SM-65E アトラス

アトラスE（SM-65E）

アトラスEミサイルの発射
関数	ICBM 使い捨て発射システム
メーカー	コンベア
原産国	アメリカ合衆国
発売履歴
状態	引退
発射場	LC-11および13 CCAFS OSTF-1、LC-576およびSLC-3、VAFB
総打ち上げ数	48
成功	33
失敗	15
初飛行	1960年10月11日
最終便	1995年3月24日
ブースター
ブースターなし	1
搭載	2 LR-89 -5
総推力	369,802 lbf (1,644.96 kN)
比推力	256秒
燃焼時間	120秒
推進剤	RP-1 /液体酸素
第一段階
搭載	1 LR-105 -5
最大推力	86,844 ポンドフ (386.30 kN)
比推力	316秒
燃焼時間	309秒
推進剤	RP-1 /液体酸素

SM -65Eアトラス、またはアトラスEは、アトラスミサイルの実用型でした。初飛行は1960年10月11日で、1961年9月から1966年4月まで実戦配備されたICBMでした。ICBMとしての退役後、アトラスEはアトラスFと共に軌道打ち上げ用に改修され、アトラスE/Fとなりました。^[1]アトラスE/Fの最後の打ち上げは1995年3月24日に行われ、元々アトラスEとして製造されたロケットが使用されました。

完全運用可能なICBMであるアトラスEとFは、誘導システムのみが異なるだけで、アトラスDの無線地上誘導方式に代わり、改良型エンジンと慣性制御方式を採用していた。点火システムもDシリーズとは異なっており、Dシリーズは「ウェット」スタート方式（つまり、点火前に推進剤を燃焼室に注入する方式）を採用し、完全開発版ではハイパーゴリック点火装置が採用されていた。比較対象として、アトラスE/Fは火工薬カートリッジとドライスタート方式（推進剤注入前に点火する方式）を採用し、非常に迅速な点火を実現した。これにより、燃焼不安定性を防ぐための発射台での保持時間を必要としなかった。ブースターエンジンは、アトラスDが両エンジンに1つのガス発生装置を備えていたのに対し、それぞれ独立したガス発生装置を備えていた。EシリーズとFシリーズの発射システムもDシリーズとは異なり、保持アームを廃止し、推力が増加するとミサイルを即座に放出する機構を採用した。

アトラス-Eの打ち上げはケープカナベラル空軍基地の第11、第13発射施設とヴァンデンバーグ空軍基地のOSTF-1、LC-576、SLC-3から行われた。^[1]

1960～61年

アトラスE試験プログラムは、1960年10月11日にケープカナベラルのLC-13ロケットからミサイル3Eが打ち上げられたことで開始されました。打ち上げ開始から約40秒後、サステイナー油圧システムの圧力が低下しました。ブースター分離後、ミサイルは姿勢制御を失い、回転し、T+154秒で分解しました。11月30日、2回目の試みであるミサイル4Eは、同じ失敗を繰り返しましたが、ミサイルは海面に衝突するまで構造的に無傷のままでした。これらの失敗はいずれも、放射熱によってサステイナー油圧上昇遮断装置の故障が引き起こされたことが原因であることが判明しました。この故障により、上昇遮断装置が破裂し、油圧流体が漏れ出しました。このため、上昇遮断装置を保護するためのシールドが追加されました。^[2]

1961年1月24日のミサイル8Eは、空力加熱によってバーニアピッチ制御サーボがショートしたためにロール制御を失ったが、これは初期のアトラスA試験以来発生していなかった問題であった。2月4日のミサイル9Eは、推進剤利用システムに問題が発生し、燃料供給が早期に枯渇したが、弾頭は目標のわずか数マイル手前に着地したため、飛行は成功と見なされた。ミサイル13E（3月14日）も同様の問題を経験したが、サステナカットオフがずっと早く、弾頭は目標を約2,000マイル（3,200 km）外した。ミサイル16E（3月25日）はヘリウム制御ガスの供給が早期に枯渇したため、ブースターセクションの切り離しが不可能になった。ミサイルは使用済みのブースターエンジンの重みで引きずられ、予定の射程距離に達しなかったこの故障の原因は、誤って入れ替えられた2本の配線が原因で、バーニアエンジンから制御ヘリウムが誤って排出されたことであった。^[3]

