デルタIIは、マクドネル・ダグラス社が設計・製造した使い捨てロケットシステムで、ソラッド・デルタ1とも呼ばれています。デルタIIはデルタロケットファミリーの一員で、デルタ3000から派生し、1989年に運用を開始しました。デルタ6000とデルタ7000の2つの主要な派生型があり、デルタ7000には「ライト」と「ヘビー」の派生型もありました。デルタIIは、その運用期間中に、24基のグローバル・ポジショニング・システム（GPS）ブロックII衛星、数十基のNASAペイロード、そして60基のイリジウム通信衛星など、様々なペイロードを搭載しました。このロケットは2018年9月15日に最後のミッションであるICESat-2を飛行し、1997年のGPS IIR-1が最後の失敗であったことを除いて、100回連続の成功ミッションを達成しました。 [3] 1990年代後半、デルタIIは失敗に終わったデルタIIIに開発され、デルタIIIはさらに高性能で成功したデルタIVに開発されましたが、後者はオリジナルのトールおよびデルタロケットとほとんど遺産を共有していません。

歴史

現代のデルタロケットの進化

1980年代初頭、アメリカ合衆国のすべての使い捨て打ち上げ機は段階的に廃止され、スペースシャトルがすべての政府および商業打ち上げを担うことになった。デルタ、アトラス・セントール、タイタン34Dの生産は終了していた。[7] 1986年のチャレンジャー号の事故とそれに続くシャトルの運用停止により、この方針は変更され、ロナルド・レーガン大統領は1986年12月、スペースシャトルによる商業ペイロードの打ち上げを中止し、NASAは乗組員やシャトルの支援を必要としないミッションのために使い捨てロケットによる打ち上げの調達を検討すると発表した。[8]

当時デルタファミリーの製造業者であったマクドネル・ダグラスは、 1987年にアメリカ空軍と7機のデルタIIを供給する契約を締結した。これらは、以前にスペースシャトル用に計画されていた一連の全地球測位システム(GPS)ブロックII衛星の打ち上げを意図していた。空軍は1988年に追加契約オプションを行使し、この発注を20機に拡大し、NASAは1990年に3機の地球観測衛星の打ち上げ用に最初のデルタIIを購入した。[9] [10]最初のデルタIIの打ち上げは1989年2月14日に行われ、デルタ6925によって最初のGPSブロックII衛星 ( USA-35 )がケープカナベラルの発射施設17A (SLC-17A)から高度20,000 km (12,000 mi) の中高度地球周回軌道に打ち上げられた。[11]

デルタII 7000シリーズの初号機は1990年11月26日に初飛行し、6000シリーズのRS-27エンジンをより強力なRS-27Aエンジンに換装しました。さらに、6000シリーズの鋼製ケースのキャスター4A固体燃料補助ロケットは、複合材ケースのGEM 40に換装されました。その後のデルタIIの打ち上げは、3回を除きすべてこの改良型構成で行われ、6000シリーズは1992年に退役し、最後の打ち上げは7月24日でした。[12]

マクドネル・ダグラスは、衛星の質量の増加により、より強力な打ち上げ機が必要になったため、1990年代半ばにデルタIIIの開発を開始しました。 [9]デルタIIIは、液体水素の第2段とより強力なGEM 46ブースターにより、デルタIIの2倍の質量を静止トランスファー軌道に運ぶことができましたが、2回の連続した失敗と1回の部分的な失敗、そしてはるかに強力なデルタIVの開発により、デルタIIIプログラムは中止されました。[13]アップグレードされたブースターはデルタIIで引き続き使用され、デルタIIヘビーにつながりました。

2003年3月28日、空軍宇宙司令部は、第2世代GPS衛星の最後の打ち上げに伴い、ケープカナベラルのデルタII発射施設とインフラの廃止手続きを開始しました。しかし、2008年には、デルタIIの施設とインフラのすべてをNASAに移管し、 2011年に予定されている重力回復・内部実験室（GRAIL）の打ち上げを支援することを発表しました。 [14]

