船外活動

宇宙飛行士セルゲイ・ボルコフは2011年8月3日に国際宇宙ステーションの外で作業している。
2005年8月3日、 STS-114でカナダアーム2に乗り、スペースシャトルの初の飛行中修理を行うスティーブン・ロビ​​ンソン。背景の陸地はソマリアのバリ地方。

船外活動（EVA ）は、宇宙飛行士が宇宙船の外で行う活動です。呼吸できる地球のような大気が存在しないため、宇宙飛行士は環境サポートを宇宙服に完全に依存しています。EVAには、船外活動や月面または惑星表面の探査（1969年から1972年まではムーンウォークとしてよく知られていました）が含まれます。立ったままのEVA（SEVA）では、宇宙飛行士は開いたハッチから立ちますが、宇宙船から完全には離れません。[ 1 ] EVAは、ソ連/ロシア、米国、中国によって実施されており、カナダ、日本、アラブ首長国連邦、欧州宇宙機関の宇宙飛行士もこれらの国で実施されたEVAに参加しています。

1965年3月18日、アレクセイ・レオーノフはボスホート2号のカプセルから12分9秒間外に出て、人類初の船外活動を行った。1969年7月20日、ニール・アームストロングはアポロ11号の月面着陸船の外で2時間31分間の月面歩行を行った人類初の人間となった。1984年には、スベトラーナ・サビツカヤがサリュート7号宇宙ステーションの外で3時間35分間の船外活動を行い、女性初の船外活動を行った。最後の3回の月面ミッションでは、宇宙飛行士は地球への帰還時に深宇宙での船外活動も行い、宇宙船の外側からフィルム容器を回収した。アメリカの宇宙飛行士ピート・コンラッド、ジョセフ・カーウィン、ポール・ワイツも1973年に米国初の宇宙ステーション であるスカイラブの打ち上げ時の損傷を修復するために船外活動を行った。

船外活動は、テザー船外活動（宇宙飛行士は宇宙船に接続され、酸素と電力はアンビリカルケーブルを通して供給され、宇宙船への帰還に推進力は不要）とアンテザー船外活動のいずれかで行われる。アンテザー船外活動は、1984年に有人操縦装置（MMU）を用いた3つのミッションと、1994年に実施された簡易船外活動支援装置（SAFER）の飛行試験でのみ実施された。SAFERは、米国のテザー船外活動で装着される安全装置である。

開発の歴史

NASAの計画担当者は、1960年代初頭、人類を月に着陸させるアポロ計画のために船外活動（頭字語はEVA）という用語を作り出した。これは、宇宙飛行士が宇宙船を離れて月の物質サンプルを収集し、科学実験を行うためであった。これとアポロ計画のその他の目的を支援するため、ジェミニ計画が独立して、宇宙飛行士が2人乗りの地球周回宇宙船の外で作業する能力を開発することになった。しかし、ソ連は有人宇宙飛行で早期に獲得したリードを維持しようと激しい競争を繰り広げていたため、ニキータ・フルシチョフ率いるソ連共産党は、ジェミニとアポロに対抗するため、パイロット1人のボストーク宇宙船を2人乗りまたは3人乗りのボスホード宇宙船に改造するよう命じた。[ 2 ]ソ連は、米国が最初の有人ジェミニを打ち上げる前に、2機のボスホード宇宙船を打ち上げることができた。

ボスホートのアビオニクスは過熱を防ぐために客室内の空気による冷却が必要だったため、与圧されたまま船外活動を行う宇宙飛行士が客室から出入りするためにエアロックが必要だった。対照的にジェミニのアビオニクスは空冷を必要としなかったため、宇宙遊泳を行う宇宙飛行士は開いたハッチから減圧された客室に出入りすることができた。このため、米国とソ連の宇宙計画では船外活動の継続時間について異なる定義が生まれた。ソ連（現在のロシア）の定義では、外側のエアロックハッチが開き、宇宙飛行士が真空状態になった時点から始まる。米国のEVAは、宇宙飛行士の少なくとも頭が宇宙船の外に出た時点から始まった。[ 3 ]米国はそれ以降、EVAの定義を変更している。[ 4 ] [ 5 ]

