スペースラボのアート、ラボ内部の断面図付き、1981年
研究室にいるウッボ・オッケルズ、1985年
スペースラボ3で成長したヨウ化水銀結晶

スペースラボは、欧州宇宙機関（ESA）によって開発され、スペースシャトルによる特定の宇宙飛行で使用された再利用可能な実験室です。この実験室は、与圧モジュール、非与圧キャリア、そしてシャトルの貨物室に収納されたその他の関連ハードウェアを含む複数のコンポーネントで構成されていました。これらのコンポーネントは、各宇宙飛行のニーズに合わせて様々な構成で配置されていました。

スペースラボのコンポーネントは、ハードウェアとミッションの集計方法によって異なりますが、合計で約32回のシャトルミッションに使用されました。スペースラボにより、科学者は地心軌道で微小重力下で実験を行うことができました。スペースラボ関連のハードウェアは多様であったため、ヨーロッパの科学者がスペースラボの居住モジュールでミッションを実行する主要なスペースラボ計画ミッション、他のスペースラボハードウェア実験を実行するミッション、およびスペースラボハードウェアの一部のコンポーネントを使用したその他の宇宙輸送システム(STS) ミッションを区別することができます。スペースラボのミッション数には多少のばらつきがありますが、これはスペースラボミッションの種類が異なり、飛行したスペースラボハードウェアの量と各ミッションの性質が大きく異なるためです。1983年から1998年の間には少なくとも22回の主要なスペースラボミッションがあり、スペースラボハードウェアは他の多くのミッションで使用され、スペースラボパレットの一部は2008年まで飛行していました。[1]

背景と歴史

1973年8月、NASAと欧州宇宙研究機関（ESRO）（現在の欧州宇宙機関またはESA）は、スペースシャトルの飛行で使用する科学実験室を建設するための覚書（MOU）に署名しました。 [2]スペースラボの建設は、 VFW-Fokker GmbHの子会社であるEntwicklungsring Nord （ERNO）によって1974年に開始されました。同社はMesserschmitt-Bölkow-Blohm（MBB）と合併してMBB/ERNOとなり、2003年にEADS SPACE Transportationに統合されました。最初の実験室モジュールLM1は、ヨーロッパの宇宙飛行士の飛行機会と引き換えにNASAに寄贈されました。2番目のモジュールLM2は、NASAが独自に使用するためにERNOから購入しました。[3]

スペースラボ2ミッションの想像図。ペイロードベイ内の様々な実験の一部が描かれている。

スペースラボモジュールの建設は1974年に当時のERNO-VFW-フォッカー社によって開始されました。[4]

スペースラボは、少なくとも4つの理由から、私たち全員にとって重要です。スペースラボは、シャトルの軌道上における科学研究能力を何倍にも拡大しました。また、ヨーロッパの同盟国と協力し、政府、産業界、そして科学技術を巻き込んだ大規模な国際共同事業の素晴らしい機会と事例を提供しました。ヨーロッパの取り組みは、米国が単独で資金提供していた場合よりも何年も前に、自由世界に非常に多用途な実験システムを提供しました。そして最後に、ヨーロッパが有人宇宙飛行という排他的な分野に進出するために必要なシステム開発と管理の経験をもたらしたのです。

— NASA長官、スペースラボ：国際的な成功物語[5]

1984年、ヨーロッパの宇宙飛行士がスペースラボミッションの準備をしている。

1970年代初頭、NASAは月面ミッションからスペースシャトル、そして宇宙研究へと重点を移しました。[6]当時のNASA長官は、新たな宇宙ステーションの開発から、計画中のスペースシャトルのための宇宙実験室へと重点を移しました。 [6]これにより、将来の宇宙ステーションの技術を研究し、スペースシャトルの能力を研究に活用することが可能になりました。[6]

スペースラボは、以下の10か国のヨーロッパ諸国からなるコンソーシアムである欧州宇宙研究機関（ESRO）によって開発されました。[7]

