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| X-37 | |
|---|---|
.jpg/500px-X-37B_concludes_mission_(221111-F-XX000-0004).jpg) ペイロードフェアリング内にサービスモジュールを搭載した6回目のX-37Bミッション | |
| 一般情報 | |
| タイプ | 無人宇宙飛行機 |
| 国籍 | アメリカ合衆国 |
| メーカー | ボーイング |
| 状態 |
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| プライマリユーザー | |
| 建造数 |
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| 歴史 | |
| 導入日 | 2010年4月22日（最初の宇宙飛行） |
| 初飛行 | 2006年4月7日（最初の落下テスト） |
| 開発元 | ボーイング X-40 |
ボーイングX-37は、軌道試験機（OTV）としても知られ、再利用可能なロボット宇宙船です。打ち上げロケットによって宇宙に打ち上げられ、その後地球の大気圏に再突入し、スペースプレーンとして着陸します。X-37は、再利用可能な宇宙技術を実証することを目的とした軌道宇宙飛行ミッションのために、米国宇宙軍と協力して空軍緊急能力局によって運用されています[1] 。これは、以前のボーイングX-40の120パーセントスケールの派生型です。X-37は1999年にNASAプロジェクトとして始まり、2004年に米国国防総省に移管されました。 2019年まで、このプログラムは空軍宇宙コマンドによって管理されていました。[2]
X-37は2006年に落下試験中に初飛行し、2010年4月にアトラスVロケットで最初の軌道ミッションが打ち上げられ、2010年12月に地球に帰還した。その後の飛行ではミッション期間が徐々に延長され、ファルコン9ロケットで打ち上げられた最初のミッションである5回目のミッションでは軌道上で780日に達した。6回目のミッションは2020年5月17日にアトラスVで打ち上げられ、2022年11月12日に終了し、軌道上での合計は908日に達した。[3] 7回目のミッションは2023年12月28日にファルコンヘビーロケットで打ち上げられ、高度に楕円形の 高地球軌道に入った。[4] [5]
発達
起源
1999年、NASAはボーイング統合防衛システムズ社を軌道上機の設計開発に選定し、ボーイング社のファントムワークスカリフォルニア支社が製造した。4年間で総額1億9200万ドルがこのプロジェクトに費やされ、NASAが1億900万ドル、米空軍が1600万ドル、ボーイングが6700万ドルを拠出した。2002年後半、NASAのスペース・ローンチ・イニシアチブの枠組みの一環として、ボーイング社に新たに3億100万ドルの契約が締結された。[ 6]
X-37の空力設計は、より大きなスペースシャトルオービターから派生したものであるため、X-37はDARPAの極超音速技術機と比較して、揚力抗力比が似ており、高高度およびマッハ数での横断距離が低くなっています。[7]宇宙船の初期の要件では、軌道操作のためにミッションデルタvの合計が時速7,000マイル（3.1 km / s）と求められていました。[8]プログラムの初期の目標は、X-37が衛星とランデブーし、修理を行うことでした。[9] X-37はもともとスペースシャトルの貨物室で軌道に乗せられるように設計されていましたが、シャトル飛行は経済的ではないと判断されたため、デルタIVまたは同等のロケットで打ち上げられるように再設計されました。[10]
X-37は2004年9月13日にNASAから国防高等研究計画局（DARPA）に移管された。 [11]その後、このプログラムは軍事用途のため機密プロジェクトとなった。DARPAは、1986年のチャレンジャー号の事故以来米国防総省が追求してきた独自の宇宙政策の一環としてX-37を推進した。
滑走テスト
大気圏落下試験グライダーとして使用されたX-37A機には推進システムがなかった。運用機のペイロードベイドアの代わりに、母機と結合できるように密閉され強化された胴体上部構造を備えていた。2004年9月、DARPAは、最初の大気圏落下試験では、X-37Aをスケールド・コンポジッツ社の高高度研究機ホワイトナイトから打ち上げると発表した。 [12]