第一審

アレクセイ・レオーノフがボスホート2号の宇宙飛行中に初の宇宙遊泳を実施。

最初の船外活動は1965年3月18日、ソ連の宇宙飛行士アレクセイ・レオーノフによって行われ、彼はボスホート2号宇宙船の船外で12分9秒を過ごしました。45分分の呼吸と加圧酸素を詰めた白い金属製のバックパックを背負ったレオーノフは、15.35メートル（50.4フィート）のテザーを引っ張る以外に、体の動きを制御する手段がありませんでした。飛行後、彼はテザーを引くのは簡単だったと主張しましたが、宇宙服は真空中の圧力によって膨張し、硬くなりすぎて胸に装着したカメラのシャッターを切ることができませんでした。[ 6 ]

宇宙遊泳の終わりに、宇宙服の硬化がより深刻な問題を引き起こした。レオーノフは直径1.2メートル（3フィート11インチ）、長さ2.5メートル（8フィート2インチ）の膨張式布製エアロックを通ってカプセルに再入らなければならなかった。彼はエアロックに頭から入るという誤った方法で入り、横向きに閉じ込められてしまった。宇宙服内の圧力を下げなければカプセルに戻ることができず、「ベンド」の危険があった。これにより、彼の真空時間は12分長くなり、運動による体温1.8℃（3.2°F）上昇した。ソ連が再び船外活動を試みるまでには約4年かかった。ソ連は、レオーノフが無重力状態での作業にどれほど苦労したかを報道機関に虚偽の報告をし、冷戦終結まで遭遇した問題を隠蔽した。[ 6 ] [ 7 ]

ジェミニ計画

エド・ホワイトがジェミニ4号の宇宙遊泳中にアメリカ人初の宇宙遊泳を実施。

アメリカ人による初の船外活動は1965年6月3日、2回目の有人ジェミニ飛行であるジェミニ4号からエド・ホワイトによって21分間行われた。ホワイトは宇宙船にテザーで繋がれ、酸素は25フィート（7.6メートル）のアンビリカルケーブルで供給された。アンビリカルケーブルには通信機器や生体医学的計測機器も搭載されていた。彼は宇宙で初めて手持ち操縦装置を使って自分の動きを制御したが、この装置はうまく機能したが20秒間しか燃料を運べなかった。レオノフの主張に反して、ホワイトはテザーが宇宙船からの距離を制限するのに便利だが移動には使いにくいと感じた。[ 6 ]しかし、カプセルのハッチのラッチ機構に欠陥がありハッチの開閉が困難になったため船外活動の開始が遅れ、ホワイトと仲間の乗組員は地球に生きて帰れない危険にさらされた。[ 8 ]

次の3回のジェミニ飛行では船外活動（EVA）は計画されていなかった。次のEVAはジェミニ8号のデヴィッド・スコットによるものだったが、EVA実施前に宇宙船の重大な故障により中止を余儀なくされた。次の3回のジェミニ飛行（ユージン・サーナン、マイケル・コリンズ、リチャード・ゴードン）の宇宙飛行士は複数回のEVAを実施したが、疲労や過熱を起こさずに長時間宇宙船外で作業することはできなかった。サーナンは自給式酸素システムを含む 空軍宇宙飛行士操縦装置の試験を試みたものの失敗した。

1966年11月13日、エドウィン・「バズ」・オルドリンは、ジェミニ計画最後のミッションであるジェミニ12号において、疲労することなく宇宙で作業することに成功した最初の宇宙飛行士となりました。オルドリンは宇宙船の外で2時間6分間作業し、さらに宇宙船のハッチ内で2回の立ち姿勢による船外活動（EVA）を3時間24分行いました。オルドリンのスキューバダイビングへの関心は、無重力状態をシミュレートする水中EVA訓練の導入を促し、それ以来、宇宙飛行士は筋力の無駄を省く技術を練習するためにこの訓練を活用してきました。

最初の乗組員の移送

1969年1月16日、ソ連の宇宙飛行士アレクセイ・エリセーエフとエフゲニー・フルノフは、ドッキングしたソユーズ5号からソユーズ4号に乗り換えました。これはソ連にとって2度目の船外活動であり、ソ連が3度目の船外活動を行うまでには、それから約9年かかりました。[ 6 ]

