ホッパー（宇宙船）
ホッパー
国ESA
契約締結EADS、ドイツ航空宇宙センター
状態キャンセル

ホッパー（Hopper）は、欧州宇宙機関（ESA）が提案した軌道上スペースプレーンおよび再使用型打ち上げ機である。ホッパーは、FESTIP（将来欧州宇宙輸送調査計画）のシステム研究設計であった。[ 1 ]

ホッパーは、ESAが開発した再使用型打ち上げ機（RLV）の複数の提案のうちの1つでした。提案された再使用型打ち上げ機は、 2015年という早い時期に、衛星ペイロードを軌道上に安価に打ち上げるために使用されることになっていました。 [ 2 ]ホッパーのプロトタイプであるEADSフェニックスは、ドイツ主導のヨーロッパプロジェクトであり、提案されたホッパーの7分の1スケールの模型の製造と試験が含まれていました。2004年5月8日、スウェーデンのキルナにある北欧航空宇宙試験場でフェニックスの1回の試験飛行が実施され、同月後半にさらなる試験が行われました。[ 3 ]

発達

背景

1980年代以降、再使用型宇宙船の開発に対する国際的な関心が高まった。当時、この能力を開発していたのは、当時の超大国であるソ連と米国だけだった。 [ 4 ]英国やフランスなどのヨーロッパ諸国は、多国籍機関である欧州宇宙機関（ESA）の支援を引きつけようとしながら、 HOTOLやヘルメスなどのスペースプレーンを製造する独自の国家プログラムに着手した。これらのプログラムは最終的に開発を継続するのに十分な支援を得られなかったが、ESAの加盟国の中には、再使用型宇宙船の開発を追求したいという要望がまだあった。[ 4 ] 1990年代、ESAは、大気圏再突入実証装置（ARD）などのいくつかの技術実証装置プログラムの開発と運用に加えて、将来型ロケット準備プログラム（FLPP）として知られる、実用的な再使用型宇宙船の最終的な開発のための長期的な枠組みの作成にも取り組んでいた。[ 5 ]

FLPPでは、ESAと欧州の産業界パートナーが、いくつかの部分的に再利用可能な打ち上げ機のコンセプトの詳細な調査を実施した。このプログラムの目的は、ESA加盟国の承認を得て次世代打ち上げ機（NGL）の生産に進むのに適した機体を準備することだった。[ 5 ]合計4つの打ち上げコンセプトが研究された。水平離陸（HTO）ホッパー、垂直離陸（VTO）ホッパー、再利用可能な第1段（RFS）、および液体フライバックブースターである。これらのコンセプト機はそれぞれ、静止トランスファー軌道にペイロードを運ぶために、使い捨ての上段と対になった再利用可能な有翼ブースターで構成されていた。[ 5 ]

HTOホッパー型は水平離陸用に設計され、その最初の部分はロケットそりの配置によって達成されることになっていた。[ 5 ]比較的従来型の翼胴構成であったが、非典型的な特徴の1つは宇宙船の機首であり、意図的に低いキャンバーを備えていたため、所望のトリム機能に必要なエレボンのサイズを縮小することができ、同時にノーズギアの収容部などの内部構造も改善されていた。 [ 5 ]空気力学的には、HTOホッパー構成は、60度の前縁スイープを持つ丸みを帯びたデルタ平面翼を特徴としており、中央の垂直安定板と平底の底面とを組み合わせることで、極超音速飛行中の宇宙船の性能を最大化している。[ 5 ]

代替案であるVTOホッパー型は垂直離陸用に設計され、使い捨ての発射システムを介して従来通りに打ち上げられる。[ 6 ]比較的伝統的な細身のミサイルのような胴体を持つが、前縁後退角45度の小さなデルタ翼と中央の垂直安定板の配置が異なっていた。構造的には、VTOホッパーは円形断面を持ち、機体下面に翼とボディフラップを収容するロフトフィレットを備えていた。また、機体先端部にペイロードを運ぶように設計されたブースターも備えていた。[ 6 ]研究により、HTOとVTO型の両方のコンセプトは、比較的類似した再突入荷重環境を持つことが判明した。[ 7 ]

