ソユーズMS

ソユーズMS
МСとは

ソユーズMS-20がISSに接近中
メーカー	エネルギア
原産国	ロシア
オペレーター	ロスコスモス
仕様
宇宙船の種類	有人宇宙飛行
打ち上げ質量	7,290 kg (16,070 ポンド)
積載量	打ち上げ: 乗員+170 kg (370 ポンド) 着陸: 乗員+60 kg (130 lb) 廃棄量: 170 kg (370 ポンド)
乗員定員	3
音量	合計: 10 m 3 (350 cu ft) 降下モジュール: 4 m 3 (140 cu ft) 軌道モジュール: 6 m 3 (210 cu ft)
バッテリー	755ああ
政権	低軌道
デザインライフ	国際宇宙ステーション（ISS）にドッキングして200日間
寸法
太陽電池アレイスパン	10.7メートル（35フィート）
幅	2.72 m (8 フィート 11 インチ)
生産
状態	アクティブ
注文中	3
構築済み	26
発売	26（2024年9月11日現在）
運用	1 ( MS-26 )
引退	24
失敗した	1 ( MS-10 )
初打ち上げ	2016年7月7日 ( MS-01 )
最後の打ち上げ	アクティブ
関連宇宙船
由来	ソユーズTMA-M
一緒に飛行	ソユーズ FG (2016–2019) ソユーズ 2.1a (2020–)
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ソユーズMS (ロシア語: Союз МС、GRAU : 11F732A48) は、2016 年に初めて打ち上げられたロシアのソユーズ宇宙船シリーズの最新バージョンです。「MS」は「近代化されたシステム」の略で、主に通信およびナビゲーション サブシステムに重点を置いたアップグレードを反映しています。ソユーズ TMA-M宇宙船の進化形であるソユーズ MS は、主にアンテナ、センサー、スラスターの配置において、外観上の変更が最小限に抑えられています。ロスコスモスの有人宇宙飛行ミッション に使用されています。

ソユーズMS-01は2016年7月7日に初飛行を行い、国際宇宙ステーション（ISS）に向かいました。ミッションには、2016年7月9日にISSにドッキングする前に、宇宙船の新しい設計を検証するための2日間のチェックアウトフェーズが含まれていました。113日間ISSにドッキングした後、MS-01の乗組員は2016年10月30日に地球に帰還し、カザフスタンのステップに無事着陸しました。

ソユーズMS-10ミッション中、宇宙船は飛行中の中断を1回経験している。ソユーズFG運搬ロケットの4つのブースターが分離した直後、1つがコアステージに衝突した。宇宙船の搭載コンピューターが打ち上げ脱出システムを起動し、システムは完璧に機能し、故障したロケットから再突入モジュールと軌道モジュールを素早く引き離した。安全な距離に達すると、システムは再突入モジュールを切り離し、パラシュートで地上に降下できるようにした。乗組員は無傷で着陸した。

これまでのすべての派生型と同様に、ソユーズ MS 宇宙船は 3 つの部分 (宇宙空間では前方から後方、ロケットに搭載されたときは上から下) で構成されています。

• 球状軌道モジュール、
• 小型の空力降下モジュール、
• 円筒形の計器/推進モジュール

軌道モジュールと降下モジュールには、加圧された居住可能な居住空間が含まれています。可能な限り多くの機器とスペースを軌道モジュールに移動することで、再突入中にシールドしたり減速したりする必要がなくなり、3部構成のソユーズ宇宙船は2部​​構成の設計よりも大きくて軽量になりました。比較すると、アポロ宇宙船の加圧コマンドモジュールは、 3人の乗組員に6立方メートル (210 立方フィート) の生活空間を提供し、再突入質量は5,000キログラム (11,000ポンド) でした。一方、ソユーズMSは同じ乗組員に10立方メートル (350 立方フィート) の生活空間を提供し、再突入モジュールの重量は2,950キログラム (6,500ポンド) です。

ソユーズは最大3人の宇宙飛行士を乗せることができ、約30人日の生命維持を提供する。生命維持システムは、海面分圧の窒素/酸素雰囲気を提供する。この雰囲気は、乗組員が生成したCO ₂と水のほとんどを吸収して酸素を再生するKO _{2シリンダーと、残ったCO 2 を}吸収するLiOHシリンダーによって再生される。推定配送可能ペイロード重量は最大200 kgで、最大65 kgを帰還させることができる。^[1]

