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 ドラゴン1号 C103がISSに接近中 | |
| 名前 | スプX-1 |
|---|---|
| ミッションタイプ | ISS補給 |
| オペレーター | スペースX |
| コスパーID | 2012-054A |
| SATCAT番号 | 38846 |
| ミッション期間 | 20日18時間47分 |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船 | ドラゴン1 C103 |
| 宇宙船の種類 | ドラゴン1 |
| メーカー | スペースX |
| 打ち上げ質量 | 6,000 kg (13,000 ポンド) |
| ペイロード質量 | 905 kg (1,995 ポンド) |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2012 年 10 月 8 日、00:34:07 UTC [1] [2] |
| ロケット | ファルコン 9 v1.0 ( B0006 ) |
| 発射場 | ケープカナベラル、SLC-40 [3] [4] |
| ミッション終了 | |
| 廃棄 | 回復した |
| 着陸日 | 2012 年 10 月 28 日、19:22 UTC [5] |
| 着陸地点 | 太平洋 |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心軌道 |
| 政権 | 低軌道 |
| 傾斜 | 51.6° |
| 国際宇宙ステーションへの停泊 | |
| 停泊港 | 調和 |
| RMSキャプチャ | 2012年10月10日 10:56 UTC |
| 停泊日 | 2012 年 10 月 10 日、13:03 UTC [6] |
| 出港日 | 2012 年 10 月 28 日、11:19 UTC [7] |
| RMSリリース | 2012年10月28日 13:29 UTC |
| 停泊時間 | 17日22時間16分 |
| 貨物 | |
| 質量 | 905 kg (1,995 ポンド) |
| 加圧 | 905 kg (1,995 ポンド) |
 NASA SpX-1 ミッション パッチ | |
SpaceX CRS-1、別名SpX-1 [8] は、 NASAとの商業補給サービス(CRS-1) 契約に基づくSpaceXの国際宇宙ステーションへの最初の運用貨物ミッションである。これは無人ドラゴン貨物宇宙船の3回目の飛行であり、同社の2段式ファルコン9ロケットの全体では4回目の飛行であった。打ち上げは2012年10月8日 00:34:07 UTCに行われた 。[1] [2] [9] [10]
歴史
2012年5月、ファルコン9がケープカナベラル（CCAFS）に輸送されたことが報告された。[11]ドラゴンCRS-1は2012年8月14日に到着した。[12] 2012年8月31日、ファルコン9のウェットドレスリハーサル（WDR）が完了し、2012年9月29日には静的燃焼テストが完了した。これらのテストは両方とも、ドラゴンカプセルが打ち上げロケットスタックに接続されていない状態で完了した。[13] [14]このミッションは、2012年10月5日に打ち上げ準備レビュー（LRR）に合格した。[10]
打ち上げは2012年10月8日00:34:07 UTCに行われ、ドラゴン宇宙船は数日後に貨物補給を積んで国際宇宙ステーションに到着するのに適切な軌道に乗せられました。打ち上げ中、9基のエンジンのうち1基が飛行開始から79秒後に突然圧力を失い、そのエンジンは即時に早期停止しました。夜間打ち上げの望遠鏡ビデオには破片が映っていました。残りの8基のエンジンはより長い時間噴射され、飛行制御ソフトウェアは軌道を調整してドラゴンをほぼ完璧な軌道に投入しました。[15]
ミッションタイムライン
飛行1日目、打ち上げ（2012年10月8日）