コンポーネント

STS-42 の軌道船ベイにスペースラボのハードウェアが設置され、地球を見下ろしている

実験モジュールに加え、このセットにはブリティッシュ・エアロスペース（BAe）製の真空実験用外部パレット5枚と、パレットのみの飛行構成運用に必要なサブシステムを収容する与圧式「イグルー」が含まれていた。8つの飛行構成が認定されたが、必要に応じてさらに組み立てることも可能だった。

このシステムには、当初のスペースシャトル打ち上げのターンアラウンドタイムである2週間を予定していたことや、航空機への積み込み（地球輸送）のためのロールオンロールオフ方式など、いくつかのユニークな特徴があった。[8]

スペースラボパレットモジュールの図

スペースラボは様々な交換可能なコンポーネントで構成されており、その主要部分はスペースシャトルのオービタのベイに搭載して飛行し、地球に帰還できる有人実験室であった。[9]しかし、居住モジュールはスペースラボ型のミッションを行うために飛行させる必要はなく、宇宙研究を支援する様々なパレットやその他のハードウェアがあった。[9]居住モジュールは、宇宙飛行士がシャツの袖なしで作業できるように容積を拡張し、機器ラックや関連支援機器のためのスペースがあった。[9]居住モジュールが使用されていないときは、パレットの支援機器の一部を、スペースシャトルのオービタの乗組員エリアに接続された加圧シリンダーである小型のイグルーに収納することができた。[9]

スペースラブミッションは通常複数の実験をサポートしており、スペースラブ1ミッションでは宇宙プラズマ物理学、太陽物理学、大気物理学、天文学、地球観測の分野で実験が行われました。[10]適切なモジュールの選択はスペースラブシャトルミッションのミッション計画の一部であり、例えば、ミッションでは居住空間を減らしてパレットを増やす必要がある場合もあれば、その逆の場合もあります。

居住モジュール

STS-50中のスペースラボ モジュール LM1 と貨物室のトンネルを備えたスペースシャトルコロンビア

居住可能なスペースラボ実験モジュールは、スペースシャトルのオービタペイロードベイ後部に位置する円筒形の空間で、トンネルによってオービタ乗組員室と接続されていた。実験モジュールの外径は4.12メートル（13.5フィート）、各セグメントの長さは2.7メートル（8フィート10インチ）であった。実験モジュールは少なくともコアセグメントで構成されており、短いモジュール構成ではコアセグメントのみで使用可能であった。長いモジュール構成では、追加の実験セグメントが含まれた。[11]また、オービタの後部飛行甲板からスペースラボの実験を操作することも可能であった。[11]

1995年6月、スペースシャトルとミールのドッキングを祝うスペースラボモジュール内の10人

加圧トンネルの接続点はオービターのミッドデッキにあった。[12]ペイロードベイ内の居住モジュールの位置に応じて、2つの異なる長さのトンネルがあった。[12]実験モジュールが使用されていないが、支援機器用に追加のスペースが必要な場合は、イグルーと呼ばれる別の構造物が使用されることがあった。[12]

スペースラボのロングモジュール構成

2つの実験モジュールが製造され、LM1とLM2と識別されています。LM1は、スミソニアン航空宇宙博物館のスティーブン・F・ウドバー・ハジー・センターで、スペースシャトル・ディスカバリー号の後ろに展示されています。LM2は、2000年から2010年まで、ドイツ・ブレーメンのブレーメン空港にあるブレーメンハレ展示場で展示されていました。 2010年からは、近隣のエアバス防衛宇宙工場の4c棟に保管されており、ガイド付きツアーでのみ見学できます。[要出典]

パレット

テザー衛星システムの展開、スペースラボパレットから展開

スペースラボパレットは、機器、大型機器、宇宙空間への露出を必要とする実験、望遠鏡などの広い視野を必要とする機器を搭載するためのU字型のプラットフォームです。パレットには、重い機器を搭載するための複数のハードポイントがあります。パレットは、単体で使用することも、端から端まで積み重ねて2段または3段構成で使用することもできます。スペースシャトルの貨物室には、2段パレットと3段パレットを組み合わせることで、最大5枚のパレットを搭載できます。

