スターシップ飛行テスト1

スターシップ飛行テスト1

初飛行中のスターシップ
名前	統合飛行試験-1
ミッションタイプ	飛行試験
オペレーター	スペースX
ミッション期間	3分57秒（達成） 90分（計画）
軌道完了	0 <1 (予定)
宇宙船の特性
宇宙船	スターシップシップ24
宇宙船の種類	スターシップ
メーカー	スペースX
ミッション開始
発売日	2023年4月20日 13:33 UTC（中部夏時間午前8時33分）[1] ( 2023-04-20T13:33 )
ロケット	スーパーヘビー（B7）
発射場	スターベース、OLP-A
ミッション終了
破壊された	2023年4月20日 13:37 UTC (中部夏時間午前8時37分) ( 2023-04-20T13:37 )
軌道パラメータ
政権	大気圏外軌道（計画中）[要出典]
近点高度	−6,340 km (−3,940 mi) (達成) [2] 50 km (31 mi) (計画)
遠点高度	39 km (24 mi) (達成) 250 km (160 mi) (計画)
傾斜	26.4° [2]
ミッションパッチ SpaceX スターシップの飛行テスト

スターシップ飛行試験1は、統合型スペースXスターシップロケットの初飛行であった。スペースXは2023年4月20日に飛行試験を実施した。 ^{[3]プロトタイプの車両は、}テキサス州ボカチカのスペースXスターベースから打ち上げられてから4分も経たないうちに破壊された。^{[4]この車両は、}ソビエト連邦のN1ロケットが保持していた半世紀前の記録を破り、史上最強のロケットとなった。 ^{[5]この打ち上げは初の「統合飛行試験」であり、}スーパーヘビーブースターとスターシップ宇宙船が完全に統合されたスターシップロケットとして一緒に飛行したのはこれが初めてであった。 ^[6]

この打ち上げはSpaceXのスターシップ開発プログラムの一環であり、プロトタイプ機の頻繁で破壊的なテスト飛行を伴う反復的かつ漸進的なアプローチに従っている。 ^[7]打ち上げ前にSpaceXの関係者は、ミッションの成功を「どれだけ学ぶことができるか」で測り、計画されているさまざまなミッションイベントは「テストの成功には必須ではない」と述べた。^[8]この飛行はスターシップの開発を促進したと一般に考えられており、NASA長官ビル・ネルソンや欧州宇宙機関事務局長ヨーゼフ・アッシュバッハーなど、さまざまな公務員がSpaceXを祝福した。^{[9] [10]}

スターシップ宇宙船は、大気圏に再突入する前に地球をほぼ一周し、制御着陸してハワイ近くの太平洋に着水する予定だった。^[11]スーパーヘビーブースターは、打ち上げから約8分後にテキサス州沖約20マイル（30 km）のメキシコ湾に同様の着陸を行う予定だった。 ^[11]

ロケットは 、テキサス州ボカチカ近郊にあるSpaceXの私設発射場から、協定世界時13時33分（中部 夏時間午前 8時33分、発射場の現地時間）に打ち上げられた。打ち上げにより発射台^[12]と周囲のインフラ^[13]が損傷したが、 SpaceXはこれは予想外のことだったと述べた。^[14]一部の破片はボカチカ州立公園に広がった。3つのエンジンは打ち上げ前に始動しなかったか停止し、他のいくつかのエンジンは飛行中に故障した。^[15]機体は最大qを通過して超音速飛行に入ったが、推力または推力ベクトル制御が不足していたため、段分離は試みられなかった。^[15]スターシップが高度を失い転倒し始めた後、機体の自律飛行終了システム（AFTS）が作動し、飛行開始からほぼ4分後に機体を破壊するのに40秒かかった。^{[16] [15]}

このテストの後、連邦航空局（FAA）は、同局が監督しSpaceXが実施した標準的な「事故調査」の結果を待って打ち上げプログラムを中止した。^[17] FAAは、飛行再開は、将来の打ち上げが公共の安全に影響を与えないという同局の判断にかかっていると述べた。^[18] 2023年8月、SpaceXはFAAに、スターシップの次の打ち上げが許可される前に必要な63の「是正措置」を提出した。^{[19] [20] [21]}打ち上げで撒き散らされた塵は当初健康上の懸念を引き起こしたが、後に研究所で普通の海岸の砂であり、健康被害を及ぼさないことが判明した。^{[17] [22]}

