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| 関数 | 有人対応 弾道 ロケット |
|---|---|
| メーカー | クライスラーコーポレーション |
| 原産国 | アメリカ合衆国 |
| サイズ | |
| 身長 | 25.41メートル（83.38フィート） |
| 直径 | 1.78メートル（5.83フィート） |
| 質量 | 30,000 kg (66,000 ポンド) |
| ステージ | 1 |
| 容量 | |
| 弾道軌道へのペイロード | |
| 質量 | 1,800 kg (4,000 ポンド) |
| 発売履歴 | |
| 状態 | 引退 |
| 発射場 | フロリダ州ケープカナベラルの第5発射施設 |
| 総打ち上げ数 | 6 |
| 成功 | 5 |
| 失敗 | 1 |
| 初飛行 | 1960年11月21日 |
| 最終便 | 1961年7月21日 |
| 乗客または貨物を運ぶ | マーキュリー宇宙船 |
| 単段式 | |
| 搭載 | ロケットダイン A-7 1機 |
| 最大推力 | 350 kN（78,000 lbf） |
| 比推力 | 215秒（2.11 km/s） |
| 燃焼時間 | 143.5秒 |
| 推進剤 | LOX /エチルアルコール |
NASAのマーキュリー計画のために設計されたマーキュリー・レッドストーンロケットは、アメリカ初の有人宇宙ブースターでした。1960年と1961年には、6回のマーキュリー計画における弾道飛行に使用され、最初のアメリカ人宇宙飛行士と、その11週間後に2人目のアメリカ人宇宙飛行士（そして2人目と3人目の有人宇宙飛行士）の打ち上げに成功しました。その後の4回のマーキュリー計画における有人宇宙飛行では、より強力なアトラスブースターが使用され、低地球軌道に投入されました。
レッドストーンロケットファミリーの一員であり、アメリカ陸軍のレッドストーン 弾道ミサイルと、関連するジュピターC打ち上げロケットの第一段から派生したものですが、有人飛行に対応するために、安全性と信頼性を向上させるために構造とシステムが改良されました。
レッドストーンミサイルの改良
[編集]
NASAは、アメリカ陸軍のレッドストーン液体燃料弾道ミサイルを弾道飛行に選んだ。これは、1953年から運用されており、[ 1 ]多くの試験飛行に成功している、アメリカ艦隊で最も古いミサイルだったからである。[ 2 ]
標準的な軍用レッドストーンではマーキュリーカプセルをプロジェクトに必要な弾道弾道軌道に乗せる推力が足りなかった。[ 2 ]しかし、レッドストーンのタンクを延長した改造版であるジュピターCの第1段は、目的の軌道に到達するのに十分な推進剤を運ぶことができた。そのため、このジュピターCの第1段がマーキュリーレッドストーン設計の出発点となった。[ 3 ]しかし、ジュピターCのエンジンは陸軍によって段階的に廃止されていたため、部品不足や設計変更などの潜在的な問題を避けるために、マーキュリーレッドストーンの設計者は最新の軍用レッドストーンで使用されているロケットダインA-7エンジンを選択した。 [ 4 ]陸軍弾道ミサイル局（ABMA）の推進技術者であるハンス・ポールおよびウィリアム・デビッドソンに、有人飛行において安全で信頼できるものになるようA-7を改造する任務が与えられた。
1959年、ABMAのほとんどの職員はサターン計画に忙殺されていましたが、スケジュールに十分な空き時間を見つけられたエンジニアたちは、ジュピターCの有人化作業に招聘されました。まず、マーキュリー・レッドストーンは上段ロケットを使用しないため、段階的搭載能力を廃止することが最も明白なステップでした。ジュピターCのより高度なコンポーネントの多くも、信頼性上の理由やマーキュリー計画に必要でなかったという理由で廃止されました。
標準的なレッドストーンの燃料は、25%の水と75%のエチルアルコールで、酸化剤として液体酸素（LOX）が使用されていました。[ 5 ]これは基本的にドイツのV-2ミサイルと同じ推進剤ですが、ジュピターCの第一段では、60%の非対称ジメチルヒドラジン（UDMH）と40%のジエチレントリアミン（DETA）の混合物であるハイダイン燃料が使用されていました。 [ 6 ]これはエチルアルコールよりも強力な燃料でしたが、毒性も強く、[ 7 ]発射台の緊急事態では宇宙飛行士にとって危険となる可能性がありました。[ 8 ] さらに、ハイダインは新しいA-7エンジンでは一度も使用されませんでした。[ 9 ] マーキュリー・レッドストーンの設計者はハイダインを却下し、標準的なエチルアルコール燃料に戻りました。そのため、より強力な燃料を使用する代わりに、推進剤タンクを延長する必要もありました。[ 10 ]
アルコールの使用により、マーキュリー・レッドストーンでは燃焼時間が大幅に長くなったためにグラファイト製の推力ベクトルベーンが侵食されるという問題が発生したため、NASA は打ち上げ機に高品質のベーンが必要であるという要件を出しました。
マーキュリー・レッドストーンはレッドストーンミサイルよりも大きな推進剤タンクを持っていたため、タンクの加圧用に窒素ボトルが追加され、燃焼時間が長くなったためターボポンプに動力を供給するための過酸化水素タンクも追加されました。