2005年6月21日、X-37Aはカリフォルニア州モハビのモハビ宇宙港からホワイトナイトの下での拘束飛行を完了した。[13] [14] 2005年後半、X-37Aは前輪支持部の補強を含む構造的アップグレードを受けた。X-37Aの初飛行は2006年3月10日に予定されていたが、北極の嵐のため中止となった。[15]次の飛行は2006年3月15日に行われたが、強風のため中止となった。[15]
2006年3月24日、X-37Aは再び飛行したが、データリンクの故障により自由飛行ができず、機体はホワイトナイト空母機に取り付けられたまま地上に戻った。2006年4月7日、X-37Aは初の自由滑空飛行を行った。着陸中、機体は滑走路をオーバーランし、軽微な損傷を受けた。[16]機体の修理のための長期の休止後、プログラムはモハベからカリフォルニア州パームデールの空軍プラント42に移され、残りの飛行試験プログラムが実施された。ホワイトナイトは引き続きモハベを拠点としていたが、試験飛行が予定されていたときにはプラント42にフェリー輸送された。さらに5回の飛行が行われたと思われ、[N 1]そのうち2回はX-37の放出と着陸に成功した。この2回の自由飛行は2006年8月18日と2006年9月26日に行われた。[17]
X-37B 軌道試験機
2006年11月17日、米空軍はNASAのX-37Aの独自の派生型を開発すると発表した。空軍バージョンはX-37B軌道試験機（OTV）と命名された。OTVプログラムは、NASAおよび空軍研究所と提携した空軍迅速能力局のリーダーシップの下、DARPA、NASA、空軍による以前の業界および政府の取り組みに基づいて構築された。ボーイングはOTVプログラムの主契約者であった。[8] [18] [19] X-37Bは、一度に最大270日間軌道上に留まるように設計された。[20]空軍長官は、OTVプログラムは「長期的な宇宙開発目標を支援するために、再利用可能な宇宙船技術のリスク削減、実験、および運用コンセプトの開発」に焦点を当てると述べた。[18]
X-37Bは当初、スペースシャトルのペイロードベイで打ち上げられる予定だったが、スペースシャトルコロンビア号の事故後、デルタII 7920に変更された。その後、X-37Bは、打ち上げ時に覆いのない宇宙船の空力特性が懸念されたため、アトラスVロケットの覆い付き構成に変更された。 [21]ミッション終了後、X-37B宇宙船は主にカリフォルニア州ヴァンデンバーグ空軍基地の滑走路に着陸し、エドワーズ空軍基地が二次着陸地となっている。[22] 2010年に2機目のX-37Bの製造作業が開始され[23]、2011年3月に初ミッションを実施した。[24]
2014年10月8日、NASAは、X-37B機がケネディ宇宙センターのオービター整備施設（OPF）1と2に格納されることを確認した。この格納庫は、以前はスペースシャトルが使用していた。ボーイングは、2014年1月にスペースプレーンがOPF-1を使用する予定であると発表しており、空軍は以前、カリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地に保管されているX-37Bの運用をケープカナベラルの発射場に近い場所に統合することを検討していると発表していた。NASAはまた、スペースシャトルの4分の1の大きさのX-37Bが以前のシャトルの滑走路に着陸できるかどうかを判断するためのテストをプログラムが完了すると述べた。[25] NASAはさらに、2つの格納庫の改修が2014年末までに完了すると発表し、この時点でOPF-1のメインドアには「X-37Bの本拠地」というメッセージが記されていた。[25]
目的に関する推測
X-37Bプロジェクトの活動のほとんどは秘密である。空軍の公式声明では、このプロジェクトは「米国空軍のための信頼性が高く、再利用可能な無人宇宙テストプラットフォームの技術を実証するための実験テストプログラム」である。[26] X-37Bの主な目的は、再利用可能な宇宙船技術と地球に持ち帰ることができる運用実験の2つである。[26]空軍は、これには航空電子工学、飛行システム、誘導とナビゲーション、熱保護、断熱、推進、再突入システムのテストが含まれると述べている。[27]