スターシップの2回目の飛行試験は、初飛行から7か月後の2023年11月18日に実施された。^[23]打ち上げでは、最初の飛行で遭遇した問題は再現されず、機体は新しい方法を使用して段階分離を正常に実行したが、その後、両方の機体は失われた。^[24]

スペースX社が開発したスターシップは超大型ロケットで、^[25]史上最大かつ最強のロケットである。高さは121メートル（397フィート）で、完全再利用可能構成では150トン（33万ポンド）のペイロードを運ぶことができると予想されている。33基の第1段ラプターエンジンは、公称16,000,000 lbf（71MN）以上の推力を生み出す。これは、 1967年から1973年にかけて飛行したNASAのサターンV（7,750,000 lbf（34.5MN）^[26] ）のおよそ2倍であり、 2022年の打ち上げ時に8,800,000 lbf（39MN）の推力を生み出したNASAのSLSよりも大きい。これは、 1969年から1972年にかけてソ連のN1ロケットに搭載された30基のエンジンの推力10,000,000lbf（44MN）をはるかに上回るものであった。^[5]

スターシップは最初の軌道試験飛行で、N1ロケットが50年にわたって保持していた史上最強のロケット段の記録を破った。^[5]

スターシップの両ステージは、発射場で制御された着陸を実行し、複数回の飛行を可能にするように設計されています。^{[27]スペースXは、衛星の打ち上げ、}宇宙観光、惑星間宇宙飛行にこの打ち上げロケットを使用する予定です。^{[28] [29]}

2019年から、スペースXは上段のプロトタイプをいくつか製造し、合計9回打ち上げ、 2021年5月5日にスターシップSN15号の打ち上げで最高潮に達し、6分間の高高度飛行テストに成功しました。^[30]スペースXは引き続き新しい上段の製造を続け、いくつかの第1段を完成させ、政府の打ち上げ許可を待つ間に地上テストを実施しました。

2021年、スペースXは連邦通信委員会に申請書を提出し、スターシップ・スーパーヘビーブースタースタックの計画されている最初の飛行試験について説明した。申請書によると、スターベースからの打ち上げ後、ブースターは分離して約20マイル（30km）沖合に着陸し、スターシップは東に飛行を続け、ハワイ島カウアイ島の約62マイル（100km）沖合に着陸する予定だった。^[31]

2022年6月、発射場の環境調査は「緩和されたFONSI」（重大な影響なしの判定）の裁定で終了し、同社に地元の野生生物や史跡に対するさまざまな緩和策を実施することを要求しましたが、それ以外は発射許可の発行を許可しました。^[25]

2023年2月9日、スペースXはスーパーヘビーブースターの最終静的燃焼を実施した。^[32]飛行準備レビューは2023年4月8日に完了した。 ^[28] 4月11日の打ち上げリハーサルはキャンセルされた。^[33]連邦航空局（FAA）は2023年4月14日にこの車両の軌道打ち上げライセンスを発行した。^[34]

打ち上げ前には、シエラクラブ、サウステキサス環境正義ネットワーク、アナザーガルフ・イズ・ポッシブル、ヴォセス・ウニダス、カリゾ/コメクルード族を含む27の団体が懸念と反対を表明する書簡に署名した。彼らは、地域の高級化と過剰な警察活動、野生生物の生息地と先住民族の儀式の妨害、メタン排出事故の危険性などを挙げた。^[35]

スペースXは、ミッションの成功は「どれだけ[スペースX]が学習できるか」によって評価され、ミッションのマイルストーンの達成は「テストの成功には必須ではない」と述べた。^[8] 4月20日の打ち上げ前に、スペースXのCEOであるイーロン・マスクは、テストが成功する確率を50%と見積もっており、「何か問題が起きる前にロケットが発射台から十分離れれば、私はそれを成功と見なすと思う。発射台を爆破しない限りは」と述べた。^[36]

宇宙船の飛行計画は、テキサス州南部の海岸沿いにあるスペースXのスターベース施設から打ち上げられ、その後、約250×50km（155×31マイル）と推定される所望の大気圏外の地球軌道に到達するまで動力飛行を行うことだった。これにより、スターシップは約1時間17分の飛行後に大気圏に再突入し、ほぼ一周を完了することになっていた。^{[37] [要出典]}

スターシップのロケットの両ステージは最終的には再利用できるように設計されているが、スペースXは今回の飛行の最後に両ステージを廃棄する予定だった。^[38]