HTOホッパー - 選択

HTOホッパーは、ESAの別のイニシアチブであるFESTIP（将来の欧州宇宙輸送調査プログラム）システム設計研究の下で、さらなる開発作業に採用されました。[ 1 ] 1998年に、ホッパーの設計は確立された要件をすべて満たしていると判断されました。[ 8 ]この時点で、宇宙船は単段式の再使用型機で構成され、それ自体では軌道速度に達しないことになっていました。ホッパーは、ペイロードの軌道展開コストを削減できると期待されていました。[ 3 ] EADSの広報担当者は、ホッパーのような再使用型打ち上げ機は、衛星を軌道に乗せるコストを半分に削減できると述べました。伝えられるところによると、2004年にはペイロード1キログラムあたり約15,000米ドルと決定されていました。 [ 2 ]

ホッパー計画のミッションプロファイルには、いくつかの段階が含まれることになっていた。打ち上げ段階は、フランス領ギアナのギアナ宇宙センターに特別に建設される長さ4kmの磁気水平トラックを使用して、宇宙船を打ち上げ速度まで加速することで達成されることになっていた。[ 3 ] [ 8 ]高度130kmに達すると、宇宙船は軌道速度に達するために使い捨てのロケット推進上段を噴射する。必要な高度と速度に達すると、衛星ペイロードを放出し、衛星ペイロードは独立してさらに上昇し、目的の軌道に到達することになっていた。[ 3 ]伝えられるところによると、ホッパー計画は、7.5トンの衛星を地表から130kmの軌道に投入するように設計された。[ 3 ]ペイロードの放出後、宇宙船は管制官の降下により滑空することになっていた。宇宙船は大西洋の所定の島の施設に着陸し、その後船でフランス領ギアナに輸送され、さらなる飛行が行われる予定だった。[ 2 ] [ 3 ]

多国籍航空宇宙コングロマリットであるEADSは、ホッパーのプロジェクト管理と、プロジェクトのソフトウェアベースの要素の開発を担当しました。[ 8 ]他にも多くのパートナー企業がこの宇宙船の開発に関与していました。伝えられるところによると、ESAとEADSは当初、ホッパーの開発を2015年から2020年の間に完了させる予定でした。[ 8 ] 2004年5月にフェニックス試作機を使用した最初の滑空試験が行われた後、プログラムに関する最新情報は発表されておらず、ホッパーの開発は中止されたと考えられています。

フェニックスの試作グライダーがエアバス・ブレーメンで保存されている

プロトタイプ - フェニックス

ホッパーロケットのプロトタイプであるフェニックスRLVロケットは、ドイツ航空宇宙センター（DLR）のより広範なASTRAプログラムの一部として開発および製造されることが1999年6月にDASAによって発表されました[ 9 ]。このプロジェクトは、ドイツ連邦政府、EADSの子会社であるアストリウム、ブレーメン州によって設立された4000万ユーロのプロジェクトです。伝えられるところによると、EADSとブレーメン州は、ASTRAプログラムにそれぞれ少なくとも820万ユーロと430万ユーロを投資しました。さらに1600万ユーロの寄付が、ブレーメンに拠点を置くOHBシステム、DLR、連邦教育研究省などのプログラムのパートナー企業から提供されました。プロトタイプの製造は2000年に開始されました[ 8 ]。

フェニックスRLVの全長は6.9メートル（23フィート）、重量は1,200キログラム（2,600ポンド）、翼幅は3.9メートル（13フィート）であった。設計段階では、機体を可能な限り小型化することで抗力を最小限に抑えることに重点が置かれた。 [ 8 ]胴体内部には、ナビゲーション、データ転送、エネルギー供給、人工知能機能などを提供する様々な航空電子機器と機内システムが搭載されており、データ収集ミッションを自動的に実行できる。[ 3 ]フェニックスは、計画されていたホッパー機体の6分の1のサイズであった。[ 10 ]機体の最終バージョンは、再突入時の力と熱に耐え、高度129キロメートル（80マイル）から滑空できるようになると予想された。統合およびシステムテスト作業は2004年4月に完了した。[ 8 ]

