カナダアーム

カナダアームまたはカナダアーム1（正式名称はシャトル遠隔操作システム（SRMS）、またはSSRMS ）は、スペースシャトルのオービターでペイロードの展開、操縦、捕捉に使用されたロボットアームのシリーズです。スペースシャトル・コロンビア号の事故後、カナダアームは常にオービターブームセンサーシステム（OBSS）とペアで使用され、シャトルの外部の耐熱システムの損傷を検査するために使用されました。

発達

1969年、カナダはアメリカ航空宇宙局（NASA）からスペースシャトル計画への参加を招請された。^[1]当時、参加に何が含まれるかはまだ決まっていなかったが、マニピュレーターシステムが重要な構成要素であるとされていた。^{[1]カナダのDSMA ATCON社は}CANDU原子炉に燃料を装填するロボットを開発しており、このロボットがNASAの注目を集めた。^[1] 1975年、NASAとカナダ国立研究会議（NRC）は、カナダがカナダアーム（Canadarm）を開発・建造することで合意した覚書に署名した。^[2]

NRCはマニピュレーターの契約をSpar Aerospace（現MDA）に授与した。^[3]この設計、開発、試験、評価契約では、カナダアームの設計と試験を支援するためのエンジニアリングモデル、宇宙での使用に適した設計を認定するための環境試験を受ける認定モデル、そして飛行ユニットの3つのシステムが構築された。

エンドエフェクタ

DSMA ATCONの設計エンジニアであるアンソニー・「トニー」・ズブリツキ氏^[4]は、SPARに出向中、自身の指に巻かれたゴムバンドにヒントを得て、カナダアーム・エンドエフェクタのコンセプトを考案しました。^[4]ズブリツキ氏はこのコンセプトをNASA職員に正式に提示しました。^[4] SPAR機械開発研究所長のフランク・ミー氏は、トニー氏のコンセプトに基づいてエンドエフェクタのプロトタイプを製作し、SPAR ^{[4]からカナダアーム・エンドエフェクタの発明者として認められています。3線式クロスオーバー設計は、当時検討されていた爪のような機構やカメラの絞りモデル}^[4]などの他の機構よりも優れたものとなりました。

コントロールとソフトウェア

主な制御アルゴリズムは、SPARとトロントの下請け業者であるDynacon Inc.によって開発された。モントリオールのCAE Electronics Ltd.は、シャトル後部フライトデッキにあるディスプレイとコントロールパネルおよびハンドコントローラーを提供した。カナダアームにあるその他の電子インターフェース、サーボアンプ、パワーコンディショナーは、モントリオールの工場でSPARによって設計および製造された。肩と肘関節を構造的に接続するためのグラファイト複合材ブームと、肘を手首につなぐ同様のブームは、米国のGeneral Dynamicsによって製造された。トロントのDilworth, Secord, Meagher and Associates, Ltd.は、エンジニアリングモデルのエンドエフェクターの製造を請け負い、その後SPARが設計を展開し、認定ユニットと飛行ユニットを製造した。カナダアームを監視および制御するスペースシャトルの飛行ソフトウェアは、テキサス州ヒューストンで IBMの連邦システム部門によって開発された。

1981年2月11日、トロントにあるSpar社のRMS部門でNASAの承認式典が開催されました。^[1]この式典で、当時NRCの責任者であったラーキン・カーウィンは、SRMSに非公式の名称「カナダアーム」を与えました。この名称は、ラーキン・カーウィンが記者会見でスピーチをする際に使用するために、ワリー・チャーウィンスキー博士によって考案されました。^[1] NRCのカナダアーム・プロジェクト・マネージャーであるアート・ハンター博士は、同僚であるNASAおよびSparと協力し、カナダ国旗とワードマークをアームに追加して、カナダ国旗とアメリカ合衆国国旗を併記しました。

最初のカナダアームは1981年4月にNASAに納入された。^[5]宇宙飛行士ジュディス・レズニックが、このシステムのNASAソフトウェアと機内操作手順を開発した。^[6]合計5本のアーム（201、202、301、302、303）が製造され、NASAに納入された。302番アームはチャレンジャー号事故で失われた。^[7]