アポロ計画

バズ・オルドリンは、1969 年の先駆的なアポロ 11 号ミッション中に月面を歩きました。

アメリカの宇宙飛行士ニール・アームストロングとバズ・オルドリンは、1969年7月21日（UTC）、アポロ11号月着陸船で月面に着陸した後、月面で初の船外活動（EVA）を実施した。この初の月面歩行は、自立型携帯型生命維持装置を使用して行われ、2時間36分続いた。チャールズ・「ピート」・コンラッド、アラン・ビーン、アラン・シェパード、エドガー・ミッチェル、デビッド・スコット、ジェームズ・アーウィン、ジョン・ヤング、チャールズ・デューク、ユージン・サーナン、ハリソン・「ジャック」・シュミットの6人のアポロ乗組員によって合計15回の月面歩行が行われた。サーナンは月面から降りた最後のアポロ宇宙飛行士となった。[ 6 ]

月面でハンマーを持つチャールズ・デューク

アポロ15号の司令船パイロット、アル・ウォーデンは、1971年8月5日、月からの帰還途上の船外活動で、機械船からフィルムとデータ記録容器を回収しました。ウォーデンは、司令船ハッチに立っていた月着陸船パイロットのジェームズ・アーウィンの支援を受けました。この手順は、アポロ16号ではケン・マッティングリーとチャールズ・デューク、アポロ17号ではロナルド・エバンスとハリソン・シュミットによって繰り返されました。[ 6 ]

アポロ後

宇宙船の最初の船外活動による修理は、1973年5月26日、6月7日、6月19日のスカイラブ2号ミッションにおいて、チャールズ・「ピート」・コンラッド、ジョセフ・カーウィン、ポール・J・ワイツによって行われた。彼らは、動かなくなった太陽電池パネルを解放し、太陽熱加熱シールドを展開し、動かなくなった回路遮断リレーを解放することで、打ち上げで損傷したスカイラブ宇宙ステーションの機能を回復させた。スカイラブ2号の乗組員は3回の船外活動を行い、スカイラブの3人の乗組員は合計10回の船外活動を行った。 [ 6 ]多くの宇宙飛行士が飛行初期に宇宙酔いに悩まされたため、無重力状態での活動には地球上での約2.5倍の時間がかかることが判明した。 [ 9 ]

スカイラブの後、 1980年代初頭にスペースシャトル計画が開始されるまで、アメリカ合衆国による船外活動は行われなかった。この時期にソ連は船外活動を再開し、 1977年12月20日から1982年7月30日の間に、サリュート6号とサリュート7号の宇宙ステーションから4回の船外活動を行った。 [ 6 ]

1983年4月7日にアメリカ合衆国が船外活動（EVA）を再開すると、宇宙飛行士は宇宙船から独立した自立型生命維持装置（EMU）の使用を開始しました。STS-6は、スペースシャトルによる船外活動が行われた最初のミッションでした。また、ソ連のように、アメリカの宇宙飛行士が初めて宇宙船への入退出にエアロックを使用しました。これに伴い、アメリカのEVA開始時刻の定義は、宇宙飛行士がEMUをバッテリー電源に切り替えた時点に再定義されました。[ 10 ]

ISSの組み立て中には、米国の EMU とロシアのオーラン宇宙服の両方をサポートするように設計された クエスト ジョイント エアロックを使用して、多数の EVA が実施されました。

中国

天宮宇宙ステーションで船外活動を行う宇宙飛行士フェイ・ジュンロン

中国は、2008年9月27日、神舟7号ミッションにおいて、単独で船外活動（EVA）を実施した3番目の国となった。中国の宇宙飛行士、翟志剛は、中国製飛天宇宙服を着用し、22分間の船外活動を完了した。この間、劉博明宇宙飛行士はロシア製オルラン宇宙服を着用し、支援した。翟志剛は宇宙船から完全に脱出し、劉はエアロック付近でポータルを跨いで待機した。

2021年以降、中国は天宮宇宙ステーションの建設のため、数時間に及ぶ船外活動（EVA）を複数回実施している。2024年12月には、中国の蔡旭哲氏と宋玲東氏が9時間6分という最長EVA記録を樹立した。[ 11 ] [ 12 ]