2010年5月、トム・バーグハートはスペース・デイリー誌で、X-37Bはスパイ衛星として、あるいは宇宙から兵器を運ぶために使われる可能性があると推測した。その後、国防総省は、 X-37Bのテストミッションが宇宙兵器の開発を支援するものだったという主張を否定した。[28]
2012年1月、X-37Bが中国の天宮1号宇宙ステーションモジュールをスパイするために使用されているという疑惑が浮上した。[29]元米空軍軌道分析官のブライアン・ウィードンは後にこの主張を否定し、2機の宇宙船の軌道が異なるため、実用的な監視フライバイは不可能であると強調した。[30]
2014年10月、ガーディアン紙は、 X-37Bが「偵察・スパイセンサー、特に放射線や軌道上のその他の危険に対する耐性をテストするために」使用されているという安全保障専門家の主張を報じた。[31]
2016年11月、インターナショナル・ビジネス・タイムズは、米国政府がX-37Bの4回目の飛行でEmDrive電磁マイクロ波スラスタのバージョンをテストしていると推測した。 [32] 2009年に、ボーイングとのEmDrive技術移転契約は、国務省のTAAと英国国防省の承認を受けた英国輸出ライセンスを介して締結された。[33] [34]ボーイングはその後、この研究分野を追求しなくなったと述べている。[35]米空軍は、X-37Bがエアロジェット・ロケットダイン向けのホール効果スラスタシステムをテストしていると述べた。[36]
2019年7月、元アメリカ空軍長官 ヘザー・ウィルソンは、X-37Bが楕円軌道上にある場合、近地点で薄い大気を利用して軌道を変更し、一部の観測者が新しい軌道を発見するのを防ぎ、秘密活動を可能にすることができると説明した。 [37]
処理
X-37の加工はフロリダ州ケネディ宇宙センターの軌道船加工施設（OPF）のベイ1と2で行われ、そこで機体にペイロードが積み込まれる。その後、X-37はステージアダプターとともにフェアリング内に配置され、発射場に運ばれる。これまでの発射場にはSLC-41やケネディ宇宙センターLC-39Aなどがある。[38] [39]
着陸は、米国全土の3か所、ケネディ宇宙センターのシャトル着陸施設、ヴァンデンバーグ宇宙軍基地、エドワーズ空軍基地のいずれかで行われます。ケネディ宇宙センターに戻るには、X-37をペイロードキャニスターに収納し、ボーイングC-17貨物機に積み込みます。ケネディに到着すると、X-37は荷降ろしされてOPFに牽引され、次の飛行に備えます。技術者は、有毒なハイパーゴリックガスのため防護服を着用する必要があります。[要出典]
デザイン
X-37軌道試験機は再利用可能なロボット 宇宙飛行機である。ボーイングX-40の約120パーセントスケールの派生型であり[6] [22]、全長29フィート（8.8メートル）を超え、2つの角度付き尾翼を備えている。[26] [40] X-37はアトラスV 501 [26] [19]またはスペースXファルコン9 [41]またはファルコンヘビー[42]ロケットで打ち上げられる。この宇宙飛行機は再突入時にマッハ25までの速度範囲で動作するように設計されている。 [43] [44]
X-37で実証された技術には、改良された耐熱システム、強化された航空電子機器、自律誘導システム、先進的な機体などがある。[10]この宇宙機の耐熱システムは、前世代の大気圏再突入宇宙船を基に構築されており、 [45]シリカ セラミックタイルが組み込まれている。[46] X-37の航空電子機器スイートは、ボーイング社がCST-100有人宇宙船を開発するために使用された。[47] NASAのファクトシートによると、X-37の開発は「国際宇宙ステーションへの乗組員の救助と輸送機能を提供するために設計されたNASAの軌道上宇宙機の設計と開発を支援する」ためだった。[48]
NASA向けのX-37は、貯蔵可能な推進剤を使用するエアロジェットAR2-3エンジン1基で駆動され、推力6,600ポンド力（29.4kN）を提供する予定でした。[49]有人対応のAR2-3エンジンは、デュアルパワーのNF-104A宇宙飛行士訓練機で使用されており、過酸化水素/ JP-8推進剤を使用したX-37で使用するための新しい飛行認証が与えられました。[50]これは、過酸化窒素/ヒドラジン推進システムに変更されたと報告されています。 [21] [51]
