スペースシャトルとは? わかりやすく解説

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スペース‐シャトル【space shuttle】

読み方:すぺーすしゃとる

1981年から2011年にかけて運用されNASA米国航空宇宙局)の有人宇宙往復機。人工衛星の軌道投入惑星探査機放出国際宇宙ステーションISS)への人員資材輸送などに利用された。それまでロケットとは異なり反復利用可能で実用機としてコロンビア・チャレンジャー・ディスカバリー・アトランティス・エンデバーの5機が建造運用され30年間に135回の飛行行った離陸時は巨大な外部燃料タンク一対固体ロケットブースター使用して発射台から垂直に打ち上げられ帰還時はオービター軌道船)がグライダーのように滑空しながら着陸する

[補説] 1977年試験機エンタープライズによる滑空着陸試験繰り返された後、1981年4月12日コロンビア打ち上げられ地球周回軌道36周して帰還(スペースシャトルとして初の有人宇宙飛行)。1982年11月コロンビア通信衛星2機を放出し軌道に乗せることに成功初の実用飛行)。1986年1月チャレンジャー打ち上げ直後に爆発2003年2月コロンビア帰還時に大気圏内空中分解2011年7月9日打ち上げられアトランティスISS補給物資実験装置運搬したのを最後に、スペースシャトルの運用終了した


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型宇宙船全長約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者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「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)


【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用いられていた。

実験機Enterprise(エンタープライズ)、実用機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の開発進められているが、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な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
最後の一機退役至ったため、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、着陸後専用輸送機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、実際には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、専用強制冷却装置必要になったためである
理論上は滑走路冷却装置さえ設置すれば着陸可能なのだが、上記二箇所の飛行場以外に設置されなかった。
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の場合、地球への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・生命維持設備中央に貨物室後部エンジン飛行制御部品を配置
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ロケットブースターを繋ぐ役割果たす。
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2本取り付けられ打上げ2分後(高度約45km)に切り離される
落下後回収され、再利用される
発射台上では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、この事故の教訓から、大気圏内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、宇宙へ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特徴アメリカで開発され有人宇宙船です。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、通常の航空機似た有翼ロケットです。初飛行は、1981年4月12日行なわれました。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なハッブル宇宙望遠鏡(HST)を軌道上運んでます。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まわって多くの天体画像観測してきたハッブル宇宙望遠鏡性能大幅に改良するため、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ます。しかし、1986年1月28日25回目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月は向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回目飛行しました2000年2月には毛利衛さんが2度目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へ飛び立つための準備訓練行なってます。

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基か構成されています。オービター三角翼航空機のような形をしていますその前部は乗員室で、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、軌道上稼働する小型エンジン積まれています。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つの要素を持ってます。そして帰還後はふたたび整備され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2つ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た背景には、NASA有人宇宙飛行へのこだわり低コスト化資源リサイクルどの方針がありましたその中で各種の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なシステム作られました。しかし、1986年1月チャレンジャー(STS-51L)が打ち上げ直後に爆発乗員7名が死亡しました。これを契機に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どの方法が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の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4日21時間の飛行しました。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燃やしながら上昇します。約2分後に役目終えた固体ブースター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/佐貫亦男日本語版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)』 (2022/08/23 04:24 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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「スペースシャトル」の例文・使い方・用例・文例

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「斎藤和英大辞典」斎藤秀三郎著、日外アソシエーツ辞書編集部編
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