2006年12月14日、 USA-193の打ち上げにより、ユナイテッド・ローンチ・アライアンスが運用するデルタIIの最初の打ち上げが行われた。[15]

デルタIIによる最後のGPS打ち上げと、ケープカナベラル基地のSLC-17Aによる最後の打ち上げは2009年に行われました。2011年のGRAIL打ち上げは、デルタIIヘビーの最後の打ち上げであり、フロリダからの最後の打ち上げとなりました。最後の5回の打ち上げはすべてカリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地から行われました。[16]

2012年7月16日、NASAはデルタIIを軌道上炭素観測衛星（OCO-2）、土壌水分アクティブ・パッシブ（SMAP）、そして統合極軌道衛星システム（JPSS-1 – NOAA-20）ミッションの支援に選定しました。これがデルタIIの最終購入となりました。OCO-2は2014年7月2日、土壌水分アクティブ・パッシブ（SMAP）は2015年1月31日、JPSS-1は2017年11月18日に打ち上げられました。これら3機はすべて、ヴァンデンバーグ宇宙基地のSLC-2から軌道に投入されました。[17]

デルタIIファミリーは155回打ち上げられた。失敗したのは1995年のKoreasat 1と1997年のGPS IIR-1のみである。Koreasat 1の打ち上げは、1つのブースターが第1段から分離しなかったために部分的な失敗に終わり、衛星は予定よりも低い軌道に投入された。予備燃料を使用することで、適切な静止軌道に到達し、10年間運用された。[18] GPS IIR-1は、デルタIIが打ち上げから13秒後に爆発したため、全損となった。爆発は、損傷した固体ロケットブースターのケーシングが破裂し、機体の飛行停止システムが作動したことで発生した。[19]負傷者はなく、発射台自体にも大きな影響はなかったが、数台の車が破壊され、いくつかの建物が損傷した。[20]

2007年、デルタIIは75回目の連続打ち上げに成功し、アリアン4の74回連続打ち上げを上回りました。[21] [22] 2018年のICESat-2の打ち上げにより、デルタIIは100回目の連続打ち上げを達成しました。

デルタIIはその運用期間中、年間12回の打ち上げというピークの打ち上げ率を達成したが、そのインフラは年間最大15回の打ち上げをサポートできる能力を持っていた。[4]

完成したデルタIIロケットはすべて打ち上げられましたが、飛行可能な予備部品が多数在庫として残っていました。これらの予備部品は、いくつかの構造シミュレーターと共に組み立てられ、7320-10C構成の展示用にほぼ完成したデルタIIが完成しました。このロケットはケネディ宇宙センターのビジターコンプレックスに垂直に展示されており、フェアリングにはGPS打ち上げ用の過去のデルタIIロケットに描かれた人気の「サメの歯」の塗装が施されています。[23]

車両の説明

デルタII 7425の図
デルタKステージ

第一段階

デルタIIの第一段は、ロケットダイン社製RS-27またはRS-27A主エンジンによって推進され、RP-1と液体酸素を燃料としていた。この段は技術的には「超延長型ロングタンク・トール」と呼ばれ、デルタIVまでの全てのデルタロケットと同様に、トール弾道ミサイルの派生型であった[24]。6000シリーズのデルタIIに使用されたRS-27は915 kN（206,000 lbf）の推力を生み出し、[25] 7000シリーズで使用された改良型RS-27Aは1,054 kN（237,000 lbf）を生み出した。[26]段の長さは26.1メートル（86フィート）、幅は2.44メートル（8.0フィート）、燃料補給時の質量は101.8トン（224,000ポンド）、燃焼時間は260秒でした。[3]スロットル操作ができないメインエンジンは、油圧ジンバル機構を用いて上昇中の機体のピッチとヨーを制御しました。さらに、2基のロケットダインLR-101-NA-11バーニアエンジンが上昇中の第1段のロール制御を行い、メインエンジン停止後も噴射を継続して機体を安定させ、段分離を行いました。[27] [4]