試験飛行はプロトタイプ機のシップ24とブースター7で構成されていた。ブースターと宇宙船は両方とも海面に制御された着陸を行う予定だった。^[37] FCCへの提出書類によると、ブースターはブーストバックバーンを実行し、メキシコ湾の沖合約20マイル（32 km）に着陸しようとしたが、スターシップ宇宙船はカウアイ島の北西約62マイル（100 km）の太平洋に着陸しようとした。^[39]

スターシップとスーパーヘビーのスタックはスターベースで推進剤が積み込まれ、13:20 UTC（8:20 CDT ）に打ち上げられる予定だった。しかし、ブースター7の加圧バルブが凍結したため、打ち上げはT-8:05に中止された。中止前に、SpaceXの打ち上げ管制センターは問題の解決に取り組み、同日中に打ち上げを進めることを目指していた。バルブの応答性が低いため、SpaceXは予定されていた飛行をT-40秒で終了したウェットドレスリハーサルに変更した。SpaceXは、2回目の試みの準備には少なくとも48時間必要だと述べた。^{[46] [47]}

2023年4月20日午前8時28分（中部夏時間）（協定世界時13時28分）に62分間の打ち上げ時間が開かれた。 ^[48] 午前8時33分（中部夏時間）に宇宙船は正常に打ち上げられたが、発射台に損傷を与えた。打ち上げ時に3つのエンジンが点火しなかったため、スターシップは発射台から横滑りした。^[49]

飛行中にラプターの複数のエンジンが故障した。^{[50] [3]} 飛行開始から約27秒後、スペースXは「何らかのエネルギーイベント」のために別のエンジンとの通信を失った。^[49]スペースXはウェブキャストで、ライブビデオで動作していないエンジンの数と、スーパーインポーズされたグラフィックで停止したエンジンの数との間に矛盾を示している。^[51]

T+0:30頃に観測された小さな爆発は油圧装置の故障によるものと考えられているが、まだ確認されていない。^[52]

打ち上げから85秒後、SpaceXは13基の中央エンジンの推力ベクトル制御を失い、ロケットを操縦する能力を失った。^[49]機体は高度を失ってスピン状態に入る前に約39km（24マイル）まで上昇し、^[53]その後AFTS（自律飛行終了システム）が起動した。^[49] AFTSは機体を即座に破壊することを目的としていたが、^[15]ブースターのエンジンはAFTSが起動してから40秒後まで噴射を続け、飛行開始から約4分後^[10]高度29km（18マイル）であった。^[16]連邦航空局は負傷者や公共物への損害は報告していない。^[36]

この打ち上げは、スターシップの反復的かつ漸進的な開発の進歩における重要なステップであると一般的にみなされている。^{[9] [54] [55]} NASA長官ビル・ネルソン、^[9] 欧州宇宙機関事務局長ヨーゼフ・アッシュバッハー、^[10]引退したカナダ人宇宙飛行士クリス・ハドフィールド、^[44]アメリカ航空宇宙学会（AIAA）事務局長ダン・ダンバッハー^[3]など、さまざまな公務員や人物がSpaceXのテスト飛行の結果を祝福した。

シカゴ大学の宇宙史家ジョーダン・ブリムは「これは小さな一歩と彼らが望んでいた大きな飛躍の間のどこかに落ちたが、それでも再利用可能な超重量級ロケットに向けた大きな進歩を示している」と述べた。^[54] ブルームバーグ・ニュースの宇宙記者ローレン・グラッシュは、爆発は「スターシップを人類の宇宙旅行に開放するというマスクの壮大な計画の今後の課題を浮き彫りにする」と述べ、スターシップの着陸に成功するために必要なエンジニアリング作業の他に、スペースXはスターシップの生命維持システムと宇宙での燃料補給能力に取り組む必要があると述べた。グラッシュはまた、ブースターの最初の離陸を「勝利」と表現し、商業ロケットの最初の打ち上げが成功することはめったにないと指摘した。^[55] Ars Technicaの編集者エリック・バーガーは、打ち上げ業界の関係者は「スーパーヘビーロケットとスターシップの上段を発射台から離陸させたことは大成功だった」と考えていると報告した。 ^[50]

イーロン・マスクによれば、飛行停止システムの再認定が次回の打ち上げの主な遅延となるだろう。システムが作動して爆発物が爆発したにもかかわらず、「タンクが破裂するまでに時間がかかりすぎた」ためである。^[15]