ミサイル12E（5月13日）とミサイル18E（5月26日）はともに良好な成績を収めた。テストは西海岸のVAFBで開始されたが、最初の試みは、6月7日にOSTF-1（運用サイロ試験施設）からミサイル27Eが打ち上げられたことで不名誉な幕を閉じた。B-1エンジンは不規則な燃焼のため打ち上げ直後に停止し、推進セクションで火災を起こして打ち上げからわずか4秒後にミサイルが爆発した。前年のアトラスD型ロケットの事故2件をほぼ再現したこの失敗により、OSTF-1は甚大な被害を受け、数か月間使用不能となった。ミサイルハードウェアの飛行後検査で、B-1エンジンのインジェクターヘッドに甚大な被害が見つかった。その後、すべてのインジェクターヘッドに銅製のバッフルが取り付けられ、エンジン始動手順がウェットスタート（点火時の衝撃を減らすためエンジンチューブ内に不活性流体を入れる）に変更された。この措置の欠点は、重量が40ポンド（18kg）増加し、エンジン性能がわずかに低下したことです。また、27EのARMA誘導システムは、ダイオードの断続的な短絡により不安定な動作を示しました。2日前の27Eの打ち上げ失敗時に、誘導システムは「No-Go」信号を発しており、スイッチの周囲に配線変更が行われました。もし飛行が継続されていたら、ミサイルは適切な軌道を描けなかった可能性があります。^[4]

ケープカナベラルで行われた次のアトラスE試験もまた、見事な失敗に終わった。6月23日のミサイル17Eは、ピッチジャイロモーターの故障に見舞われた。このモーターは明らかに84%の速度で動作していた。ミサイルはT+15秒からピッチ面内で振動し始めた。T+79秒、空力加熱または推進剤の揺れによりLOXタンクの圧力が上昇し、T+97秒には過剰なピッチ角速度による空力負荷によりバーニアフェアリングが破損し、低圧油圧ラインが破裂してサステナーとバーニアへの油圧が失われた。ミサイルは3秒後、空力加熱または構造負荷により分解した。この大失敗の後、残りのアトラスE/F研究開発飛行にはすべてSMRD（スピンモーター回転検出器）システムが搭載された。^[5]

VAFBでのアトラスEの試験は、OSTF-1の修理が完了するまで短縮され、1961年の残りの期間はケープ岬で行われた。2回の連続した飛行が爆発と発射台の焼失に終わった後、7月にミサイル22Eと21Eの飛行が成功し、8月にはアトラスFの初飛行が成功したことで、事態は一息ついた。9月9日、ミサイル26EはBECOの後に持続推力を失い、転覆して目標地点から3,200キロメートル近く手前で大西洋に落下した。10月に行われたEシリーズの25Eと30Eの2回の飛行は、いずれも成功した。