2つの第一段タンクはアルミニウム製アイソグリッドパネルで構成され、軽量ながら高い強度を実現した。タンクの加圧には窒素ガスが使用された。これらのタンクは、旧型のデルタロケットに搭載されていた拡張ロングタンク・ソーのタンクよりも全長が148インチ（3.8メートル）延長されており、より多くの推進剤を供給できる。2つのタンクの間には「センターボディ」があり、ここに第一段の航空電子機器と通信機器が収容されていた。固体ロケットブースターの取り付け部は、液体酸素タンクと後部スカートの外側に配置されており、後部スカートには機体の安定性を確保するためのジャイロスコープも搭載されていた。[4]

固体ロケットブースター

打ち上げ時の追加推力を得るため、デルタIIは固体燃料補助ロケットを使用した。6000シリーズでは、カストル4A（カストルIVAと表記されることもある）ブースターを使用し、7000シリーズではアライアント・テックシステムズ（ATK）製のGEM 40グラファイトエポキシモーターを使用した。前身機と同様に、デルタII 6000シリーズは9基のブースター構成のみで提供されていた。しかし、7000シリーズの登場により、3基および4基のブースターを搭載した派生型が導入され、デルタIIは小型ペイロードをより安価に打ち上げることができるようになった。[4] 3基または4基のブースターを使用した場合、打ち上げ時に地上で全て点火する。一方、9基のブースターを使用したモデルでは、地上で6基を点火し、最初の6基が燃焼・分離した後に残りの3基を飛行中に点火する。[3]

カストル4Aブースターは、以前のデルタ3000ロケットに搭載されていたカストル4モーターの改良型で、推進剤をより近代的なHTPBベースの推進剤に置き換え、性能を11%向上させた。[5] 7000シリーズのGEM 40ブースターは、全長が3メートル（9.8フィート）延長されたことで、カストル4Aよりも2.5トン（5,500ポンド）多い推進剤を搭載し、デルタIIの性能をさらに向上させた。さらに、GEMブースターは炭素複合材構造のため、カストルよりも乾燥質量が低かった。[28]

2003年、デルタIIヘビーがデビューしました。これは、中止されたデルタIIIプログラムで使用された大型のGEM 46モーターを搭載していました。これらの新しいモーターにより、機体は1,000kg（2,200ポンド）以上の追加ペイロードを低軌道に運ぶことができました。ケープカナベラル宇宙発射施設17Bは、デルタIIIの運用に備えて既に強化されていたため、ヘビー構成での飛行が可能でした。[4]

キャスターモーターのノズルは垂直から11度の角度で傾けられており、推力を機体の重心に向けるようになっている。一方、GEMモーターはそれよりわずかに低い10度の傾斜になっている。[5] 9基のエンジン構成では、3基のエアライトモーターのノズルが長くなっており、上層大気圏でのブースターの性能向上につながっている。[27]デルタIIに搭載された固体燃料モーターはすべて固定ノズルを備えており、飛行の初期段階では第1段が機体制御を単独で担っていた。[4]

デルタK第2段

デルタIIの第2段はデルタKで、再始動可能（最大6回）なエアロジェット AJ10-118Kエンジンを搭載し、ハイパーゴリック・エアロジン50とN2O4を燃料としていました。これら の推進剤は毒性と腐食性が非常に高く、一度搭載すると約37日以内に打ち上げなければならず、そうでなければ第2段の修理または交換が必要でした。[29]この段には、すべての飛行動作を制御する慣性プラットフォームと誘導システムも組み込まれていました。[3]

デルタKはステンレス鋼製のタンクと軽量アルミニウム製の構造で構成されていました。タンクはヘリウムガスで加圧され、ステージには窒素スラスタが搭載され、燃焼中のロール制御と惰性降下時の完全な姿勢制御が可能になりました。ステージの質量は、空の状態では950 kg（2,090ポンド）、燃料満載の状態では6,954 kg（15,331ポンド）でした。[4]