カナダアーム2とデクスターを国際宇宙ステーションに輸送するために使用されたスペースラボパレットは現在、カナダ宇宙庁（CSA）を通じてNASAから貸与され、カナダ航空宇宙博物館に保管されています。[13]

スペースラボのパレットが2010年3月5日、スイス交通博物館に移設され、常設展示されました。エルビスという愛称で呼ばれたこのパレットは、1992年7月31日から8月8日までの8日間にわたるSTS-46ミッションで使用されました。このミッションでは、ESAの宇宙飛行士クロード・ニコリエがスペースシャトル・アトランティスに搭乗し、ESAの欧州回収可能輸送機（ユーレカ）科学ミッションとNASA/ASI（イタリア宇宙機関）共同のテザー衛星システム（TSS-1）を展開しました。このパレットはTSS-1をシャトルの貨物室に搭載して運びました。[14]

もう一つのスペースラボパレットはワシントンD.C.のアメリカ国立航空宇宙博物館に展示されています[15]。宇宙に飛ばされたスペースラボパレットは合計10個ありました[16] 。

イグルー

居住モジュールではなくパレットが宇宙飛行に使用された場合は、イグルーと呼ばれる加圧シリンダーにスペースラボの機器を操作するために必要なサブシステムが搭載されました。[17]イグルーは高さ3メートル（9.8フィート）、直径1.5メートル（4フィート11インチ）、重さ1,100キログラム（2,400ポンド）でした。[18]イグルーは2台製造され、ベルギーのSABCA社によって使用され、宇宙飛行に使用されました。[18]イグルーのコンポーネントは、スペースラボ2、ASTRO-1、ATLAS-1、ATLAS-2、ATLAS-3、ASTRO-2に搭載されました。[18]

スペースラボ・イグルーは、米国のスティーブン・F・ウドバー・ハジー・センターのジェームズ・S・マクドネル宇宙格納庫に展示されている。 [19]

計器指向システム

IPSはジンバル式のポインティングデバイスで、望遠鏡やカメラ、その他の機器を向けることができます。[20] IPSは1985年から1995年の間に3つの異なるスペースシャトルミッションで使用されました。 [20] IPSはドルニエ社によって製造され、2台が製造されました。[20] IPSは主にアルミニウム、スチール、多層断熱材で構成されていました。[21]

IPSはスペースシャトルオービターのペイロードベイ内に搭載され、ジンバル式の3軸指向制御が可能であった。[21] IPSは1秒角（度の単位）未満の指向精度と、地球、太陽、恒星の3つの指向モードに対応するように設計された。[22] IPSはペイロードベイ内の宇宙空間に露出したパレットに搭載された。[22]

IPSミッション：[20]

  • スペースラボ2（別名STS-51-F）は1985年に打ち上げられた。
  • アストロ1（別名STS-35）は1990年に打ち上げられた[23]
  • アストロ2（別名STS-67）は1995年に打ち上げられた

スペースラボ2号ミッションでは、口径15.2cm（6.0インチ）のヘリウム冷却赤外線望遠鏡（IRT）が搭載され、波長1.7～118μmの光を観測しました。 [24] IRTは銀河面の60%の赤外線データを収集しました。[25]

  • 計器指向システム（IPS）
    計器指向システム（IPS）
  • 1995年、アストロ2号の空で稼働中のIPS
    1995年、アストロ2号の空で稼働中のIPS
  • スミソニアン博物館（ウドバー・ヘイジー・センター）のドルニエ計器指向システム
    スミソニアン博物館（ウドバー・ヘイジー・センター）のドルニエ計器指向システム

部品リスト

1981年、スペースラボのコンポーネントが納品される。
ASTRO-1ペイロード準備、1990年

スペースラボのコンポーネントまたはハードウェアの例: [引用が必要]