11月10日、ゴリアテという名のリスザルを使った生物学的ミッション（ミサイル32E）の打ち上げの試みは、アトラスのサステイナーエンジンが打ち上げ直後に停止し、バーニアも全く始動しなかったため、悲惨な結果に終わった。ブースターエンジンは姿勢制御を維持していたが、推進セクションで火災が発生し、T+22秒にB-1エンジンが停止した。この時点でテレメトリデータは不安定になった。アトラスは制御不能に陥り、T+35秒に射場安全装置によって破壊されたが、B-2エンジンはミサイルが破壊されるまで稼働を続けた。ノーズコーンは約20秒後に海に落下した。拘束具のないクッション付きコンテナに入れられていたゴリアテは、3日後に大西洋から回収された。サルの死後検査の結果、死因はカプセルがブースターから分離したことではなく、海への衝突が原因と考えられる複数の頭部損傷であることが判明した。飛行が成功していれば、ゴリアテは高度5,000マイル（8,000キロメートル）の弾道軌道に乗せられ、南大西洋で回収されていたはずだった。カプセルには計測機器やサルの医療監視装置は搭載されておらず、飛行中の行動を記録するテレビカメラのみが搭載されていた。サステイナーエンジンは海底から引き上げられ、調査された結果、サステイナーのハードウェアの概略図に誤りがあったため、LOX調整器のテストポートに圧力トランスデューサーが誤って取り付けられていたことが判明した。この結果、サステイナーエンジンはほぼ完全にLOXが供給されない状態となった。停止時にガス発生器に強い振動が発生し、低圧ダクトが破裂して推進剤が漏れ、推力部で火災が発生した。バーニアエンジンは、サステイナーの始動後に起動するように設定されていた起動タイマー（このタイマーが故障したため、バーニアエンジンに起動​​信号が送信されなかった）のため、起動しなかった。これらの事故にもかかわらず、アトラスEはその月に運用開始が宣言された。^[6]

アトラス32Eの失敗はマーキュリー計画に一時の懸念を引き起こしたが、NASAは、飛行には別のモデルのブースターが使用され、事故はマーキュリーとは無関係であると国民を安心させた。

ミサイル26Eのサステイナーの故障は、段積みシーケンス中に発生したガス発生器の故障に起因するものと特定されていたが、ブースター分離時にエンジンの排気ガスがイオン化してテレメトリアンテナに衝突し、テレメトリデータが一時的に途絶えるという通常の現象もあって、正確な原因は不明であった。テレメトリデータが復旧した時点で、サステイナーガス発生器の温度は1,000°F（538°C）を超えており、液体酸素濃度の高い状態が停止したことが示唆された。^[7]

アトラス計画の機械および推進システム担当副主任技師、エド・ホイサックは、E/Fミサイルの推進剤ラインの位置が原因​​で、段階的除去後に使用済みブースターエンジンから排出されたLOXとRP-1が混合して爆発し、バルブや配管が損傷する可能性があると考えていた。その証拠として、彼はブースター切り離し後にミサイルが瞬間的にピッチングすることを示す飛行中のテレメトリデータを挙げ、これは爆発する推進剤によって発生したエネルギーの結果である可能性があるとした。結論としては、そのような事象によってミサイル26Eの低圧ダクトが破裂し、持続ガス発生器への燃料の流れが失われたか、あるいは推進剤の残留物がダクトを塞いだことが挙げられる。ホイサックは、切り離し直前に閉じられるブースターエンジンの推進剤ラインに追加の遮断弁を追加することを提案した。この改良は既に出荷されたミサイルに後から取り付ける必要があったが、空軍当局は、RP-1は酸化剤なしでは爆発しないという理由で、液体酸素ラインにバルブを追加するだけでよいと主張した。

12月6日、BECO基地のミサイル6Fのサステナー油圧システムに漏れが発生し、最終的に油圧が失われ、予定の射程距離を達成できなくなりました。この大惨事の後、空軍は容赦なく対応し、RP-1系統にも遮断弁を設置することに同意しました。この故障は再発しませんでした。

1962

CCASによるアトラスEの最後の試験は、1962年2月13日のミサイル40Eでした。OSTF-1が運用を再開したことを受け、3月1日にミサイル66Eが打ち上げられました。打ち上げ直後、燃料注入/排出バルブ付近で推力部の火災が発生しました。火災はT+50秒頃まで続き、その後消えましたが、ヘリウム制御ガスが漏れてバーニアエンジンが停止し、ブースターの投棄も行われなかったため、推力部に損傷を及ぼしたようです。BECO後、サステナーエンジンはブースター部の自重を引きずる状態になりました。バーニア停止によるロール制御の喪失と相まって、ミサイルは回転し、最終的にT+295秒で分解しました。推力部火災の正確な原因は特定されていません。さらに、発射台のアンビリカルケーブルからの誤った信号により、打ち上げ時に液体酸素ボイルオフバルブが開き、上昇中にタンク圧力が徐々に低下したが、これは二次的な故障であり、ミサイルの最終的な損失には寄与しなかった。^[8]