第三段階

低地球軌道ミッション用として、デルタIIには第3段が装備されていなかった。GTOなどの高エネルギー軌道や、火星横断投入または地球外の他の目的地のために地球脱出速度に達するペイロードには、打ち上げ時にフェアリング内に配置されたHTPB固体燃料の第3段が使用された。この段はスピン安定化されており、段分離前の適切な向きは第2段に依存していたが、適切なスピン軸を維持するためにヒドラジン章動制御システムが装備されている場合もあった。[27]第3段は小型ロケットモーターを使用してスピンアップされ、次に第2段によって解放されて燃焼を行う。第3段には、ペイロード分離後に再接触を防ぐために段内の回転を誘発するヨーウェイトシステム、またはペイロード解放前に回転を遅くするヨーヨーデスピンメカニズムも含まれていた。[27]この段には、Sバンド送信機、バッテリー、および段イベントを制御するシーケンサーも含まれる。

第三段には2つの選択肢があり、どちらも固体ロケットモーター1基で構成されていました。最も普及していたのはスター48で、70回以上のミッションで飛行しました。ペイロード・アシスト・モジュール・デルタ（PAM-D、PAM-Delta）とも呼ばれるスター48は、2つの選択肢の中でより強力な方で、87.1秒の燃焼時間中に平均約66.4 kN（14,900 lb f）の推力を発揮しました。この段は最終的に主に強力なデルタ型で飛行し、3基ブースター構成では飛行することはありませんでした。

もう一つの第三段の選択肢はスター37FMでした。この段は4回飛行しましたが、デルタの3基および4基のブースター構成でのみ使用されました。スター37FMは66.4秒間の燃焼で約45.8 kN（10,300 lb f ）の推力を生み出しました。 [4]

命名システム

デルタIIファミリーは、その技術名を生成するために4桁のシステムを使用していました。[30]

  • 最初の数字は 6 または 7 で、6000 シリーズまたは 7000 シリーズの Delta を表します。
  • 2桁目はブースターの数を示します。デルタIIロケットのほとんどは9基のブースターを搭載して飛行しましたが、3基または4基のブースターを搭載して飛行したものもありました。
  • 3桁目は常に2で、エアロジェットAJ10エンジンを搭載した2段目を表します。6000シリーズより前のデルタ機のみが、TR-201という異なるエンジンを搭載していました。
  • 最後の数字は第 3 段を示します。0 は第 3 段がないことを示し、5 はStar 48B が使用されるペイロード アシスト モジュール(PAM) 段を示し、6 はPAMに Star 37FM モーターが使用されることを示します。
  • 4桁の数字の後に続くHは、より大型のデルタIII GEM 46ブースターを使用していることを示しています。ヘビー型 はケープカナベラルからのみ打ち上げ可能でした（ヴァンデンバーグの発射台は大型SRBに対応できるよう改修されていなかったため）。2011年に同発射場が閉鎖されたため、ヘビー型も退役しました。[31]
  • 数字とそれに続く文字はフェアリングの種類を示します。-9.5は直径9.5フィート（2.9 m）のフェアリング、-10は直径10フィート（3.0 m）のアルミニウム製フェアリング、-10Cは直径10フィート（3.0 m）の複合材製フェアリング、-10Lは直径10フィート（3.0 m）の複合材製フェアリングを延長したフェアリングを示します。デルタIIロケットの初期の飛行では、直径約8フィート（旧型のデルタロケットに搭載）のフェアリングが使用されており、それらの機体には-8の番号が付けられていました。

例えば、デルタ7925H-10LはRS-27A、9基のGEM 46ブースター、PAM第三段、そして直径10フィート（3.0メートル）に延長されたフェアリングを搭載していました。デルタ6320-9.5は、RS-27第一段エンジン、3基のカストル4Aブースター、直径9.5フィート（2.9メートル）のフェアリングを搭載し、第三段を持たない2段式ロケットです。