落下試験 - 2004年5月

2004年5月8日土曜日、フェニックスの試作機はスウェーデンのキルナにある北欧航空宇宙試験場で大規模な落下試験を受けた。機体はヘリコプターで持ち上げられ、高度2.4キロメートル（7,900フィート）から落下した。90秒間の誘導滑空の後、試作機は正確に、事故もなく着陸したと報告されている。[ 11 ] [ 3 ]この試験の主な目的は、機体のグライダーとしての潜在能力を評価することだった。より具体的には、フェニックスは人間の介入を必要としない自動着陸を実行するための様々な方法を模索した。誘導は、GPS衛星、レーダーおよびレーザー高度計、各種圧力および速度センサーなど、複数の航法手段によって提供された。EADSの広報担当者マティアス・スポークスマンによれば、試作機は標的から3センチメートル以内に着陸したという。[ 2 ]

追加のテストは既に予定されており、そのうち3回は今後2週間に実施される予定だった。これらのテストは、より困難な着陸（着陸地点に対して異なる角度や向きから宇宙船を落下させる）のテストに向けたものだった。[ 2 ]さらに、このプロジェクトでは、3年以内に高度25キロメートル（82,000フィート）から試作機を放出するというマイルストーンが予定されていた。しかし、EADSは飛行前に、さらなるテストは最初の飛行における宇宙船の性能に依存すると指摘していた。[ 8 ]

さらに5月13日（5月8日の落下試験の繰り返し）と5月16日に2回の試験飛行が行われた。[ 12 ]

長期的には - ソクラテス

長期的には、フェニックスで試験された着陸技術が成功し、実現可能であれば、後継の再使用型宇宙船「ソクラテス」に組み込まれる予定でした。軌道上宇宙船として運用されることは想定されていませんでしたが、ソクラテスは音速の10倍の速度で飛行できるだけでなく、再使用への足掛かりとして、飛行間のターンアラウンドタイムを非常に短縮できる能力も備えていました。[ 2 ]

参照

参考文献

引用

  1. ^ a b Dujarric, C. (1999年2月). 「将来の欧州ロケットの可能性 - 収束のプロセス」(PDF) . ESA Bulletin (97).欧州宇宙機関: 11–19 . 2023年10月16日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。
  2. ^ a b c d e fマッキー、マギー（2004年5月10日）「ヨーロッパのスペースシャトル、初期テストに合格」ニューサイエンティスト。2023年10月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  3. ^ a b c d e f g h「次世代ロケットの打ち上げ」 BBCニュース2004年10月1日. 2023年10月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  4. ^ a b「大気圏再突入実証機」欧州宇宙機関、1998年10月。BR-138。
  5. ^ a b c d e f G. Pezzellaa 他。 2010.p. 36.
  6. ^ a b G. Pezzellaa et al. 2010.p. 37.
  7. ^ G. Pezzellaa et al. 2010.38-39ページ。
  8. ^ a b c d e f g h「フェニックス：再利用可能な打ち上げシステムによる宇宙輸送の将来展望」エアバス、2004年5月10日。
  9. ^「ドイツ、RLV飛行を計画」Flight Global、1999年6月23日。
  10. ^ 「欧州スペースシャトル、順調に飛行」ドイチェ・ヴェレ2004年5月9日. 2022年8月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  11. ^「フェニックス飛行の日」。Wayback Machineで2011年7月24日にアーカイブ。スウェーデン宇宙公社、2004年5月8日。
  12. ^ IAC Vancouver、2004年10月：「再使用型RLVデモンストレータ機体フェニックス飛行試験結果と展望」、W. Gockel他著。AAAF Arcachon、2005年3月：「フェニックス飛行試験の性能と分析の統合」、W. Gockel他著。AAIA Capua、2005年5月：「フェニックスプロジェクトとプログラム継続計画」、P. KyrとW. Gockel。IAC 福岡、2005年10月：「フェニックスデモンストレータのロジック」、P. KyrとJ. Sommer。

参考文献

  • ヴィルヘルム・ゴッケル、ピーター・キル、ロルフ・ヤノフスキー、アクセル・ロエンネケ（2004年10月）。再使用型RLV実証機 - フェニックス飛行試験結果と展望。国際宇宙航行連盟（IAAF）、国際宇宙航行アカデミー（IAA）、国際宇宙法研究所（ISSL）主催、第55回国際宇宙会議。カナダ、ブリティッシュコロンビア州、バンクーバー。doi ： 10.2514 /6.IAC-04-V.6.04。
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