X-37は軌道から帰還すると自動的に着陸する。これは、ソ連の ブラン・シャトル[52]と米国のスペースシャトルに次ぐ、このような能力を持つ3番目の再使用型宇宙船である。米国のスペースシャトルは1990年代半ばまでに自動着陸能力を持っていたが、テストは行われなかった。[53] X-37は、これまでに飛行した軌道上スペースプレーンの中で最小かつ最軽量である。打ち上げ時の質量は約11,000ポンド（5,000kg）で、スペースシャトルのオービターの約4分の1の大きさである。[54]
2015年4月13日、宇宙財団はX-37チームに2015年宇宙功績賞を授与した。受賞理由は「X-37B宇宙飛行体の設計、開発、試験、軌道上での運用により、合計1,367日間の3回のミッションで再利用可能な宇宙船と軌道上運用の最先端技術を大幅に進歩させた」ことであった。[55]
運用履歴
運用中の2機のX-37Bは6回の軌道ミッションを完了しており、合計3,774.4日（10.34年）を宇宙で過ごしました。
OTV-1
最初のX-37Bは、2010年4月22日23時52分（UTC）にケープカナベラルSLC-41からアトラスVロケットで最初のミッションであるOTV-1 / USA-212に打ち上げられました。宇宙船はテストのために低地球軌道に配置されました。[19]米空軍はミッションの軌道の詳細をほとんど明らかにしませんでしたが、世界中のアマチュア天文学者のネットワークは、軌道上の宇宙船を確認したと主張しました。2010年5月22日、宇宙船は39.99°の傾斜角にあり、249 x 262マイル（401 x 422 km）の軌道を90分ごとに地球を一周していました。[58] [59] OTV-1は、4日ごとに地球の同じ特定の場所を通過し、軍事監視衛星に典型的な高度で動作したと言われています。[60]このような軌道は民間のLEO衛星でも一般的であり、スペースプレーンの高度はISSや他のほとんどの有人宇宙船の高度と同じでした。
アメリカ空軍は2010年11月30日、12月3日から6日にかけて着陸すると発表した。[61] [62]予定通り、X-37Bは軌道から外れ、大気圏に再突入し、 2010年12月3日午前9時16分（UTC）にヴァンデンバーグ空軍基地に着陸し、[63] [64] [65]米国初の自律軌道着陸を滑走路に成功させた。これは1988年のソ連のブラン・シャトル以来の着陸だった。OTV-1は合計で224日9時間を宇宙で過ごした。[19] [63] OTV-1は着陸中にタイヤがパンクし、機体の下面に軽微な損傷を負った。[23]
OTV-2
2機目のX-37Bは、OTV-2/ USA-226と命名され、[66]ケープカナベラルSLC-41からアトラスVロケットに搭載され、2011年3月5日22:46 UTCに初ミッションとして打ち上げられた。[24]このミッションは、米軍によって新しい宇宙技術をテストする取り組みとして分類され、説明された。[67] 2011年11月29日、米空軍はUSA-226の打ち上げ期間を270日間の基準期間を超えて延長すると発表した。[68] 2012年4月、空軍宇宙コマンドのウィリアム・L・シェルトン将軍は、進行中のミッションを「素晴らしい成功」と宣言した。[69]
2012年5月30日、空軍はX-37Bが2012年6月にヴァンデンバーグ空軍基地に着陸すると発表した。[70] [71]宇宙船は468日と14時間を宇宙で過ごした後、2012年6月16日に自律着陸した。[24] [72] [73]
OTV-3
最初のX-37BであるOTV-3の3回目のミッションと2回目の飛行は、当初2012年10月25日に打ち上げられる予定だったが、[74]アトラスVロケットのエンジンの問題により延期された。[75] 2012年12月11日18:03 UTCにケープカナベラルSLC-41から打ち上げられ、成功した。[54] [76] [77]軌道に乗ると、宇宙船はUSA-240と命名された。[78] [79]着陸は2014年10月17日16:24 UTCにヴァンデンバーグ空軍基地で行われ、軌道上での総時間は674日22時間であった。[76] [80] [81] [82]
OTV-4 (AFSPC-5)