マーキュリー・レッドストーンを宇宙飛行士にとって適切な乗り物にするための最も重要な変更点は、飛行中の自動打ち上げ中止検知システムの追加でした。[ 11 ] ロケットが壊滅的な故障に陥りそうな緊急事態が発生した場合、打ち上げ中止によりマーキュリーカプセルに取り付けられた打ち上げ脱出システムが作動し、カプセルはブースターから急速に排出されます。宇宙飛行士または地上管制官は手動で打ち上げ中止を開始できますが、[ 12 ]飛行中に発生する可能性のある故障によっては、手動で打ち上げ中止を開始する前に大惨事につながる可能性があります。[ 13 ]
マーキュリー・レッドストーンの自動飛行中止検知システムは、飛行中にロケットの性能を監視することでこの問題を解決した。飛行制御、エンジン推力、または電力の喪失など、宇宙飛行士を脅かす可能性のある異常を検知した場合、自動的に中止し、エンジンを停止してカプセルの脱出システムを起動する。[ 14 ]中止システムは、故障した打ち上げ機が発射台またはその近くに落下するのを防ぐため、打ち上げ後少なくとも30秒はエンジンを停止できなかった。最初の30秒間は、射場安全責任者のみが飛行を終了できた。[ 15 ] 1953年以来の60回を超えるレッドストーンおよびジュピターCの打ち上げの飛行データをレビューして、この打ち上げ機ファミリーの最も可能性の高い故障モードを分析した。簡素化のため、中止検知システムは可能な限り単純なものにし、ブースターの動作に不可欠なパラメータのみを監視する必要があった。自動中止は、以下のいずれかの条件によってトリガーされる可能性があります。これらの条件はすべて、打ち上げロケットの重大な故障を示している可能性があります。
- ピッチ、ヨー、またはロール角がプログラムされた飛行プロファイルから大きく逸脱した場合、[ 16 ]
- ピッチ角またはヨー角の変化が急激すぎる場合、[ 17 ]
- エンジンの燃焼室内の圧力が臨界レベル以下に低下し、[ 18 ]
- 飛行制御システムの電力損失[ 19 ]または
- 一般的な電力（アボート感知システム自体の電源を含む）の喪失は、壊滅的な故障を示す可能性があります。[ 20 ]
即時打ち上げ中止機能は重要でした。なぜなら、打ち上げ時の推力喪失（例えば、1954年5月のレッドストーン3回目の試験飛行）といった特定の故障モードは、即座に壊滅的な状況を引き起こす可能性があったからです。一方、適切な飛行経路からの逸脱や上昇中のエンジン室圧力の低下といった故障モードは、必ずしも宇宙飛行士の安全に直ちに危険をもたらすものではなく、カプセル内のレバーを引いて発射脱出システムを起動させることで手動で打ち上げ中止を指示するか、地上管制から起動コマンドを送信することで対応できました。
射場の安全システムは若干変更され、脱出塔がカプセルを引き離すのに十分な時間を与えるために、エンジンの停止とミサイルの破壊の間に3秒間の遅延が生じるようになった。[ 21 ]
ジュピターC第一段とマーキュリー・レッドストーンの最も目立った違いは、マーキュリーカプセルの真下、燃料タンクの上にあるセクションであった。このセクションは後部セクションと呼ばれ、この用語は軍用レッドストーンから受け継がれたものである。（ロケットの実際の後端は尾部セクションと呼ばれていた。）後部セクションには、誘導システムやマーキュリーカプセル用のアダプタなど、マーキュリー・レッドストーンの電子機器と計器のほとんどが収容されていた。[ 22 ] 軍用レッドストーンとジュピターC第一段では、ロケットが燃え尽きると、ロケットエンジンと燃料タンクを含む下部は後部セクションから切り離されて廃棄され、後部セクションは誘導システムと共に、無動力の弾道飛行中にロケットの上部を誘導した。しかし、マーキュリー・レッドストーンでは、後部セクションはロケットの下部に恒久的に接続されていた。[ 23 ] ロケットが停止すると、マーキュリーカプセルは後部セクションから分離し、独自の誘導に頼ることになります。
マーキュリー・レッドストーンの信頼性を向上させるため、他にも様々な変更が加えられました。レッドストーン標準機のST-80慣性誘導システムは、マーキュリー・レッドストーンではよりシンプルなLEV-3自動操縦装置に置き換えられました。ドイツのV-2ロケットにまで遡る設計を持つLEV-3は、ST-80ほど洗練されておらず、精度も劣っていましたが、マーキュリー計画には十分な精度を備えており、そのシンプルさが信頼性を高めました。[ 24 ]後部セクションには特別な計器室が設けられ、誘導システム、緊急脱出・破壊システム、テレメトリ計器、電源 など、最も重要な計器と電子機器を収容しました。これらの機器の故障の可能性を低減するため、この室は打ち上げ前に冷却され、飛行中は加圧状態に保たれました。[ 25 ]
マーキュリー・レッドストーンでは、信頼性向上のため燃料プレバルブが削除されました。打ち上げ中に燃料プレバルブが閉じると、打ち上げ中止条件が発動される可能性があるためです。無人飛行3回において、マーキュリー・レッドストーンは毎秒8度のロール過渡現象を示すのに対し、レッドストーンミサイルは毎秒4度でした。これは打ち上げ中止条件に必要な毎秒12度のロール過渡現象を下回っていましたが、2回の有人飛行では、偶発的な打ち上げ中止の可能性を低減するため、ロール角センサーが削除されました（ブースターにはロール姿勢角センサーが残っており、10度で作動します）。