デザインと機能

オリジナルのカナダアームでは、宇宙空間で最大 65,000 ポンド (29,000 kg) のペイロードを展開することができました。[ ^8] 1990 年代半ば、アームの制御システムが再設計され、宇宙ステーションの組み立て作業をサポートするためにペイロードの能力が 586,000 ポンド (266,000 kg) まで増加されました。^[9]宇宙空間では積載バスほどの質量のペイロードを操作することができますが、アームのモーターは地上ではアームの自重を持ち上げられません。^{[3]そのため、NASA は、}テキサス州ヒューストンにあるジョンソン宇宙センター内の訓練施設で使用するアームのモデルを開発した。カナダアームは、衛星の回収、修理、展開、船外活動クルーの作業ステーションや足の拘束具としての移動式伸縮はしごの提供、および飛行クルーがカナダアームのテレビカメラを通じてオービターまたはペイロードの表面を見ることができる検査補助具として使用することもできます。

カナダアームの基本構成は、マニピュレータアーム、カナダアームディスプレイ、そしてオービタ後部飛行甲板の飛行乗務員ステーションに設置された回転および並進ハンドコントローラを含む制御パネルと、オービタコンピュータと接続するマニピュレータコントローラインターフェースユニットで構成されています。1人の乗務員が後部飛行甲板制御ステーションからカナダアームを操作し、もう1人の乗務員は通常、テレビカメラの操作を支援します。これにより、カナダアームのオペレーターは、後部飛行甲板のペイロードと頭上の窓、そして後部飛行甲板ステーションの閉回路テレビモニターを通して、カナダアームの操作状況を確認することができます。

カナダアームには、アームを投棄するための爆発物ベースの機構が装備されています。この安全システムにより、アームが伸長位置で故障し、格納できなくなった場合でも、オービターのペイロードベイのドアを閉じることができます。^[3]

カナダアームは、長さ15.2メートル（50フィート）、直径38センチメートル（15インチ）で、6自由度を備えています。重量は単体で410キログラム（900ポンド）、システム全体では450キログラム（990ポンド）です。カナダアームには、肩のヨーおよびピッチ関節、肘のピッチ関節、手首のピッチ、ヨー、ロール関節と、人間の腕とほぼ対応する6つの関節があります。^[10]エンドエフェクタは、ペイロードのグラップル固定具を掴む手首の先端にあるユニットです。2つの軽量ブームセグメントは、上部アームと下部アームと呼ばれます。上部ブームは肩関節と肘関節を接続し、下部ブームは肘関節と手首関節を接続します。^[11]^[10]

サービス履歴

スペースシャトル計画の初期段階、プロトタイプオービターのペイロードベイのドアがテスト格納庫設備のために開かれた際、スペースシャトルエンタープライズに搭載された模擬カナダアームが目撃された。 ^[12]カナダアームは1981年、スペースシャトル コロンビアのSTS-2ミッションで初めて軌道上でテストされた。最初の実用飛行は STS-3で、プラズマ診断装置（PDA）の展開と操縦に使用された。^[7]その後、カナダアームは5機のオービター全てで90回以上のミッションに使用された。

国際宇宙ステーション（ISS）にカナダアーム2が設置されて以来、この2本のアームは宇宙船のカナダアームから組み立てのためにISSの一部をカナダアーム2に引き渡すために使用されており、両方の要素を連携させて使用することから、メディアでは「カナディアン・ハンドシェイク」というニックネームが付けられている。^[13]

退職

カナダアームの90回目にして最後のシャトルミッションは、2011年7月のSTS-135で、ラファエロ MPLMをISSに運び、帰還させた。ケネディ宇宙センター・ビジター・コンプレックスでアトランティスと共に展示されている。ディスカバリー号のカナダアームはその隣に国立航空宇宙博物館のウドバー・ハジー・センターで展示されている。^[14]エンデバー号は最終ミッションの一環としてOBSSを国際宇宙ステーションに残したが、カナダアームは当初カナダ宇宙庁（CSA）本部に展示される予定だった。^[14]しかし、エンデバー号のカナダアームは現在、オタワのカナダ航空宇宙博物館に常設展示されている。^[15]^[16]^[17]宇宙を飛行した最後のカナダアームズであるSRMSは、 2011年7月にSTS-135でアトランティスに搭載され、将来のミッションで再利用できるようにエンジニアリング研究のためにヒューストンのNASAジョンソン宇宙センターに輸送されました。^[18]

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