  • EVAエアロック
  • トンネル[11]
  • トンネルアダプター[11]
  • イグルー
  • スペースラボモジュール[26]
    • 先端コーン
    • 後端コーン
    • コアセグメント/モジュール[11]
    • 実験ラック
    • 実験セグメント/モジュール[26]
  • 電気地上支援装置
  • 機械式地上支援装置
  • 電力配電サブシステム
  • コマンドおよびデータ管理サブシステム
  • 環境制御サブシステム
  • 計器指向システム
  • パレット構造
  • 多目的実験支援構造（MPESS）

延長滞在オービター（ EDO）アセンブリは、厳密に言えばスペースラボのハードウェアではありませんでした。しかし、スペースラボの飛行で最も頻繁に使用されました。また、NASAは後にスペースハブのモジュールにもEDOを使用しました。

ミッション

スペースラボ1ミッションパッチ
STS-90 ニューロラボミッションパッチ
STS-99レーダー地球観測ミッションのイラスト
2000年、レーダーブームが展開されたSTS-99のオービタベイの眺め
1997年、STS-94はスペースラボを使用した微小重力研究ミッションのために軌道に向かいます。

スペースラボのコンポーネントは、1983年11月から1998年4月までの22回のスペースシャトルミッションで使用されました。[27]スペースラボのコンポーネントは、パレットを除いて1998年に廃止されました。科学研究​​は国際宇宙ステーション（ISS）と、スペースラボモジュールに類似した与圧キャリアであるスペースハブモジュールに移されました。スペースラボパレットは2000年に再稼働し、STS-99での飛行に使用されました。「スペースラボパレット展開可能1（SLP-D1）とカナダ製デクスター（目的に応じた器用なマニピュレーター）付き」は、STS-123で打ち上げられました。スペースラボのコンポーネントは、合計41回のシャトルミッションで使用されました。

居住モジュールは1980年代と1990年代に16回のスペースシャトルミッションで飛行しました。[28]スペースラボパレットミッションは6回飛行し、スペースラボパレットはその他のミッションで19回飛行しました。

ミッション名の頭字語:

  • ATLAS：大気応用科学研究所
  • ASTRO: 頭字語ではなく、「天文学」の略語
  • IML: 国際微小重力研究所
  • LITE: 宇宙におけるライダー技術実験
  • LMS: 生命科学と微小重力科学
  • MSL: 材料科学研究所
  • SLS: スペースラボライフサイエンス
  • SRL: 宇宙レーダー研究所
  • TSS: テザー衛星システム
  • USML: 米国微小重力研究所
  • USMP: 米国微小重力ペイロード

ESAのミッションへの貢献に加え、ドイツと日本はそれぞれ独自のスペースシャトルとスペースラボのミッションにも資金を提供しました。表面的には他の飛行と似ていますが、実際にはドイツと日本が完全に管理した、米国と欧州以外の国による最初の、そして唯一の有人宇宙ミッションでした。[要出典]

西ドイツが資金提供したドイツ1号軌道宇宙飛行機の飛行には、7トンを超えるドイツの科学研究機器が含まれていました。

西ドイツの最初のミッションであるドイッチュラント1号（スペースラボD1、DLR-1、NASAの名称はSTS-61-A）は1985年に実施された。2回目の同様のミッションであるドイッチュラント2号（スペースラボD2、DLR-2、NASAの名称はSTS-55 ）は当初1988年に計画されたが、スペースシャトルチャレンジャー号の事故により1993年まで延期された。これはドイツ再統一後の最初のドイツの有人宇宙ミッションとなった。[33]

唯一の日本のミッションであるスペースラボJ（NASA指定STS-47）は1992年に実施されました。

その他のミッション

中止されたミッション

スペースラボ 4、スペースラボ 5、およびその他の計画されていたスペースラボのミッションは、シャトルの開発の遅れとチャレンジャー号の事故により中止されました。

  • STS-90 のペイロードベイにあるスペースラボ
    STS-90のペイロードベイにあるスペースラボ
  • STS-9 中のスペースラボ モジュール LM1 と貨物室のトンネルを備えたスペース スペース コロンビア
    STS-9中のスペースラボ モジュール LM1 と貨物室のトンネルを備えたスペース スペースコロンビア
  • 軌道船と研究室の断面図
    軌道船と研究室の断面図