2023年9月8日、スペースXは自社のブログ投稿で機体制御喪失の根本原因を次のようにまとめた。「上昇中、スーパーヘビーブースター後端の燃料漏れにより機体が火災を起こし、最終的に機体の主要飛行コンピューターとの接続が切断されました。これにより、ブースターエンジンの大部分との通信が失われ、最終的には機体の制御が失われました。」^[45]

発射台は、打ち上げ時の損傷を防ぐために一般的に使用される火炎方向転換装置、放水システム、消音システム^[56]なしで建設されました。スペースXのCEOであるイーロン・マスクは2020年に「ボカに火炎方向転換装置を設置しないことを目指していますが、これは間違いになる可能性があります。」とツイートしました。^[57]

打ち上げ後、写真には発射台の下のコンクリートや発射場のインフラへの損傷が写っていた。^[58] SpaceXの打ち上げ映像には、破片が約半マイル離れた海に飛び散る様子が映っていた。^[59]ロケットの排気ガスは数百ヤードにわたって破片をまき散らし、発射台の下にクレーターを残し、発射台付近の不活性貯蔵タンクをへこませた。^[59]マスク氏は、コンクリートの大きな塊が発射塔に衝突したが、大きな損傷はなかったと述べた。^[49]

2023年4月21日（打ち上げ翌日）、マスク氏は、スペースXの作業員が3か月前に「巨大な水冷式鋼板」を発射台に追加する計画を立てていたが、チームは「静的火災データに基づいて、[発射台で使用されているコンクリート]が打ち上げに耐えられると誤って考えていた」とツイートした。^[60]

スペースXは4月にNASAのビル・ネルソン長官に、発射台の再建には少なくとも2か月かかると伝えた。^[61]次回の打ち上げでは、同社は発射台の下に水冷式の鋼板を設置する予定だった。^[49]設置は2023年7月5日に始まり、^[62] 7月17日に完了した。システムの最初の全圧テストは7月28日に実施された。

住民と研究者は打ち上げ後、地元住民の健康や野生生物への影響を評価するために「慌てて」作業に取り組んだ。^[63]打ち上げ直後、打ち上げ場所から約6.5マイル (10.5 km) 離れたテキサス州ポートイザベルの住民は、空から粒子状物質が降ってきたと報告した。^[64]ポートイザベルの広報担当者は、破片を「あらゆるものに落ちた厚くて粒状の砂粒」と呼び、破片が住民の健康に「直ちに懸念」を与えることはないと付け加えた。^[56]ポートイザベルの住民数名は、窓ガラスが揺れて割れたと報告した。^{[56] [65]}「アナザー・ガルフ・イズ・ポッシブル」や^[66]シエラクラブ、生物多様性センターの代表は、粒子状物質がポートイザベルの住民や近隣の絶滅危惧種に危害を加える可能性があると懸念を表明した。後者の2つの団体の代表はまた、爆発による道路の損傷により、野生生物学者が発射から2日後の4月22日まで発射現場の調査を行えなかったと述べた。^[63]

アメリカ魚類野生生物局テキサス支局は、打ち上げによりスペースXの敷地とボカチカ州立公園の385エーカー（156ヘクタール）にわたって破片が散乱したと報告した。コンクリートの粉塵と思われる粉砕物が北西6.5マイル（10.5キロ）まで降り注いだ。^{[67] [22]}

山火事が発生し、発射台の南側にある州立公園の3.5エーカー（1.4ヘクタール）が焼失した。^[67] 宇宙船とロケットジャーナルの編集長でMIT教授のオリビエ・デ・ウェック氏は、エンジンの爆風を地下に迂回させる炎溝や「海水を送るパイプライン」があれば、塵や破片の多くを封じ込めることができたはずだと語った。 ^[68]（それでもデ・ウェック氏は、この出来事を「失敗というよりは成功」と呼んだ。^[12]）

同様に、環境コンプライアンスとリスク評価の専門家であるエリック・ローシュ氏は、スペースXが打ち上げのリスクを明らかにしておらず、打ち上げの衝撃を和らげるための溝や給水システムを使用していないことを批判した。^[56]ローシュ氏は、ほこりや破片が健康に有害かどうかを判断するには化学分析が必要になると述べた。^[56]その後、セントラルフロリダ大学とライス大学による化学分析で、ほこりのような物質は発射台の下にある無害な海岸の 砂であることが判明した。 ^[22]熱と圧力が発射台の新しい亀裂を通り抜け、砂を6マイルポートイザベルまで吹き飛ばした。1〜10ミクロンの大量のほこりは呼吸すると有害である可能性があるが、研究者は十分な量を見つけられず、砂は健康被害を及ぼさないと結論付けた。^[22]