1962年のアトラス試験プログラムは、主にアトラスDとFの飛行で構成されていました。同年、アトラスEの試験は2回のみ実施されました。7月13日、ミサイル67EがOSTF-1から打ち上げられました。打ち上げ時に発生したと思われるLOX漏れにより、推力部の温度が異常に低下し、サステイナー推進剤利用システムへのヘリウム制御ラインが凍結しました。これにより、T+60秒でサステイナーへの主推進剤バルブが全開となり、異常に高い推力が発生し、サステイナーの停止が早まりました。開弁した推進剤バルブにより、SECO後もさらに43秒間推力が残り、R/Vは約20マイル目標を逸れました。その後、LOX供給システムとサステイナー推進剤バルブにいくつかの変更が行われました。^[9]

1962年12月にOSTF-1から打ち上げられたアトラス64E

この年、Eシリーズはもう1機、12月18日にOSTF-1から発射されたミサイル64Eで飛行した。発射はT+37秒まで正常に行われたが、B-2燃料ターボポンプが突然停止したため、エンジンへの燃料供給が途絶え、推力を失った。ミサイルは左にヨーイングし、空力負荷で分解した。サステナー、バーニア、そしてB-1エンジンはB-2の停止の影響を受けず、その後2秒間作動した。最終的にテレメトリが失われたのはT+40秒であった。

事故の直接的な原因は不明であり、37秒前までトラブルの兆候は見られなかった。停止後、B-2ガス発生器の温度は300°F（約160℃）上昇し、燃料不足を示唆した。推進部の温度プローブには異常な温度上昇は見られなかった。

最終的に、この故障の原因は離陸時の圧力脈動によってB-2の断熱ブーツが上方に押し上げられ、ターボポンプの潤滑油タンクのドレンバルブに引っかかったことにあることが判明しました。上昇中にオイルが漏れ出し、ポンプの潤滑油が尽きて固着し、エンジンが停止してミサイルが失われました。断熱ブーツの改良と飛行前手順の変更により、圧力脈動の発生を防止しました。^[10]

1962年10月のキューバ危機の後、複数の議員がICBM戦力の信頼性と、実際に要求された場合に機能するかどうかについて懸念を表明した。そこで、ロバート・マクナマラ国防長官は、アトラスミサイルの運用性を検証するため、テスト発射を実施することを決定した。当時配備されていたすべてのアトラスミサイルの製造番号を紙に書き、それを帽子の中に入れて、ランダムに1発引くという手順だった。当選したのは、当時カンザス州のウォーカー空軍基地に配備されていたミサイル65Eだった。これは、運用中のサイロ施設から発射された現役のICBMとしては初の試みであり、Mk IV核弾頭はダミーユニットに交換され、誘導プログラムも変更され、アトラスは北極を越えてソ連に向かうのではなく、太平洋に向けて発射されることとなった。しかし、この計画はすぐにカンザス州知事ジョン・アンダーソンや近隣州の政治家から反対を受けました。彼らは、ミサイルが人口密集地の上空を飛行するというアイデアに反対しました。特に、運用中のICBMには故障時の射程安全破壊システムが備わっていないため、なおさらでした。たとえアトラスが完璧に飛行したとしても、ブースター部分が人口密集地に着弾する確率は依然として高かったのです。マクナマラ国防長官は最終的に、アトラス65Eをヴァンデンバーグに輸送し、ウォーカー空軍基地のクルーにそこで打ち上げさせることに同意しました。

より安全な発射場所への変更にもかかわらず、議会は依然としてこのような実験の地政学的影響について議論を続けた。失敗すれば米国の威信が損なわれ、成功すればキューバ危機の直後であったこともあり、ソ連への不必要な挑発となるだろう。アトラス65Eは最終的に1963年4月25日、ヴァンデンバーグ基地のOSTF-1から、ウォーカーのミサイル発射チームではなくコンベアのチームによる研​​究開発飛行として打ち上げられた。以前のアトラス発射で発生した問題を修正するための一連の改修が施されたこの飛行は完全に成功し、ミサイルは6,000マイル（9,700 km）を飛行し、目標地点をわずか数百メートル外した。これはまた、5回の失敗を経てOSTF-1から初めて完全に成功した発射となった。^[11]