起動プロファイル

打ち上げロケットの組み立て
デルタIIロケットは発射台上で垂直に組み立てられました。組み立ては、第一段を所定の位置に吊り上げることから始まりました。次に固体ロケットブースターが吊り上げられ、第一段と結合されました。その後、第二段が第一段の上に吊り上げられ、ロケットの組み立てが続きました。[32]
給油
第一段に37,900リットル（10,000米ガロン）の燃料を充填するのに約20分かかりました。[33]
T-45分に燃料補給完了が確認されました。T-20分にFTSパイロが作動開始しました。T-20分とT-4分には、2回のビルトインホールドが発生しました。これらのホールド中に、最終的な打ち上げチェックアウトが実施されました。T-11秒にSRB点火装置が作動開始しました。メインエンジンの点火はT-0.4秒でした。上昇プロファイルはミッションによって異なります。
SRBステージング
固体ロケットブースターが9基使用された場合、打ち上げ時に点火されるのは6基のみでした。約1分後、最初の6基の燃料が尽きると、3基の空中始動モーターがさらに1分間点火し、地上始動モーターは分離しました。[34]空中始動モーターは、飛行中はほぼ真空状態で作動するため、高高度向けに最適化されたノズルを備えていました。
ブースターが3つまたは4つしか使用されなかった場合は、すべてが地上で点火され、同時に投棄されます。

デルタIIの打ち上げ

2003年6月10日、デルタIIがMER-Aとともに打ち上げられた。
デルタIIヘビー（7925H-9.5）がMER-Bを搭載して17-B発射台から離陸

注目すべきペイロード

地球周回軌道

惑星間

デルタIIの最後の打ち上げは2018年9月のICESat-2衛星でした。[31] [35] [36]

2008年にULAは「約6機」の未販売のデルタIIロケットを保有していると示唆し[37]、2017年10月までにULAのCEOトリー・ブルーノはULAの在庫には完全なデルタIIロケットは残っていないと述べた。

デルタIIには未使用の部品がいくつか残っていたが、別の機体を製造するには不十分だった。[38]これらの余剰部品と模擬部品で作られたデルタIIは、ケネディ宇宙センターのロケットガーデンに設置されている。[39]

同等のロケット

宇宙ゴミ（別名「宇宙ゴミ」）

宇宙ゴミにぶつかった唯一の記録を持つロッティ・ウィリアムズ夫人は、デルタIIロケットの小さく軽い破片にぶつかりました。ウィリアムズ夫人は1997年1月22日、オクラホマ州タルサの公園で運動していたところ、15センチメートル（6インチ）の黒くなった金属片が肩に当たりました。米国宇宙軍は、1996年4月に打ち上げられたミッドコース宇宙実験に使用されたデルタIIロケットが30分前に大気圏に墜落したことを確認しました。その物体は彼女の肩に当たり、地面に落ちましたが、無害でした。ウィリアムズ夫人はその物体を回収し、NASAの後の検査でその破片はロケットの材料と一致することが判明しました。NASAの軌道ゴミ担当主任科学者であるニコラス・ジョンソンは、ウィリアムズ夫人は確かに最近打ち上げられたデルタIIの破片にぶつかったと考えています。[40] [41]

デルタロケットは、爆発するのに十分な燃料を軌道上に残したまま定期的に放置されていたため、複数の破片化事故に巻き込まれてきました。現在、大量の「宇宙ゴミ」はデルタロケットの残骸です。[42]

参照

注記

  1. ^ (7920-10 モデル)

参考文献

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ウィキメディア・コモンズのデルタII関連メディア

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  • Skyrocket.de の Delta I、II、III 打ち上げデータ
  • デルタロケットの歴史
  • デルタII打ち上げ気象コミット基準