マーキュリー・レッドストーン1A号と2号は、どちらも飛行中に過加速を経験しました。前者は加速度計の不具合が原因で、後者はLOXレギュレーターの不具合が原因でエンジンに酸化剤が過剰に供給され、推力停止が1.2秒早く発生しました。ASISシステムが作動し、脱出タワーがカプセルを引き離したため、同乗していたチンパンジーのハムは高重力負荷にさらされました。3回目の飛行であるマーキュリー・レッドストーンBD号は、ブースターが有人飛行可能と認められる前に、これらの問題を修正するための技術試験として設計されました。
与圧計器室とカプセルの間の空間は、もともとロケットのパラシュート回収システムを設置する予定だったが、このシステムが廃止された後は空のままになっていた。マーキュリー・レッドストーン計画の無人飛行3回では、アダプタ部分で高い振動レベルと構造的な曲がりが見られたため、アラン・シェパードの飛行ではアダプタ部分に340ポンドの鉛入りプラスチックが使用され、補強材や補強材も追加された。シェパードが打ち上げ中に依然として顕著な振動を報告したため、ガス・グリソムのブースターにはさらに多くのバラストが使用された。マーキュリー軌道飛行に使用されたアトラスブースターもこの問題を経験していたが、より悲惨な結果となり、マーキュリー・アトラス1号はブースターとカプセルアダプタが結合する部分で過度の曲がりが引き起こされた構造的破損により飛行中に破壊された。[ 26 ]
レッドストーンの設計は、マーキュリー計画への適応過程で合計約800箇所の改修が行われました。レッドストーンの有人搭乗資格認定プロセスは非常に大規模であったため、NASAはすぐに既製のロケットではなく、事実上全く新しいロケットを使用することになり、以前のレッドストーンおよびジュピターCの打ち上げで得られたハードウェアと飛行試験データがすべて無効になったことに気付きました。このことが、ABMAのフォン・ブラウンのチームとNASAの間で一連の論争を引き起こしました。ABMAは、故障したロケットから宇宙飛行士が確実に脱出できるように、脱出システムを可能な限り確実にすることを優先したのに対し、NASAは、そもそも脱出の可能性を最小限に抑えるためにブースターの信頼性を最大限に高めることを主張したのです。
提案されたパラシュート回収システム
[編集]マーキュリー・レッドストーンの設計者は当初、ロケットをマーキュリーカプセルから分離した後、パラシュートで回収する計画でした。これは回収可能な打ち上げ機の開発に向けた最初の重要な取り組みであり、試験段階に到達した最初のものでした。[ 27 ]
ロケット上部の回収システムは、2段式のパラシュートを使用する予定だった。第1段では、直径17フィート（5.2メートル）の単一のパラシュートがロケットの落下を安定させ、降下速度を遅くする。このパラシュートは次に、直径67フィート（20メートル）の3枚のメインパラシュートを展開する。ロケットは大西洋に落下し、船で回収される予定だった。[ 28 ]
このシステムの実現可能性を検証するため、実物大のレッドストーンを用いて、水衝撃試験や浮遊試験、そして海軍の回収船が浮かんでいるレッドストーンを回収する海上演習など、複数の試験が実施された。これらの試験の結果、ロケットの回収は可能であることが示された。[ 29 ]しかし、資金不足のため更なる開発は中止され、パラシュートシステムの試験は行われなかった。[ 30 ]
フライト
[編集]マーキュリー・レッドストーン計画の飛行には「MR-」という接頭辞が付けられていました。紛らわしいことに、これらの飛行に使用されたマーキュリー・レッドストーン・ブースターも同様の呼称で、通常は異なる番号が付けられていました。この呼称はロケットの尾部で確認できます（通常はフル解像度の画像で確認できます。下の表をご覧ください）。
MR-4とMR-6の2つのロケットは、結局飛行に至らなかった。マーキュリー計画当初、NASAはアトラス軌道飛行を開始する前に各宇宙飛行士を弾道飛行させる計画だったという噂があったが、実際にはマーキュリー・レッドストーン・ブースターは8基しか購入されなかった。そのうち1基はMR-1の打ち上げ失敗で損傷し再利用されず、もう1基はMR-BD飛行に使用された（当初の計画では、無人マーキュリー・レッドストーン飛行1回、チンパンジー飛行1回、有人飛行6回が予定されていた）。アラン・シェパードとガス・グリソムの飛行が成功し、ソ連は1961年の晩夏までに2回の有人軌道飛行を実施していたため、レッドストーン計画を継続する必要はなかった。[ 31 ]
| フライト指定 | ロケットの名称 | 発売日 | コメント |
|---|---|---|---|
| MR-1 | MR-1 | 1960年11月21日 |  カプセルが空、打ち上げ中止、電気系統の故障によりロケットが打ち上げ時に停止 |
| MR-1A | MR-3 | 1960年12月19日 |  空のカプセル |
| MR-2 | MR-2 | 1961年1月31日 |  チンパンジーの ハムを運んだ |
| MR-BD | MR-5 | 1961年3月24日 |  機能しない空の定型カプセル |