1963

1963年には、アトラスEの飛行が7回行われた。65Eを含む最初の3回は完全に成功した。7月26日にOSTF-1から打ち上げられたアトラス24Eは、射場安全システムで電気的なショートが発生し、誤った手動停止指令が送信されたため、発射開始から143秒後にサステイナーが偶発的に停止した。原因は不明で、GD/Aは打ち上げ前チェックアウト手順の改善以外に解決策を提示できなかった。アトラス70Eは7月30日に576-Cから打ち上げられ、8月24日にOSTF-1から打ち上げられた72Eと同様に成功した。その年の最後の飛行となったアトラス71Eは9月25日に576-Cから打ち上げられ、ステージング中にサステイナーの油圧ラインが破裂し、ミサイルが回転してミッションが失敗した。

1964～68年

アトラス5EがケープカナベラルLC-11からABRES WAC-3/Pod 18再突入機テストを打ち上げる。

1964年には、アトラスEが3機打ち上げられた。最初のものは2月12日に576-Fから打ち上げられた48Eである。およそT+3秒に、誘導システムが不用意なBECOおよびSECO/VECOカットオフ・ディスクリートを発した。しかし、ミサイルが発射台付近で後退するのを防ぐため、飛行の最初の2分間はカットオフ・コマンドをブロックするようにプログラマーが設定されていたため、何も起こらなかった。BECOコマンドはT+120秒に、SECO/VECOコマンドはT+200秒にブロック解除され、ミサイルは685マイル (1,102 km) しか射程外に落下しなかった。これは、Eシリーズ・アトラスに搭載された誘導コンピューターの最初の完全な故障であり、この問題の最終的な解決策としては、離陸時の振動から保護するために、誘導システムに音響パッドと耐衝撃マウントを装備することとなった。^[12] 2月25日のミサイル5Eは成功した。 8月27日、ミサイル57Eは、誘導システムの加速度計の故障によりサステイナーとバーニアのカットオフ信号が4秒早く発信され、予定の射程距離を70マイル（110キロ）下回って落下した。

アトラスEとFは1965年に運用中のICBMとして段階的に退役し、ハイパーゴリック燃料を使用するタイタンIIに置き換えられました。退役したアトラスミサイルは、1990年代までヴァンデンバーグ空軍基地から軍事衛星の打ち上げに使用され、固体燃料の上段を搭載する場合もあれば、そうでない場合もありました。これらのアトラスは、1980年代に5回飛行したアトラスHと混同しないように注意する必要があります。アトラスHは標準的なアトラスSLV-3（オリジナルのアトラスDの後継機）で、固体燃料の上段を搭載していました。

1962年から1974年にかけて、空軍は再突入体とナイキ/ゼウス標的ミサイルの試験飛行を数十回実施した。そのほとんどはアトラスDまたはFミサイルを用いたものだったが、そのうち6機はアトラスEを使用した。1964年以降、1960年代の残りの期間にアトラスEが飛行したのはわずか3機で、いずれも1968年のABRES試験に成功した。1969年から1979年の間、アトラスEは打ち上げられなかった。

1980～1995年

1980年12月9日、ミサイル68EはVABFのSLC-3WからNOSS ELINT衛星を打ち上げるために使用された。しかし、打ち上げ直前にB-1エンジンが停止し、ブースターは180度回転して地球に向かって急降下した。射場安全装置による破壊命令が送信され、高高度爆発が引き起こされた。この故障は、ダクトの一部が腐食し、B-1ターボポンプへの潤滑油が失われたことに起因するとされた。アトラスのダクトは簡単に交換できたはずだが、空軍はスペースシャトルが間もなく使い捨ての打ち上げ機に取って代わることを理由に交換を見送った。さらに、改造されたアトラスミサイルには、宇宙打ち上げには不要なICBMのハードウェア機能がいくつか残っており、複雑さと故障の原因となっていた。これには、サイロ打ち上げの準備中に潤滑油タンクを水平または垂直に取り付けるための取り付けダクトも含まれていた。アトラス68Eの飛行後調査の結果、既存のすべての打ち上げロケットの配管の腐食を検査し、不要なICBMハードウェアを除去することが決定されました。