打ち上げ中、この宇宙船は打ち上げ脱出システムを備えた機首フェアリングによって保護され、大気圏を通過した後に切り離されます。宇宙船は高度に自動化されており、Kurs システムはISS への自動ドッキングまでナビゲートすることができます。ただし、必要に応じてパイロットが地上管制から独立して宇宙船を操作することもできます。

宇宙船の最も前方のセクションは軌道モジュール（ロシア語：Бытовой Отсек [БО]、ローマ字：  Bitovoy Otsek [BO]）であり、居住モジュールとも呼ばれます。

このモジュールには 3 つのポートがあります。前方ポートは ISS とのドッキングに使用され、側面ポートは地上作業や潜在的な宇宙遊泳中の乗組員の進入に使用され、後方ポートは再突入モジュールに接続されます。

多目的に設計された軌道モジュールは、軌道上で乗組員の生活空間を提供し、トイレや、限られたスペースしかない再突入モジュールに比べて広いスペースがあります。打ち上げ時には 100 キログラム (220 ポンド) を超える貨物を積載できます。モジュールは再突入前に投棄され破壊されるため、通常は封印される前に最大 170 キログラム (370 ポンド) の廃棄物が詰め込まれます。

モジュール設計により、再突入モジュールの重要なシステムを損なうことなく、特定のミッションに合わせてカスタマイズできます。無重力状態では、モジュールの向きは再突入モジュールの向きとは異なり、宇宙飛行士はドッキング ポートに頭を向けて立ったり座ったりします。

ソユーズMSの軌道モジュールには前方を向いた小さな窓があり、自動システムが故障した場合に乗組員、特にフライトエンジニアが手動でドッキングを行う際に機長を支援できます。

軌道モジュールと降下モジュールの間のハッチを密閉すると、軌道モジュールをエアロックとして使用できます。宇宙飛行士は理論的にはサイドポートから脱出できますが、ISS にはより大型の専用エアロックがあるため、この機能はこれまで使用されていません。サイドポートは、発射台で宇宙船に搭乗する際の乗組員の出入り口です。

以前のバージョンと比較して、ソユーズMSの軌道モジュールには追加の隕石対策シールドが搭載されています。^[2]

宇宙船の中央部分は再突入モジュール（ロシア語：Спускаемый Аппарат [СА]、ローマ字：  Spuskaemiy Apparat [SA] ）である。これは、打ち上げ時および地球への帰路に乗組員が座る場所である。再突入時に保護するため、耐熱カバーで覆われている。最初は大気圏で減速し、次にブレーキングパラシュート、最後にメインパラシュートで減速して着陸する。地上1メートルの地点で、耐熱シールドの後ろに取り付けられた固体燃料ブレーキエンジンが点火され、軟着陸が行われる。再突入モジュールの設計要件の1つは、可能な限り高い容積効率（内部容積を船体面積で割った値）を持つことであった。これに最適な形状は球体であるが、そのような形状では揚力が得られず、純粋に弾道的な再突入となる。弾道再突入は、大きな減速のため乗員に負担がかかり、最初の軌道離脱燃焼を超えて操縦することはできません。そのため、ソユーズが採用している「ヘッドライト」形状、つまり、わずかに角度のついた円錐形部分 (7 度) と従来の球形部分の熱シールドを結合した半球形の前方領域が採用されました。この形状は、不均等な重量配分により、わずかな揚力を生成します。このニックネームは、ほぼすべての自動車のヘッドライトが円形の放物面だったときに付けられました。

宇宙船の最後部は計器/推進モジュール（ロシア語：Приборно-Агрегатный Отсек [ПАО]、ローマ字：  Priborniy-Agregatniy Otsek [PAO]）であり、サービスモジュールまたは集合体コンパートメントとも呼ばれます。中間コンパートメント、計器コンパートメント、推進コンパートメントの3つの主要なセクションに分かれています。

