上げられ、月周回軌道で互いに結合される商用車両となる。まず、動力と推進要素が 2022 年に打ち上げられます。次に、乗組員モジュールが (乗組員なしで) 2023 年に打ち上げられます。2024 年、有人着陸までの数か月間に、NASA は最後の重要なコンポーネントを打ち上げます。ゲートウェイから低い月の軌道に着陸船を運ぶ転送車両、宇宙飛行士を月面に運ぶ降下モジュール、そして宇宙飛行士を転送車両まで運び、転送車両が宇宙飛行士をゲートウェイに戻す上昇モジュールです。
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さて、乗組員をゲートウェイまで運ぶアルテミス3号では、乗組員が着陸船を利用できるようにする必要がある。つまり、ゲートウェイでは、商業的に打ち上げられる動力推進要素と、商業的に打ち上げられる利用モジュールがあり、そこに着陸船があるということになる。
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の計画では、スペース・ローンチ・システムの3回目の打ち上げ時に月面着陸ミッションが実施される。ブリデンスタイン氏によると、月面を歩いた初の女性を含む宇宙飛行士は、まず月周回基地に立ち寄る。その後、着陸船でクレーター内に凍った水が存在する南極付近の表面に着陸する。
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さらに読む
- シャトルリファレンスマニュアル
- 軌道船 アーカイブ済み 2021年2月9日、Wayback Machine
- シャトル計画資金 1992 – 2002
- NASA スペースシャトル ニュース リファレンス – 1981 (PDF ドキュメント)
- RA Pielke、「スペース シャトルの価値は解釈の余地がある」、Aviation Week、第 26 号、1993 年 7 月、p. 57 (.pdf)
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、スペースシャトル計画に関連するメディアがあります。
- NASA 公式ミッションサイト
- NASA ジョンソン宇宙センター スペースシャトルサイト
- 公式スペースシャトルミッションアーカイブ
- NASA スペースシャトル マルチメディア ギャラリー & アーカイブ
- シャトルの音声、ビデオ、画像 - STS-67 (1995) から現在までの検索可能なアーカイブ
- ケネディ宇宙センター メディア ギャラリー – 検索可能なビデオ/オーディオ/写真ギャラリー
- スペースシャトルに関する議会調査局（CRS）の報告書
- 米国の宇宙飛行の歴史: スペースシャトル計画
- シャトル打ち上げの気象基準
- 統合打ち上げマニフェスト: スペースシャトルの飛行と ISS の組み立てシーケンス
- USENET 投稿 – Jon Leech による非公式スペース FAQ