SpaceXによる

アメリカの企業SpaceXは、 2024年9月12日に民間資金による初の船外活動（EVA）を実施した。起業家のジャレッド・アイザックマン氏とSpaceXのエンジニアであるサラ・ギリス氏は、ポラリス・ドーン・ミッション中にドラゴン・カプセルの外に出て、宇宙服の可動性試験を行うための立ったままの船外活動（SEVA）を実施した。[ 13 ]他の2人の乗組員はカプセル内で真空の宇宙にさらされたが、カプセルを離れることはなかった。[ 14 ] SpaceXは、少なくともさらに2つのEVAを含むミッションを開始する予定であり、[ 15 ]その中には、SpaceXがまだ開発中のスターシップ打ち上げ機を使ったミッションも含まれている。[ 16 ]

マイルストーン

能力のマイルストーン

宇宙服を着用していないアメリカの宇宙飛行士、ブルース・マッキャンドレスが有人操縦ユニットを使用している。写真はロバート・「フート」・ギブソン撮影。
1992年、 STS-49におけるインテルサットVIの捕捉。この人工衛星の手動捕捉は、現在までに3人の宇宙飛行士によって行われた唯一の船外活動である。

個人の累積持続時間記録

国、民族、性別における初

STS-116ミッション中に行われた国際宇宙ステーションの組み立て船外活動。ロバート・カービーム（赤いストライプ）とクリステル・フグルサングがニュージーランドのクック海峡上空を飛行中。
アナトリー・ソロヴィエフは、宇宙遊泳に費やした時間記録を保持している。16回の別々の飛行で82時間以上。この写真は、 1997年にミール宇宙ステーションの外で船外活動を行っているアナトリー・ソロヴィエフの姿である。

記念

ソ連の宇宙飛行士アレクセイ・レオーノフによる初の宇宙遊泳は、1965年に東側諸国で数枚の切手が発行されました（アレクセイ・レオーノフ#切手参照）。当時、ソ連はボスホート宇宙船の詳細を公表していなかったため、切手に描かれた宇宙船は完全に架空のものでした。

アメリカ合衆国郵便局は1967年、エド・ホワイトのアメリカ人初の宇宙遊泳を記念する切手を発行した。刻印された画像には、ジェミニ4号宇宙船とホワイトの宇宙服が正確に描かれている。[ 31 ]

アレクセイ・レオノフ、ボスホート2号、初の宇宙遊泳
1965年のソ連記念発行
宇宙での成果
1967年の米国記念発行

指定

スペースシャトル計画中のNASAの「宇宙遊泳者」はEV-1、EV-2、EV-3、EV-4と指定されていた（該当する場合は各ミッションのミッションスペシャリストに割り当てられていた）。[ 32 ] [ 33 ]

キャンプアウト手順

国際宇宙ステーションからの船外活動（EVA）において、NASAは減圧症のリスクを軽減するためにキャンプアウトという手順を採用した。 [ 34 ]これは第12次長期滞在クルーによって初めてテストされた。キャンプアウトでは、宇宙飛行士はEVAの前にエアロック内で一晩眠り、気圧を通常の宇宙ステーションの気圧14.7 psi（101 kPa）から10.2 psi（70 kPa）まで下げる。[ 34 ]低気圧で一晩過ごすことで体内の窒素が排出され、「減圧症」を防ぐことができる。[ 35 ] [ 36 ]最近では、宇宙飛行士は減圧症の予防にキャンプアウトではなく、宇宙服内での軽い運動プロトコルを採用している。[ 37 ] [ 38 ]

参照

参考文献

  1. ^ NASA (2007). 「スタンドアップ船外活動」 . NASA . 2008年10月21日閲覧。
  2. ^シディキ、アシフ・A.（2003a）『スプートニクとソビエトの宇宙への挑戦』ゲインズビル：フロリダ大学出版局、ISBN 0-8130-2627-X。
  3. ^オリンポスへの散歩、p. ix.
  4. ^ Dasch, E. Julius (2018). O'Meara, Stephen James (編). 『宇宙探査辞典』 第1巻. Oxford University Press. doi : 10.1093/acref/9780191842764.001.0001 . ISBN 978-0-19-184276-4。
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  6. ^ a b c d e f g hデイビッド・SF・ポートリー、ロバート・C・トレビーニョ（1997年10月）。「オリンポスへのウォーキング：船外活動年表」（PDF）。航空宇宙史モノグラフシリーズ第7号。NASA歴史局。pp.  1-2。2015年7月30日閲覧。
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  9. ^スカイラブ再利用研究、3-53ページ。マーティン・マリエッタとベンディックス、NASA向け、1978年9月。
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