計器室（ロシア語：Приборно Отсек [ПО]、ローマ字：  Priborniy Otsek [PO]）は、膨らんだ缶のような形をした加圧容器で、温度制御、電力供給、長距離通信、遠隔測定、方向制御用の計器などのシステムが格納されている。推進室（ロシア語：Агрегатный Отсек [АО]、ローマ字：  Agregatniy Otsek [AO]）は、サービスモジュールの非加圧部分で、メインエンジンと予備の液体燃料推進システムが格納されており、軌道上での操縦と地球への降下を開始するためのものである。宇宙船にはまた、中間区画（ロシア語：Переходной Отсек [ПхО]、ローマ字：  Perekhodnoi Otsek [PkhO]）に取り付けられた方向調整用の低推力エンジンシステムが搭載されている。サービスモジュールの外側には、方向調整システム用のセンサーと、宇宙船を回転させることによって太陽に向けられる太陽電池アレイがある。

モジュール構造が以前の設計と異なるため、ソユーズでは再突入前に通常とは異なる一連のイベントが発生します。宇宙船はエンジンを前方に向け、メインエンジンを点火して、予定の着陸地点の 180 度前方で軌道から外れます。これにより再突入に必要な燃料は最小限となり、宇宙船は楕円形のホーマン軌道を飛行して、大気圏の再突入に十分な低高度に達する地点まで移動します。

初期のソユーズ宇宙船では、サービスモジュールと軌道モジュールが同時に切り離されることになります。これらはチューブと電気ケーブルで降下モジュールに接続されているため、分離しやすくなり、降下モジュールの向きが変わるのを防げます。その後、ソユーズ宇宙船はメインエンジンを点火する前に軌道モジュールを切り離すようになり、これによりさらに燃料を節約し、降下モジュールがより多くのペイロードを帰還できるようになります。軌道モジュールは、エアロックとして機能するハッチが降下モジュールの一部であるため、宇宙ステーションの付属物として軌道上に残ることはできません。

パラシュートシステムは高度約10キロメートルで作動します。最初に2つのパイロットパラシュートが展開し、続いてドローグパラシュートが展開して宇宙船の速度を毎秒230メートルから80メートル（時速830キロから290キロ、時速510マイルから180マイル）に減速します。次にメインパラシュートが展開し、降下速度をさらに毎秒7.2メートル（時速26キロ、時速16マイル）に減速します。高度約5.8キロメートルで耐熱シールドが切り離され、地上わずか1メートル（3.3フィート）の高さで点火する6つの固体燃料軟着陸モーターが現れ、降下速度を毎秒2メートル（時速7.2キロ、時速4.5マイル）未満に減速します。降下モジュール内の座席には、乗員それぞれの体型に合わせてカスタム成形されたショックアブソーバーとライナーが取り付けられており、最終的な衝撃を和らげます。 ^[3]

ソユーズミッションは通常、夕方に着陸します。これは、回収ヘリコプターが、地球の影の上にある薄明かりの中で降下する宇宙船を太陽に照らされて容易に見ることができるようにするためです。ISSへのソユーズミッションの開始以来、夜間着陸を行ったのはわずか5回です。^[4]