上段やその他の外部要因ではなく、ブースター自体が原因で発生したアトラスの最後の故障は、1981年12月19日のミサイル76Eを使用した軍用GPS衛星ナブスター7の打ち上げ試行であった。B-2エンジンは打ち上げ後数秒で停止し、アトラスは機首を傾げて地面に突っ込んだ。射場安全担当官は衝突の直前に破壊コマンドを出し、発射施設SLC3Eからわずか数百フィートのところに焼け焦げたクレーターを残した。ブースターの残骸の調査により、問題の原因はすぐに特定された。金属Oリングの修理ミスにより、シーラントがガス発生器の通気孔を塞ぎ、点火後すぐに圧力が過剰になり破裂したのである。次に、漏れた炎が液体酸素供給ラインを燃やし、ガス発生器への酸化剤の流れを遮断してB-2エンジンを停止させた。

1986年9月17日、アトラス52Eはアメリカ海洋大気庁（ NOAA ）の気象衛星NOAA-Gの打ち上げに成功した。打ち上げは1985年の夏に予定されていたが、度重なる技術的問題と、国防総省の打ち上げにバージニア州立基地（VAFB）のアトラス発射台を使用する必要があったため、1年以上延期された。アトラスのLOXタンクとブースターターボポンプに関する一連の問題が解決した後、打ち上げは太平洋標準時午前7時52分に行われた。打ち上げは完璧に成功し、気象衛星は507×493マイル（816km×793km）の軌道に投入された。これは、米国の宇宙計画にとって1年間の数々の災難の後、「大きな救済」とみなされ、 4か月前にGOES-Gが失われた後、切実に必要とされていた衛星を周回することができた。

アトラスEの最後の打ち上げ（1995年3月24日に打ち上げられたミサイル45E）は、空軍の気象衛星を無事に打ち上げました。1960年から1995年の間に合計64機のアトラスEが打ち上げられ、そのうち30機は宇宙への打ち上げでした。16機は失敗に終わりました。

参照

• SM-65 アトラス

参考文献

1. “Atlas”. Encyclopedia Astronautica . 2008年8月14日. 2008年8月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年10月7日閲覧。
2. 「飛行試験評価報告書、ミサイル4Eコンベア、1960年12月14日」
3. 「飛行試験評価報告書、ミサイル16Eコンベア、1961年4月8日」
4. 「飛行試験評価報告書、ミサイル27Eコンベア、1961年6月21日」
5. 「飛行試験評価報告書、ミサイル17Eコンベア、1961年7月7日」
6. 「WS 107A-1 飛行試験ワーキンググループ 飛行試験報告書 – アトラスミサイル32E」(PDF)ジェネラル・ダイナミクス1961年11月10日. 2017年2月8日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2018年6月12日閲覧。
7. 「飛行試験評価報告書、ミサイル26Eコンベア、1961年9月23日」
8. 「飛行試験評価報告書、ミサイル66Eコンベア、1962年3月14日」
9. 「飛行試験評価報告書、ミサイル67Eコンベア、1962年7月29日」
10. 「飛行試験評価報告書、ミサイル64Eコンベア、1963年1月3日」
11. パーカー、ウォーリー・リー (2006). 「スタンディング・ウォッチ：ディアパークのアトラス大陸間弾道ミサイルの物語 1961-1965」クレイトン/ディアパーク歴史協会.
12. 「飛行試験評価報告書 GD/AAP264-018、ミサイル48Eコンベア、1964年2月26日」