スペースシャトルとは?

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スペースシャトル(すぺーすしゃとる)

NASA開発した世界初再使用宇宙船全長約40m)

1981年4月12日、スペースシャトル「コロンビア」が初飛行した。現在使用されているスペースシャトルには、この「コロンビア」を含め、「ディスカバリー」、「アトランティス」、「エンデバー」の4種類がある。

スペースシャトルは、ダブルデルタ翼をもつオービター固体ロケット・ブースター使い捨て外部燃料タンクから構成されている。オービターとは、通常目にするスペースシャトルの本体のことであるが、上に挙げたスペースシャトルの機種になる。燃料電池発電システム増強して最長16日間の宇宙飛行ができる滞在延長オービターへと改修されている。

1986年、「チャレンジャー打ち上げ時の空中爆発搭乗全員死亡するとい事故があり、打ち上げ計画一時停止していた。この事故は、「チャレンジャー」の通算25回目の打ち上げのときに起こった。

滑空飛行などのテスト用として開発された「エンタープライズ」を合わせると、これまでに計6機のスペースシャトルが建造されている。

(2000.02.03更新


スペースシャトル(すぺーすしゃとる)(space shuttle)

NASA開発した再利用型の有人宇宙連絡船

一般ロケット使い切りなのに対して地球宇宙の間を何度も往復して人や貨物を運ぶことができる。アメリカ航空宇宙局 (NASA) が1981年開発した。

スペースシャトルを打ち上げるときは、オービター呼ばれる本体くっついて、2本の固体ロケット・ブースタと1本の外部燃料タンク推進補助する。また、帰還するときは、地球の大気圏に突入したあと、普通の飛行機と同じように飛行着陸する。

人類を月に送ったアポロ計画の次となるスペースシャトル計画は、コロンビア号1981年4月12日初め軌道飛行成功した。

そのコロンビア号28回目の飛行で、帰還直前空中分解する事故起こした。スペースシャトルでの重大な事故は、1986年打ち上げ直後爆発したチャレンジャー号以来2度目のこと。

NASAは、事故原因解明されるまでシャトル計画無期限凍結すると表明したが、国際宇宙ステーションなど今後宇宙開発への影響避けられない

関連キーワード「国際宇宙ステーション

(2003.02.05更新


【スペースシャトル】(すぺーすしゃとる)

Space Shuttle.
アメリカ航空宇宙局NASA)が運用していた宇宙船
任務ごとの使い捨てではなく機体総重量の約90%が再利用可能となっている点が特徴だった。
人工衛星打ち上げ衛星軌道上で学術実験宇宙ステーション建設及び人員資材搬送に用いられていた。

実験機Enterprise(エンタープライズ)、実用機のColumbia(コロンビア)、Challenger(チャレンジャー)、Atlantis(アトランティス)、Discovery(ディスカバリー)、Endeavour(エンデバー)の計6機が建造された。
このうちコロンビア号チャレンジャー号事故により喪失後述)、他は運用寿命により2011年退役したため稼働状態のスペースシャトルは現存しない。

後継機としてロッキード・マーチン社のX-33Venture Star(ベンチャースター)など数種類機体提案されたが、開発費高騰から挫折
現在も新たな後継機開発は進められているが、見通しはまだ不透明である。

関連 オービター エンタープライズ NASA ブラン

略史

1960年代
NASAが「再利用が可能な宇宙船」についての構想計画
1972年
プロジェクト始動
1977年
エンタープライズ号による滑空試験開始
1981年4月12日
コロンビア号STS-1)が打ち上げ成功以降本格的ミッションスタートした。
1986年1月28日
チャレンジャー号STS-51L)が打ち上げの上昇中の事故により爆散乗員全員死亡
1992年
最終号機「エンデバー」号がロールアウト
2003年2月1日
コロンビア号STS-107)が大気圏再突入時の事故により空中分解乗員全員死亡
2011年3月
ディスカバリー号運用寿命満了し、退役
2011年5月
エンデバー号運用寿命満了し、退役
2011年7月
アトランティス号運用寿命満了し、退役
最後の一機が退役に至ったため、これをもってプロジェクト終了

構造・性能

オービター1機、固体燃料ロケットブースター2基、外部燃料タンク1基で構成される。
オービター100回、ブースター1020程度再利用想定して設計されているが、外部燃料タンクだけは使い捨てで、衛星軌道の上中に切り離され、大気との摩擦燃え尽きる

任務終了後、オービター大気圏突入し、グライダーのように滑空着陸が可能だったが、上昇エンジン燃料外部燃料タンクからしか供給されないため、着陸後、単体での再離陸不可能だった。
そのため着陸後は専用輸送機に載せ、発射地であるケネディ宇宙センターフロリダ州ケープカナベラル所在)に空輸されていた。
ただし、実際にケネディ宇宙センターカリフォルニア州ロジャース乾湖NASAドライデン飛行研究センター付属飛行場にしか着陸できなかった。