打ち上げ前のFAAの評価では、この地域に「重大な影響はない」と述べられていた。^[56]打ち上げ後、SpaceXはFAAが要求した「異常対応計画」を実行したが、それ以外は状況についてコメントを拒否した。^{[69] [56]}米国魚類野生生物局テキサス支局は、死んだ鳥や野生動物の証拠は見つからなかったと述べたが、 ^[67]テキサス公共ラジオは焦げたウズラの巣を発見したと報じた。 ^[70]生物学者のデイビッド・ニューステッドは、調査の遅れが結果を歪めた可能性があると示唆し、例えば、捕食者は1時間以内に「平地の死んだ鳥」を食べる可能性が高いと指摘した。^[71]打ち上げから54時間後にその地域への立ち入りを許可された生物学者のジャスティン・ルクレアは、SpaceXが「野生生物保護区の生息地を変えた」ため、影響を理解するには時間がかかるだろうと述べた。^[71]

打ち上げから10日後の2023年5月1日、生物多様性センター、サーフライダー財団、アメリカ鳥類保護協会、リオグランデバレー保護協会（Save RGV）の4つの環境保護団体とテキサス州カリゾ・コメクルード・ネーションが、スペースXに打ち上げライセンスを付与したとしてFAAを共同で訴えた。^{[72] [73]}スペースXはFAAの被告に加わることを許可するよう要請し、6月に認められた。^{[74] [75] [76]}

スターシップの最初の飛行失敗の後、連邦航空局（FAA）はスペースXに事故の調査を要求し、調査結果が出るまでスターシップを飛行停止にした。^{[77] [63]} FAAは、飛行中に機体が行方不明になった場合の標準的な慣行として、調査を監督する。^[78]同局は、これも標準的な慣行として、調査中スターシップの飛行を停止し、^{[63] [79]}「スターシップ/スーパーヘビー機の飛行再開は、事故に関連するシステム、プロセス、手順が公共の安全に影響を与えないとFAAが判断したことに基づく」とし、負傷者や公共の財産への損害の報告はないと述べた。^{[36] [18]} FAAはまた、発射残骸を「敏感な生息地」から標準的に除去する作業を含む清掃を監視すると発表した。^[80] 5月15日、スペースXは、ブースター9号とシップ25号を使用した6月15日から12月15日の間の2回目の飛行のFCC承認を申請しました。 ^[81] 8月に、スペースXはFAAに最初の事故報告書を提出し、審査と承認を求めました。^{[82] [83]}

FAAは2023年9月に次のように述べた^{[77] [84]}

打ち上げ後、FAAは[...] SpaceXに対し、FAAの監督下で承認された事故計画に従って事故調査を実施するよう要求した。FAAは2023年8月21日付の事故報告書の最終審査を実施した。この審査の主な焦点は、[...] 事故の再発を防ぐための根本原因の特定と是正措置の実施を確実にすることであった。FAAは十分な情報を提供されており、事故報告書に記載されている根本原因と是正措置を受け入れている。したがって、FAAはSpaceXが完了する必要があった事故調査は終了したと見なしている。最終的な事故調査報告書[SpaceXが8月に提出し、^[82] SpaceXが実施した調査の一環としてFAAによって要求され^[77] ]には、SpaceXが実施すべき是正措置が合計63件挙げられていた。これらには、漏れや火災を防ぐための車両のハードウェアの再設計、堅牢性を高めるための発射台の再設計、設計プロセスへの追加レビューの組み込み、安全性に関する追加分析とテストに対処するための措置が含まれていました。^[77]

SpaceXの最終報告書を受けて、FAAは2023年9月8日に調査を終了した。^{[84] [85]}同じ声明で、FAAの職員は「事故調査の終了は、ボカチカでのスターシップの打ち上げの即時再開を意味するものではない」と強調した。^{[84] [86]}そして、SpaceXはまず「公共の安全に影響を与えるすべての是正措置を実施」し、FAAの「安全およびその他の環境規制要件」に対応する「FAAからのライセンス変更」を申請する必要がありました。^{[84] [21]} FAAはまた、輸出管理情報を含む機密内容のため、完全な調査報告書は公開されないと発表した。^[21]

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