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4回目のX-37BミッションであるOTV-4は、AFSPC-5というコードネームで呼ばれ、軌道上ではUSA-261と指定されました。これは、2機目のX-37B機の2回目の飛行でした。[21] X-37Bは、2015年5月20日15:05 UTCにケープカナベラルSLC-41からアトラスVロケットで打ち上げられました。[83]目標には、先進超高周波通信衛星プログラムをサポートするエアロジェットロケットダインのXR-5Aホール効果スラスタのテスト、 [36] [84]および少なくとも200日間の宇宙でのさまざまな材料の性能に関するNASAの調査が含まれていました。 [21] [55] [85] [21]この宇宙船は、2017年5月7日11時47分UTCにケネディ宇宙センターのシャトル着陸施設に着陸するまで、当時の記録を破る717日20時間を軌道上で過ごした。 [86] [87]
OTV-5
5回目のX-37Bミッションは軌道上でUSA-277と指定され[57] 、 2017年9月7日14:00 UTC、ハリケーン・イルマの到来直前にケネディ宇宙センター39A発射施設から打ち上げられた。[88] [89]打ち上げ機はファルコン9ロケットで[89]、多数の小型衛星も搭載された。[90]宇宙船は以前のミッションよりも高傾斜軌道に投入され、X-37Bのエンベロープがさらに拡大した。[90]飛行中、宇宙船は搭載推進システムを使用して軌道を修正した。 [91] OTV-5の完全なペイロードは機密扱いだが、空軍は飛行中の実験の1つに振動ヒートパイプの性能を測定する先進的構造埋め込み熱拡散装置II（ASETS-II）があると発表した。[92]ミッションは2019年10月27日午前7時51分（UTC）にシャトル着陸施設に着陸して完了した。[93] [94]
OTV-6 (USSF 7)
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6回目のX-37Bミッション（OTV-6）である米宇宙軍7号（旧称AFSPC 7）は、2020年5月17日13:14:00 UTCにケープカナベラルSLC-41からアトラスV 501ロケットで打ち上げられた。[95]このミッションは、スペースプレーンがサービスモジュール（複数の実験をホストするために機体後部に取り付けられたリング）を搭載した初めてのミッションである。[96]このミッションでは、NASAの実験2つを含む、以前のX-37Bフライトよりも多くの実験が行われている。1つは、選択された材料が宇宙の条件に反応する反応を評価するサンプルプレートである。2つ目は、周囲の宇宙放射線が種子に与える影響を研究する。海軍研究所（NRL）によって設計された3つ目の実験では、太陽エネルギーを無線周波数マイクロ波エネルギーに変換し、そのエネルギーを地球に送信することを研究する。X-37Bは空軍省の資産のままであるが、[97] [98]
X-37Bは、 2020年5月28日頃にファルコンサット8（USA-300）と名付けられた136kg（300ポンド）の小型衛星を打ち上げた。[99]アメリカ空軍士官学校の士官候補生が空軍研究所（AFRL）と共同で開発したこの小型衛星は、5つの実験用ペイロードを搭載している。この宇宙船は、軌道上で姿勢制御を行うための新しい電磁推進システム、軽量アンテナ技術、商用リアクションホイールをテストする。アメリカ空軍士官学校によると、ファルコンサット8の実験には以下が含まれる。[100]
- 磁気勾配静電プラズマスラスタ（MEP） - 新しい電磁推進システム
- メタマテリアルアンテナ（MMA） –フェーズドアレイのような性能を持つ小型、軽量、高出力アンテナ
- カーボンナノチューブ実験（CANOE） - 形状記憶合金を使用して曲げられたカーボンナノチューブ編組によるRFケーブル
- 姿勢制御およびエネルギー貯蔵（ACES） -エネルギー貯蔵および放出用のフライホイールに改造された商用リアクションホイール
- SkyPad – 市販のカメラと GPU を低 SWAP (サイズ、重量、電力) パッケージに統合
ミッションは2022年11月12日10時22分（UTC）にシャトル着陸施設に着陸して完了した。[3]
OTV-7（USSF-52）
2回目の[101] X-37Bの4回目の飛行、および全体で7回目のX-37Bミッションは、2023年12月12日にスペースXのファルコンヘビーで打ち上げられる予定でした。 [102]これは2023年12月28日に再スケジュールされ、[103]午後8時7分EST（12月29日午前1時7分UTC）に正常に打ち上げられました。[104]軌道はどのスペースプレーンよりも高く、高度に楕円形の HEO軌道 です。[5] 2024年10月、OTV-7はサービスモジュールを安全に処分するためにエアロブレーキング操作を行う予定でした。[105]