ミッション前にNASAが発表したミッション計画では、ファルコン9は打ち上げ後70秒で超音速に到達し、10秒後に最大空力圧力領域「max Q 」を通過することになっていた。これは、速度と地球の大気によって生じる抵抗の組み合わせにより、打ち上げ機にかかる機械的ストレスがピークに達する時点である。計画では、ファルコン9が名目上90km (56マイル) の高さに達し、音速の10倍の速度で移動している飛行開始から約2分30秒で、打ち上げ機の加速を減らすために第1段エンジンのうち2つを停止することになっていた。残りのエンジンは、その後すぐに停止する予定だった。これはメインエンジンカットオフ (MECO) と呼ばれるイベントである。MECOの5秒後、第1段と第2段が分離する。7秒後、第2段の単一のマーリン真空エンジンが点火し、ドラゴンを低地球軌道に乗せるための6分14秒間の燃焼を開始する予定だった。第2段点火から40秒後、ドラゴンの係留機構を覆う保護ノーズコーンが切り離される予定だった。打ち上げ後9分14秒で、第2段エンジンが停止する（SECO）。35秒後、ドラゴンはファルコン9の第2段から分離し、予備軌道に到達する予定だった。計画通り、ドラゴンはその後ソーラーパネルを展開し、ランデブーに必要なセンサーとドラゴンのグラップル固定具を収納する誘導航法制御（GNC）ベイのドアを開く予定だった。[16]
飛行2日目（10月9日）
ミッション計画では、ドラゴン宇宙船が楕円軌道に投入される楕円燃焼を行うことが求められていた。[16]
飛行3日目（10月10日）
ドラゴンが国際宇宙ステーション（ISS）を追跡している間、宇宙船はCOTS超高周波通信ユニット（CUCU）を使用して超高周波（UHF）通信を確立しました。また、ステーションに搭載されたクルーコマンドパネル（CCP）を使用して、遠征クルーは接近を監視しました。クルーがドラゴンにコマンドを送信できるこの機能は、ミッションのランデブーおよび出発段階で重要です。[16]
ステーションへの最終接近中、ヒューストンのミッションコントロールセンターとホーソーンのスペースXチームによってゴー/ノーゴーが行われ、ドラゴンは再度エンジンを噴射してステーションから250メートル（820フィート）まで到達することができた。この距離で、ドラゴンはLIDARと熱画像装置で構成される近距離誘導システムの使用を開始した。これらのシステムは、ドラゴンが受信したLIDAR画像とドラゴンの熱画像装置を比較することにより、ドラゴンの位置と速度が正確であることを確認した。ホーソーンのドラゴン飛行制御チームは、ジョンソン宇宙センターの国際宇宙ステーション飛行制御室のNASA飛行制御チームの支援を受けて、宇宙船に待機位置からステーションに接近するよう命令した。ヒューストンチームとホーソーンチームによって再度ゴー/ノーゴーが行われた後、ドラゴンは衝突のリスクを減らすためにステーションの周囲200メートル（660フィート）に描かれた仮想球であるキープアウトスフィア（KOS）に入ることを許可された。ドラゴンはステーションから30メートル（98フィート）の位置まで進み、自動的に停止した。もう一度ゴー/ノーゴーが行われ、その後ドラゴンは捕獲ポイントである10メートル（33フィート）の位置まで進んだ。最終的なゴー/ノーゴーが行われ、ヒューストンのミッションコントロールチームは乗組員にドラゴンの捕獲が承認されたことを通知した。[16]
その時点で、宇宙航空研究開発機構の第33次長期滞在クルーである星出彰彦氏は、ISSの17.6メートル（58フィート）のロボットアーム「カナダアーム2」を使用して、10:56 UTCにドラゴン宇宙船に手を伸ばして掴んだ。[6]星出氏は、NASAの第33次長期滞在指揮官であるスニータ・ウィリアムズ氏の助けを借りて、ドラゴンをISSのハーモニーモジュールの地球側まで誘導した。ウィリアムズ氏と星出氏は場所を交換し、ウィリアムズ氏は13:03 UTCにドラゴンをハーモニーの共通結合機構にゆっくりと結合させた。 [6]ドラゴンとハーモニーモジュール間のハッチの開放は、当初2012年10月11日まで予定されていなかったが、前倒しされ、17:40 UTCに行われた。[6]
残りの任務（10月11日から28日）
2週間半かけて、ISSの乗組員はドラゴンの積荷を降ろし、地球への帰還のために貨物を積み直した。[16]
軌道実験室でのミッションが完了した後、新たに到着した第33次長期滞在のフライトエンジニア、ケビン・フォードは、カナダアーム2ロボットアームを使用してドラゴンをハーモニーから切り離し、15メートル（49フィート）の放出地点まで操縦して機体を放出した。その後、ドラゴンはステーションから離れる軌道に乗せるために3回の噴射を行った。ドラゴンがステーションを離れてから約6時間後、最大10分間の軌道離脱噴射を行った。ドラゴンが地球の大気圏に再突入するのに約30分かかり、南カリフォルニアの海岸から約450キロ（280マイル）離れた太平洋に着水する。その後、ソーラーパネルを含むドラゴンのトランクは投棄された。[16]