| MR-3 | MR-7 | 1961年5月5日 |  宇宙飛行士アラン・シェパードを乗せた |
| MR-4 | MR-8 | 1961年7月21日 |  宇宙飛行士ガス・グリソムを乗せた |
| （未飛行） | MR-4 | ||
| （未飛行） | MR-6 |
ギャラリー
[編集]-
アラバマ州マーシャル宇宙飛行センターのレッドストーン試験台で試験発射される前のマーキュリー・レッドストーン
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MSFCマーキュリー・レッドストーン計画マネージャのヨアヒム・クエットナー氏（左）とセンター職員がMR-4宇宙飛行士のガス・グリソム氏（左から6番目）を迎えている。
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MR-3 打ち上げ 1961年5月5日 (シェパード)
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LC-5でのMR-4ブースターの設置
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MR-4打ち上げ 1961年7月21日 (グリソム)
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フロリダ州メリット島にあるケネディ宇宙センタービジターコンプレックスにはマーキュリー・レッドストーンロケットが展示されています。
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ケープカナベラル空軍基地の第 5 発射台にあるマーキュリー・レッドストーン。
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テキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センターに展示されているマーキュリー・レッドストーンロケット。
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コスモアイル羽咋のマーキュリー・レッドストーン
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カーナボンのOTC衛星地球局にあるマーキュリー・レッドストーン
展示中
[編集]マーキュリー・レッドストーン打ち上げロケットとして展示:
- ケネディ宇宙センタービジターコンプレックス、メリット島、フロリダ州[ 32 ] [ 33 ]（ロケットガーデンに1つ、バッジオフィスの近くに1つ、発射施設5に1つ）
- エア・ズー、ミシガン州カラマズー（保管中）[ 34 ]
- カンザス・コスモスフィア、ハッチンソン、カンザス州[ 35 ]
- ノースカロライナ州ダーラムの生命科学博物館[ 36 ]
- プエルトリコ、バヤモンのルイス・A・フェレ公園[ 37 ]
- ヒューストン宇宙センター、テキサス州ヒューストン[ 38 ]
- アメリカ宇宙ロケットセンター、アラバマ州ハンツビル[ 39 ]
注記
[編集]- ^ This New Ocean、122ページ。
- ^ a b マーキュリー・レッドストーン計画、p. 2-2, 3-1。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p. 2-2、3-1、4-39から4-41。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.4-41、9-5。
- ^ 「V-2」。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、2-2ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、3-2ページ、4-42ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、9-6ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、4-42ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p. 2-2、3-2、4-42。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、3-2ページ、9-3ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.5-10、5-11、9-4。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.5-2、9-4。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.5-1、5-2、9-4。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、3-5、5-10ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.5-3、5-6、5-17、5-19。