遺産

ドイツ、シュパイアーのスペースラボLM2（2008年）
1985年、スペースラボD1ミッションで無重力状態で浮かぶ金色の卵。軌道上での継続的な自由落下により、宇宙船上に微小重力環境が作り出された。

スペースラボの遺産は、 MPLMとその派生システムの形で今も生き続けています。これらのシステムには、国際宇宙ステーションへのペイロード輸送に使用されたATV宇宙船とシグナス宇宙船、そして国際宇宙ステーションのコロンバス、ハーモニー、トランクウィリティの各モジュールが含まれます。[34] [35]

スペースラブ2号ミッションは1985年に銀河面の60%を赤外線で調査した。[25]

スペースラボは非常に大規模なプログラムであり、20年にわたる様々な実験、多様なペイロード、そして多様な構成によって、その規模は拡大していきました。例えば、スペースラボ1号（STS-9）ミッションの一部では、8種類もの異なる画像システムが宇宙に打ち上げられました。これらの実験を含めると、スペースラボ1号の飛行だけでも、様々な分野にわたる合計73の個別の実験が行われました。スペースラボのミッションでは、材料、生命、太陽、天体物理学、大気、地球科学の分野で実験が行われました。[36]

スペースラボは、ヨーロッパの友人たちから10億ドル規模の巨額投資を受けています。しかし、その完成は、ESA加盟国政府、大学、そして産業界から集まった、粘り強く献身的で才能豊かなチームの献身的な取り組みと同じくらい重要な意味を持っています。彼らは10年間、このプロジェクトに尽力し、完遂しました。私たちは皆さんの粘り強さを誇りに思うとともに、成功を心から祝福します。

— NASA長官、1982年[37]

図面、スペースラボモジュールとパレット

トンネル、加圧モジュール、パレットを示すスペースラボのレイアウト:
  1. オービターとスペースラボ間の移行および接続トンネル
  2. ペイロードスペースヒンジ
  3. 足柄
  4. 実験ユニット
  5. 高圧（？）モジュール
  6. 外部プラットフォーム
  7. 赤外線望遠鏡
  8. 地球の磁場を研究するための装置
  9. 軌道船のペイロードスペース
  10. オービターの前部裏側

参照

参考文献

  1. ^ 「スペースラボ」ESA。
  2. ^ ロード 1987、24～28ページ
  3. ^ 宇宙輸送システム – HAER No. TX-116 – p. 46. 引用: 「…その後、NASAは2番目の実験室であるLM2を購入した」
  4. ^ 宇宙輸送システム – HAER No. TX-116 – p. 46
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  36. ^ 「Spacelab - eoPortalディレクトリ - 衛星ミッション」。
  37. ^ 「第1章」.
ウィキメディア コモンズには、スペースラボに関連するメディアがあります。
  • NASA.govのスペースラボの歴史（2012年9月18日アーカイブ、Wayback Machine）
  • スペースラボ：国際短期滞在軌道上実験室、NASA.gov の NASA-EP-165
  • 軌道上の科学：シャトルとスペースラボの経験、1981～1986年、NASA.govのNASA-NP-119
  • NASA.gov のシャトル飛行におけるスペースラボのペイロード
  • ジェームズ・ダウニー・コレクション、UAHアーカイブおよびスペースラボペイロードのプロジェクトマネージャー、ジェームズ・A・ダウニー3世の特別コレクションファイル
  • ロード、ダグラス・R. スペースラボ 国際的な成功物語、NASA-SP-487 NASA、1987年1月1日
  • SLP/2104-2: スペースラボペイロードアコモデーションハンドブック