ソユーズMSはソユーズTMA-Mに対して以下のアップグレードを受けた: ^{[5] [6] [7] [8]}

• 衛星航法装置(ASN-K、ロシア語: Аппаратура Спутниковой Навигации [АСН-К]、ローマ字:  Apparatura Sputnikovoi Navigatsii ): 軌道を決定するために 6 つの地上局に頼る代わりに、新しい ASN-K はGLONASSとGPS信号を使用します。以前のシステムと比較して、ASN-K ははるかに小型で、着陸後に地上でソユーズ降下カプセルの位置を特定するために使用できます。4 つの固定アンテナを使用して 5 m (16 フィート) の測位精度を実現し、その数を 3 cm (1.2 インチ) まで削減し、姿勢精度を 0.5° にすることを目指しています。^[7]
• 新しいクルス-NAランデブーシステム：新しいクルス-NA（ロシア語：Курс-Новая Активная、ローマ字：  Kurs-Novaya Aktivnaya、直訳する と「Course-New Active」）自動ドッキングシステムは、ウクライナの先行システムに代わるロシアで設計および製造されています。この変更は、政治的問題（2国間の戦争）に対処し、より高度なコンピュータ化によってシステムの機能を強化します。元のクルスシステムは長年にわたって非常に信頼性がありましたが、その電子部品の多くは時代遅れになりました。クルス-NAは25 kg（55ポンド）軽量で、30％小型化され、消費電力は25％削減されています。さらに、古いシステムの4つのアンテナを1つのフェーズドアレイアンテナに置き換え、2つの狭角アンテナは後方に再配置されたものの保持されています。ドッキングを容易にするため、古いハロゲンヘッドライトはより明るくエネルギー効率の高いLEDライトに交換されました。^{[9] [10]}
• 統合指揮遠隔測定システム(EKTS、ロシア語: Единая Командно-Телеметрическая Система、ローマ字:  Edinaya Komandno-Telemetricheskaya Sistema ): ロシア領内の地上局だけに頼るのではなく、宇宙船は衛星通信システムである EKTS を搭載しており、ロシアのLuchシステムに接続して 1 日の 83 パーセントの通信範囲をカバーしています。また、地上局との通信用に超短波(VHF) および極超短波(UHF) 無線も保持しています。船の外装で最も目立つ新機能の 1 つである大型の EKTS S バンド衛星アンテナ アレイは、米国のTDRSおよび欧州のEDRS衛星を介して通信することもできます。 EKTSは、互換性のために交換またはアップグレードされたBRTS（無線）、MBITS（テレメトリ）、Rassvet（無線音声）などのいくつかの以前のシステムを統合しています。さらに、再突入および着陸時のリアルタイムの位置追跡のためのCOSPAS-SARSATトランスポンダーを備えています。これらの変更により、ソユーズはISSのロシアセグメントと同じ地上セグメント端末を使用できるようになりました。^[11]
• 姿勢制御スラスタの再配置: 統合推進システム (ロシア語: Комбинированная Двигательная Установка、ローマ字:  Kombinirovannaya Dvigatelnaya Ustanovka [KDU] ) が再構成され、2 つの独立した推進剤マニホールド ループ間の完全な冗長性が提供され、14 対の高推力姿勢制御エンジン (8 対の大型スラスタと 6 対の小型スラスタ) に酸化剤と燃料が供給されました。各スラスタ ペアが異なるマニホールドに接続されたこの配置により、システムの信頼性が大幅に向上しました。さらに、後方向きのスラスタの数が 2 倍になり、メイン エンジンが故障した場合に重要なバックアップが提供されます。これらのハードウェアの変更を補完するために、航空電子機器ユニットが再設計され、燃料消費量を追跡するEFIRは不正確な読み取りを防ぐために再設計された。^[12]
• 改良されたドッキング機構：ドッキングシステムにバックアップ電動駆動機構が搭載されました。^[13]
• SZI-M 再利用可能ブラックボックス: 新しいブラックボックスであるSZI-M (ロシア語: Система Запоминания Информации [СЗИ-М]、ローマ字:  Sistema Zapominaniya Informatsii、直訳すると 「情報記憶システム」) ブラックボックスが、降下モジュールの指揮官席の下に設置されています。ロシアで設計および製造されたこのデバイスは、ミッション全体を通じて音声とデータを記録します。容量 4 GB、記録速度 256 Kb/sのSZI-M は、過酷な条件に耐えられるように設計されています。150 m/s の落下と 30 分間の 700°C の温度に耐えることができ、100,000 回の上書きサイクルの定格があります。最大 10 回のミッションで再利用できます。^{[14] [15]}  
• 電力システムの改善：電子機器の改良によるエネルギー消費量の増加に対応するため、155アンペア時の容量を持つ5つ目のバッテリーが追加され、ソーラーパネルのセル効率は12％から14％に向上し、総面積は1.1m2（12平方フィート）増加しました^。 [ ^16]
• 追加の微小隕石防御：主にNASAの要請により、居住モジュールの壁に微小隕石に対する追加のシールドが追加されました。この対策は、隕石や宇宙ゴミの衝突という可能性は低いものの潜在的な脅威から宇宙船の最も脆弱な部品を保護するために設計されました。^[16]
• デジタルカメラシステム：宇宙船は、古いアナログシステムに代えて、 MPEG-2ベースのデジタルテレビカメラシステムを採用しています。このアップグレードにより、宇宙船と宇宙ステーション間の宇宙間RF通信が可能になり、干渉が減少します。^[17]

ウィキメディア・コモンズには、ソユーズMSに関連するメディアがあります。

• www.russianspaceweb.com – ソユーズMS宇宙船