着陸は、大気圏再突入中にドラコスラスタを自動的に噴射することによって制御された。慎重にタイミングを計った一連のイベントで、デュアルドローグ パラシュートが高度 13,700 メートル (44,900 フィート) で展開し、宇宙船を安定させて減速する。ドローグが完全に展開すると、直径 35 メートル (115 フィート) の 3 つのメイン パラシュートが高度約 3,000 メートル (9,800 フィート) で放出される。ドローグが宇宙船から切り離される間に、メイン パラシュートは宇宙船の降下速度をさらに約 4.8 ～ 5.4 メートル/秒 (16 ～ 18 フィート/秒) まで減速する。ドラゴンがメイン パラシュートの 1 つを失ったとしても、残りの 2 つのパラシュートによって安全に着陸できる。ドラゴン カプセルは、南カリフォルニアの海岸から約 450 キロメートル (280 マイル) 離れた太平洋に着陸すると予想されている。 SpaceXは、Aフレームと関節式クレーンを備えた30m（98フィート）のボート、テレメトリ操作用の27.3m（90フィート）のクルーボート、および回収作業を行うための2つの7.3m（24フィート）の硬質船体インフレータブルボートを使用しています。船には約12人のSpaceXエンジニアと技術者、および4人のダイビングチームが乗船しています。ドラゴンカプセルが着水すると、回収チームは車両を固定し、陸に戻るためにデッキに置きました。[16]
スペースXの技術者は機体のサイドハッチを開け、緊急を要する品物を回収した。重要な貨物は高速船に積まれ、カリフォルニアまでの450km（280マイル）の旅を経てNASAに返却され、NASAは貴重な科学貨物の取り扱いとサンプルの飛行後分析を行った。[17]残りの貨物はドラゴンカプセルがテキサス州マクレガーにあるスペースXの試験施設に到着すると降ろされた。[18]
ペイロード
プライマリペイロード
CRS-1ドラゴンは打ち上げ時に約905kg（1,995ポンド）の貨物を積んでおり、梱包なしで400kg（880ポンド）でした。[16]積載されていたのは、乗組員の補給品118kg（260ポンド）、宇宙ステーションでの166の実験と66の新しい実験を支える重要な物質117kg（258ポンド）、宇宙ステーション用のハードウェア105.2kg（232ポンド）とその他の雑多な品目でした。[16]
ドラゴンは905kg（1,995ポンド）の貨物を運び、梱包なしで759kg（1,673ポンド）を運びました。[16]積載物には、74kg（163ポンド）の乗組員補給品、393kg（866ポンド）の科学実験および実験用ハードウェア、235kg（518ポンド）の宇宙ステーション用ハードウェア、33kg（73ポンド）の宇宙服装備、および25kg（55ポンド）の雑品が含まれていました。[16]
セカンダリペイロード
打ち上げの数か月前から、150 kg (330 lb) のプロトタイプの第2世代Orbcomm-G2衛星が、ファルコン9の第2段から二次ペイロードとして打ち上げられる予定でした。[19] [20]二次ペイロードはドラゴン投入軌道に到達しましたが、上昇中にファルコン9の第1段の9つのエンジンのうち1つに異常が発生したため、エンジンが自動的に停止し、残りの8つのエンジンの第1段燃焼が長引いて軌道投入が完了し、その後、公称ミッションよりも燃料の使用が増加しました。
主なペイロード契約者であるNASAは、国際宇宙ステーションと同様の軌道傾斜角にある二次ペイロードのステージがステーションの軌道高度目標に到達する確率が99％以上であることを要求している。エンジン故障のため、ファルコン9は想定よりも多くの燃料を使用し、成功確率の推定値は約95％に低下した。このため、第2段は2回目の燃焼を試みず、オーブコムG2は使用不可能な軌道に残され[21] [22]、打ち上げ後4日以内に地球の大気圏で燃え尽きた。[23] [24]
スペースXとオーブコムは、ミッション開始前に、セカンダリペイロード衛星がドラゴン投入軌道の低高度に留まるリスクが高いことを認識しており、セカンダリペイロードの打ち上げコストが大幅に低いことを考慮して、オーブコムはそのリスクを負うことに同意した。[23]
打ち上げの試み
ファルコン9エンジン異常