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.5-3、5-6、5-17、5-23。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.5-3、5-6。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.5-3、5-6、5-17。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.5-3、5-6、5-10。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.4-39、4-43、9-7。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.4-5、4-6、9-6。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、3-2ページ、4-40ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、3-2ページ、9-7ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.4-5、4-41。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、3-2、4-5、4-21、4-41ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、6-22ページ、6-23ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、6-29、6-30ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、6-33～6-39ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、6-23ページ。
- ^ マーキュリー・レッドストーン計画、p.6-3、8-1。
- ^ 「KSCマーキュリー・レッドストーン・ブースター」。アメリカの宇宙船フィールドガイド。2018年8月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年10月11日閲覧。
- ^ 「ケネディ宇宙センターの新しいヒーロー＆レジェンド展示の中」スミソニアン・マガジン、2016年11月22日。2017年10月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年10月11日閲覧。
- ^ 「Air Zoo」 . Heroic Relics . 2017年10月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年10月11日閲覧。
- ^ 「レッドストーン核弾頭」カンザス・コスモスフィア. 2017年10月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年10月11日閲覧。
- ^ 「Museum of Life+Science」 . 『アメリカの宇宙船フィールドガイド』 . 2018年8月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年10月11日閲覧。
- ^ 「Parque de las Ciencias Luis A. Ferré」 . 『アメリカの宇宙船フィールドガイド』 . 2018年8月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年10月11日閲覧。
- ^ 「マーキュリー・レッドストーン」。アメリカの宇宙船フィールドガイド。2017年10月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年10月11日閲覧。
- ^ 「US Space and Rocket Center」 . Heroic Relics . 2017年5月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年10月11日閲覧。
参考文献
[編集]
- キャシディ, JL; ジョンソン, RI; レヴィエ, JC; ミラー, FE (1964年12月).マーキュリー・レッドストーン計画 (PDF) . NASA.
- Swenson Jr., Loyd S.; Grimwood, James M.; Alexander, Charles C. (1966). This New Ocean: A History of Project Mercury . NASA. 2010年6月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年4月18日閲覧。
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