これは、大気圏再突入時の摩擦熱が設計時の想定越えており、専用強制冷却装置が必要になったためである。
理論上滑走路冷却装置さえ設置すれば着陸可能なのだが、上記箇所飛行場以外には設置されなかった。
また、機体輸送コスト余分にかかるため、ドライデンへの着陸忌避されており、プロジェクト後期にはケネディ付近天候不順場合地球へ帰還出来る限り延期してケネディ着陸させるようにしていた。

構成

オービター
スペースシャトル・システムのとなる部分大気圏への再突入が可能。
前部乗員の生活・生命維持設備中央貨物室、後部エンジン飛行制御部品配置
外部燃料タンク(ET)
オービターエンジン推進剤液体酸素液体水素が入っている。
打上げ9分後(高度約150km)に切り離され、唯一再利用されない部分
発射台上でオービターとロケットブースターを繋ぐ役割も果たす。
固体ロケットブースター(SRB)
推力偏向装置搭載
外部燃料タンクに2本取付けられ、打上げ2分後(高度約45km)に切り離される。
落下回収され、再利用される。
発射台上でボルト固定され、発射瞬間までスペースシャトル全体支えている。
全長全高全幅重量推力
オービター37.2m17.2m23.8m78~79t170t(大気圏)/213t(真空)
ET47.0m-8.4m35t(自重)/720t(推進剤)-
SRB45.5m-3.7m88t(自重)/502t(推進剤)1200t

スペースシャトルの事故

チャレンジャー号(STS-51L)の事故

1986年1月28日チャレンジャー号STS-51L)が打ち上げの上中に爆発乗員全員死亡した。

推定される原因は、ロケットブースターのつなぎ目密封するOリング低温硬化であった。
これによって、隙間からガス漏れ出しブースター固定具が溶解し、不安定になったブースター燃料タンク突き刺さり爆発に至った。

当日打ち上げ延期求め現場の声もあったが、それを無視したNASA管理体制問題視された。
また、この事故教訓から、大気圏内の事故想定した緊急脱出装置装備されることとなった。

そしてこれにより、スペースシャトルの安全性そのもの疑問投げかけられ、爾後しばらくの間人工衛星打ち上げなど、宇宙物資輸送する交通手段従来使い捨てロケット回帰することになった。

コロンビア号(STS-107)の事故

2003年2月1日コロンビア号STS-107)が大気圏再突入時に空中分解起こし乗員全員死亡した。
推定される原因は、発射時に外部燃料タンクから脱落した断熱材破片衝突したこと。
これにより、左主翼強化カーボンパネル損傷し、大気圏突入時にその断面から高温プラズマ侵入し、左翼構造材溶解強度低下したことにより空中分解に至った。


スペースシャトル

分類:スペースシャトル


名称:スペースシャトル
号数:STS-1(1981年4月12日)~STS-114(2005年7月)
オービター名称:コロンビア(1981年4月12日2003年2月1日)/チャレンジャー(1983年4月4日1986年1月28日)/ディスカバリー(1984年8月30日~)/アトランティス(1985年10月3日~)/エンデバー(1992年5月7日~)
打ち上げ国名機関:アメリカ/アメリカ航空宇宙局(NASA)
運用開始年月日:1981年 4月12日

スペースシャトルは従来ロケットはちがい地上宇宙の間を往復して運航できるのが特徴アメリカ開発された有人宇宙船です。オービター(軌道船)と液体燃料タンク、2基の固体ブースター構成されています。オービターは、通常の航空機に似た有翼ロケットです。初飛行は、1981年4月12日に行なわれました。このときのオービターは、コロンビア呼ばれるものでした。続いてチャレンジャーディスカバリーアトランティスと計4機のオービターが執に打ち上げられ、有人宇宙輸送システム完成します。1990年4月には、ディスカバリー(STS-31)が、直径2.4mの反射鏡を持つ巨大ハッブル宇宙望遠鏡(HST)を軌道上に運んでいます。1992年5月にはエンデバー初飛行宇宙ステーション建設のための技術試験行ないました。1995年6月にはアトランティス(STS-71)がロシアの宇宙ステーションミールドッキングし、その状態のまま4日21時間飛行しました。この準備のためにロシア衛星ソユーズTM-21宇宙向かいミール乗り組んでいたアメリカサガード飛行士は、STS-71帰還しています。アポロ-ソユーズ試験計画以来20年ぶりの米ロ共同飛行でした。1997年2月にはディスカバリー(STS-82)が、それまで地球周回軌道をまわって多く天体画像観測してきたハッブル宇宙望遠鏡性能大幅改良するため、観測装置交換することに成功しました。1998年からは国際宇宙ステーション(ISS)の建設にスペースシャトルが活躍しています。しかし、1986年1月28日25回目の飛行チャレンジャー(STS-51L)が爆発して乗員7名が死亡2003年2月1日には28回目の飛行コロンビア(STS-107)が大気圏再突入時に空中分解して乗員7名が死亡するという惨事にも見舞われました。それでもスペースシャトルによる宇宙開発への前進続けられ、2005年7月ディスカバリー(STS-114)が打ち上げられます。
また、スペースシャトルには、すでに4人の日本人飛行士が7回乗り組んでいます。1992年9月毛利衛さん(宇宙航空研究開発機構(JAXA))エンデバー(STS-47)、1994年7月には向井千秋さんがコロンビア(STS-65)、1996年1月には若田光一さんがエンデバー(STS-72)に搭乗し、1997年11月には土井隆雄さんがコロンビア(STS-87)に乗り日本人として初め船外活動行ないました。1998年10月には、ディスカバリー(STS-95)で向井さんが2回目の飛行をしました。2000年2月には毛利衛さんが2度目の搭乗となるエンデバー(STS-99)に、2000年10月には若田光一さんがアトランティス(STS-92)に乗りました。2005年7月打上げディスカバリー(STS-114)には野口聡一さんが宇宙飛行士として初め参加します。ほかにも古川聡さん、星出彰彦さん、山崎直子さんたちがスペースシャトルで宇宙飛び立つための準備訓練を行なっています。