打ち上げから79秒後[28]、ファルコン9第一段の9基のエンジンのうち1基に異常が発生した。スペースXは数年前からファルコン9第一段は「エンジン停止」機能を備えており、故障したエンジンを1基以上停止しても上昇を成功させることができると強調してきた。[29]結局、スペースX CRS-1の第一段はエンジン1番を停止し、その結果、ドラゴン宇宙船を適切な軌道に投入するために、残りの8基のエンジンで通常より長く第一段の燃焼を推力を減らして継続した。[30]意図的ではなかったが、これはファルコン9の「エンジン停止」設計の初の飛行実証であり[15] [31]、「エンジン停止能力を明確に実証している」。[32] [28]
この異常事態を受けて、NASAとSpaceXは共同でCRS-1飛行後調査委員会を設置した。[33]飛行後調査委員会からの予備情報によると、ノズル上部のエンジンNo.1燃料ドームが破裂したものの爆発はしなかった。飛行中のビデオ録画に見られるように、エンジン停止前に噴出した燃焼中の燃料がフェアリング破裂を引き起こした。[34]議会公聴会で明らかになったその後の調査で、この問題はエンジン製造時に生じたと思われる、エンジン室ジャケットの未検出の材料欠陥が原因であることが判明した。飛行中、データによると、この材料欠陥が最終的に主燃焼室の破損に発展した。この破損により、高温のガスと燃料が主燃料ラインの方向に噴出し、二次的な漏れが発生し、最終的にエンジン圧力が急激に低下した。その結果、フライトコンピュータはエンジンNo.1の停止を命じた。 1号とファルコン9号は、ドラゴンがISSとランデブーして結合するための軌道への投入を確実にするために、その軌道を進み続けました。[35]
参照
参考文献
- ^ abc NASA Education Hour . テレビ: NASA TV. 2012年10月8日。
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オーブコムはSpaceXに、自社の小型衛星（重さ数百ポンド、ドラゴンは1万2000ポンド以上）の1つを搭載するよう要請した...軌道が高ければ高いほど、オーブコムはより多くのテストデータを集めることができるので、再起動して高度を上げるよう要請した。NASAはこれを許可することに同意したが、軌道が
国際宇宙ステーション
に近いため、十分な燃料の備蓄があることが条件だった。オーブコムは最初から軌道上昇操作が暫定的なものであることを理解していたことを認識しておくことが重要である。同社は、自社の衛星がドラゴン投入軌道にとどまるリスクが高いことを認めていた。そうでなければ、SpaceX は衛星の打ち上げに同意しなかっただろう。なぜなら、これはコアミッションの一部ではなく、高度が上がらないという既知の重大なリスクがあったからだ。
- ^ 「オーブコムの宇宙船が地球に落下、同社は全損と主張」。Spaceflight Now。2012年10月11日。 2021年5月29日閲覧。
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エンジンアウト能力を明確に実証しています。
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第1段の問題は、9基の
マーリン1C
のうちの1基であるエンジン1に関係しており、ノズル上部の燃料ドームが破裂したとみられる。エンジンは爆発しなかったが、エンジン圧力の解放により、エンジンを空力負荷から保護するフェアリングが破裂し、機体から外れた。
- ^ 「SpaceX: エンジン異常の概要」。Aviation Week。2017年12月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年10月8日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 SpaceX CRS-1に関連するメディアがあります。
- SpaceX CRS-1 NASAページ
- SpaceX CRS-1 ミッション プレスキット (2012 年 10 月 4 日)
- 静的発射テストのビデオ。YouTube (spacexchannel)
- 打ち上げのビデオ。YouTube (spacexchannel)
- ドラゴンの接近、掴み合い、着地のビデオ。YouTube (ReelNASA)
- ハッチが開く様子のビデオ。YouTube (NASA TV)
- ドラゴン・スプラッシュダウンのビデオ。YouTube (spacexchannel)