バリエーション
X-37A
X-37A着陸進入試験機（ALTV）は、2005年と2006年に落下滑空試験に使用されたNASAの宇宙船の初期バージョンでした。[14] [106]
X-37B
X-37BはNASAのX-37Aを改良したもので、アメリカ空軍向けに製造された。[26] 2機が製造され、複数の軌道ミッションに使用された。[76]
X-37C
2011年、ボーイングはX-37Bのスケールアップ版の計画を発表し、これをX-37Cと呼んだ。この宇宙船はX-37Bの165%から180%の大きさになる予定で、貨物室に収容された加圧室に最大6人の宇宙飛行士を輸送できる。アトラスVがこの派生型の打ち上げロケットとして提案された。[107]この役割において、ボーイングのX-37Cは同社のCST-100スターライナー商用宇宙カプセルと競合する可能性がある。 [108] 2024年現在、NASAがスターライナーとスペースXのクルードラゴンを選択しているため、X-37Cを開発するという発表はこれ以上ない。[109] [110] [111] [112]
仕様
X-37Bの3面図
X-37B
USAF、[26] [45]ボーイング、[113] Air & Space Magazine、[106] Phys.org [ 114] [115]のデータ
一般的な特徴
- 乗務員:なし
- 容量: 227 kg [115]
- 長さ: 29 フィート 3 インチ (8.92 メートル)
- 翼幅: 14 フィート 11 インチ (4.55 m)
- 高さ: 9 フィート 6 インチ (2.90 m)
- 最大離陸重量: 11,000 ポンド (4,990 kg)
- 電力： ガリウムヒ素太陽電池とリチウムイオン電池[26]
- ペイロードベイ： 7 × 4フィート（2.1 × 1.2メートル）[113]
パフォーマンス
- 軌道速度: 17,426 mph (28,044 km/h) [116]
- 軌道: 低軌道
- 軌道時間: 270日（設計）[117] [N 2] 908日（実証）[118]
参照
- ボーイングX-20ダイナソアは、米空軍の当初の（1958-1963年）宇宙飛行機計画であったが、機体が製造される前に中止された。
- シエラネバダ社が開発中の揚力体型宇宙飛行機「ドリームチェイサー」
- オービタル・サイエンシズ社が提案する無人弾道再使用ロケット技術テストベッドX-34
- RLV技術実証プログラム、インドの再利用可能型宇宙飛行機開発プロジェクト
- ヘルメス（宇宙船）、ESAの宇宙船設計案
- JAXAによる同等の大きさで同等の役割を持つ宇宙船HOPE-X（中止）
- HYFLEX は、1996年に開発された日本の揚力体型宇宙飛行機で、HOPE-Xの前身である。
- 中間実験機（IXV）、ESAが設計した実験用再突入機
- 神龍（宇宙船）、中国が開発中の再利用可能なロボット宇宙飛行機。2011年に初めて試験（弾道飛行）された。
- 中国の再利用可能な実験宇宙船、開発中の再利用可能なスペースプレーン
- スカイロン（宇宙船）、イギリスが開発中の再利用可能な無人宇宙飛行機
- スペースライダー、ESAが計画しているIXVの後継ロボット宇宙飛行機
- 米国の衛星一覧
- X-planesのリスト
- コリアートロフィー
説明ノート
- ^ 飛行情報源: ホワイトナイト航空機の側面に掲示されたミッションマーキング。
- ^ この数値は打ち上げ前の設計推定に基づいており、宇宙船の実際の性能能力を反映するものではありません。
参考文献
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さらに読む
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ボーイング X-37に関連するメディアがあります。
- X-37 軌道試験機ファクトシート 2014年6月26日アーカイブ ウェイバックマシンより 米国空軍
- Boeing.com の X-37B 軌道試験機ページ
- X-37 ファクトシート 2012 年 10 月 24 日NASA.gov のWayback Machineにアーカイブ