1.スペースシャトルってどういうものなの?
スペースシャトルは、オービター(軌道船)と、それを打ち上げるための液体燃料タンク固体ブースター2基から構成されています。オービター三角翼の航空機のような形をしています。その前部乗員室で、気密室となっていて、宇宙服なしで生活できる環境です。中央部船倉後部機器収納室という構造です。機器収納室には、打ち上げ時に使う主エンジンと、軌道上で稼働する小型エンジンが積まれています。オービターは、従来打ち上げロケット人工衛星帰還用の大気圏再突入カプセル3つの要素を持っています。そして帰還後はふたたび整備されて再利用されます。オービター中型旅客機ほどの大きさで、高さは17m、長さ37m、翼長24m、重さ85tです。機器収納室のみの直径は4.6m、長さ18mです。2基の固体ブースター燃料タンクをはさむように取り付けられています。その機材回収後、数回再利用されます。外部液体燃料タンクはスペースシャトルのシステム最大のもので、この部分安価なこともあって毎回使い捨てしまいます。内部は2つのタンク分かれており、前部液体酸素用、後部液体水素用です。スペースシャトル全体の高さは23m、長さは56m、総重量は約2000tです。そして、そのすべてが固体ブースターオービターの主エンジンとの合計3,000tの推力上昇します。

2.計画どういう目的のために行なわれ、どのようなことに成功したの?
スペースシャトルが生まれ背景には、NASA有人宇宙飛行へのこだわり低コスト化と資源リサイクルなどの方針がありました。その中で各種無人衛星惑星探査機軌道上への運搬や、故障した衛星回収修理無重量空間利用した各種実験をすることがスペースシャトルの目的でした。結果として開発費との兼ね合いから、主要な部分再利用する形の、現在に至るスペースシャトルの基本的システムが作られました。しかし、1986年1月チャレンジャー(STS-51L)が打ち上げ直後爆発乗員7名が死亡しました。これを契機アメリカ宇宙開発全体見直され、ふたたび無人宇宙船活用使い捨てロケット使用などの方法併用されるようになります。スペースシャトル自体徹底的に検証され、細かい部分多く改良加えられました。1988年9月飛行再開1990年4月には、ディスカバリー(STS-31)によって重量11tのハッブル宇宙望遠鏡(HST)が軌道上に運ばれています。1995年6月には、アトランティス(STS-71)がロシアの宇宙ステーションミールドッキングして4日21時間飛行をしました。そして1997年2月ディスカバリー(STS-82)が、ハッブル宇宙望遠鏡性能上げるため、その観測装置交換しています。1998年12月4日からはエンデバー(STS-88)を皮切りに国際宇宙ステーション建設利用されています。

3.スペースシャトルの飛行どのような順序で行なわれたの?
打ち上げ時には、2基の固体ブースター燃料タンク液体水素を、オービターの主エンジンで燃やしながら上昇します。約2分後に、役目を終えた固体ブースターが切り離され、パラシュート海面降下します。打ち上げ約8分後に、250~400kmの高度で燃料タンクが切り離されます。オービターは、軌道修正用の小型エンジン地球周回軌道にのります。軌道上で、あらかじめ予定された目的作業オペレーション(衛星軌道上への運搬各種実験など)を行ないます。オービター大気圏再突入して帰還するときは、下部前に向け(仰角3040度)大気との摩擦(エアブレーキ)を大きくして減速します。そして、グライダーと同じように滑空して着陸します。


参考文献:小平桂一ほか監修平凡社天文事典平凡社バズ・オルドリン+マルカム・マコネル/鈴木健次ほか訳「地球から来た男角川選書的川泰宣飛びだせ宇宙へ」岩波ジュニア新書、「日本世界宇宙ロケット衛星カタログ成美堂出版宇宙開発事業団・編「新版宇宙飛行士になるための本」同文書陰ケネス・W・ガトランドほか/佐貫亦男日本語監修世界宇宙開発旺文社河島監修/三品隆司ほか編「改訂版[図解]SPACE ATLASPHP研究所


スペースシャトル

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2019/09/09 04:19 UTC 版)

スペースシャトル: Space Shuttle)は、かつてアメリカ航空宇宙局 (NASA) が1981年から2011年にかけて135回打ち上げていた、再使用をコンセプトに含んだ有人宇宙船である。




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