スペースシャトル計画

スペースシャトル計画
プログラム概要
国アメリカ合衆国
組織米航空宇宙局（NASA）
目的有人軌道飛行
状態完了
プログラムの履歴
料金1960億米ドル（2011年）
間隔1972–2011 [ a ]
初飛行1977年8月12日（ALT-12） （1977年8月12日）
初の有人飛行1981年4月12日（STS-1） （1981年4月12日）
最終便2011年7月21日（STS-135） （2011年7月21日）
成功133
失敗2 ( STS-51-L、STS-107 )
部分的な失敗1号（STS-83）
発射場
車両情報
有人車両スペースシャトルオービター
打ち上げ機スペースシャトル

スペースシャトル計画は、アメリカ航空宇宙局(NASA)が実施した4番目の有人宇宙飛行計画であり、1981年から2011年にかけて地球から軌道への乗員および貨物の定期輸送を実現した。正式な計画名は宇宙輸送システム(STS) であり、1969年の再使用型宇宙船システム計画に由来するが、計画に含まれていた原子力シャトルは1972年に中止されたため、STSのみが開発資金を割り当てられた。[ 1 ] [ 2 ] 135回のミッションを実施し、16か国から355人の宇宙飛行士を乗せた。その多くは複数回の飛行だった。

スペースシャトルは、2基の再使用型固体ロケットブースターと使い捨ての外部燃料タンクを搭載したオービターで構成され、最大8人の宇宙飛行士と最大50,000ポンド（23,000kg）のペイロードを低地球軌道（LEO）に運びました。ミッション完了後、オービターは大気圏に再突入し、ケネディ宇宙センターまたはエドワーズ空軍基地にグライダーのように着陸しました。

シャトルは軌道投入と着陸を成し遂げた唯一の有翼の有人宇宙船であり、複数回の軌道投入を行った最初の再使用型有人宇宙船である。[ b ]シャトルのミッションには、国際宇宙ステーション（ISS）を含むさまざまな軌道への大型ペイロードの運搬、宇宙ステーションのクルーのローテーション提供、ハッブル宇宙望遠鏡でのサービスミッションの実行などがあった。また、オービターは軌道上から衛星やその他のペイロード（例えば、ISSのもの）を回収して地球に帰還させたが、この用途での使用はまれだった。各機体は100回の打ち上げ、つまり10年間の運用寿命を想定して設計された。シャトルの当初のセールスポイントは、プログラムのピーク時には「毎月1回の打ち上げ」が見込まれ、15年の運用期間で150回以上の打ち上げが可能だったが、国際宇宙ステーションの開発が大幅に遅れたため[ 3 ]、頻繁な飛行に対するピーク時の需要は生まれなかった。

背景

1960年代後半から、様々なシャトルの構想が検討されてきました。この計画は1972年に正式に開始され、 1975年のアポロ計画、スカイラブ計画、アポロ・ソユーズ計画の後、 NASAの有人宇宙飛行事業の唯一の焦点となりました。シャトルは当初、1972年に「スペーストラック」として構想され、一般公開されました。このトラックは、 1980年代に地球低軌道にアメリカ合衆国の宇宙ステーションを建設するために使用され、その後1990年代初頭までに新しい宇宙船に置き換えられる予定でした。アメリカの宇宙ステーション計画は停滞していたが、国際宇宙ステーション（ISS）へと発展し、1983年にロナルド・レーガン大統領によって正式に開始された。しかし、ISSは長期の遅延、設計変更、費用超過に見舞われ[ 3 ]、スペースシャトルの耐用年数は2011年に退役するまで数回延長を余儀なくされ、当初の設計の2倍の期間使用された。2004年、ジョージ・W・ブッシュ大統領の宇宙探査ビジョンによれば、スペースシャトルの使用は、当時大幅に遅れていたISSの組み立てを完了させることにほぼ専念することになっていた。

最初の実験用オービターであるエンタープライズは、特別に改造されたボーイング747の後部から打ち上げられた高高度グライダーで、初期の大気圏着陸試験（ALT）のみに使用されました。エンタープライズの最初の試験飛行は1977年2月18日で、シャトル計画が正式に開始されてからわずか5年後でした。そして、1981年4月12日、STS-1で最初の宇宙飛行可能なシャトルであるコロンビアが打ち上げられました。スペースシャトル計画は、2011年7月にアトランティスによる最後のミッションであるSTS-135で終了し、最後のシャトルが退役しました。スペースシャトル計画は2011年8月31日に正式に終了しました。[ 4 ]

構想と開発

初期の米国スペースシャトルのコンセプト

1969年のアポロ11号の月面着陸に先立ち、NASAは1968年10月という早い時期にスペースシャトルの設計検討を開始した。初期の検討は「フェーズA」と呼ばれ、1970年6月にはより詳細かつ具体的な「フェーズB」が策定された。フェーズAのスペースシャトルの主な用途は、将来の宇宙ステーションの支援、最低4人の乗組員と約2万ポンド（9,100 kg）の貨物の輸送、そして将来の飛行に向けて迅速に方向転換できることであった。宇宙ステーションのモジュールのような大型ペイロードは、サターンVで打ち上げられる。

2つの設計が有力候補として浮上した。1つは有人宇宙飛行センターのエンジニアによって設計され、特にジョージ・ミューラーが推進した。これはデルタ翼の宇宙船を備えた2段式システムで、全体的に複雑だった。これをさらに簡素化する試みとして、マーキュリーカプセルをはじめとする様々な宇宙船を設計したマクシム・ファジェが設計したDC-3が生まれた。様々な民間企業からも多数の提案があったが、NASAの各研究所が独自のバージョンを推進したため、概ね実現には至らなかった。

星へのプラットフォーム: スペース シャトル(1980) NASA スペース シャトル プログラム公式情報フィルム リール。

こうした状況は、NASAの他のチームがアポロ計画後の様々なミッションを提案する中で進行しており、その中にはアポロ計画と同等かそれ以上の費用がかかるものもいくつかありました。これらのプロジェクトがそれぞれ資金獲得を競う中、NASAの予算は同時に深刻な制約に直面していました。最終的に1969年、3つのプロジェクトがアメリカ合衆国副大統領スピロ・アグニューに提示されました。シャトル計画は、支持者たちのたゆまぬ努力によって、最も有力なプロジェクトへと躍り出ました。1970年までに、シャトルはアポロ計画後の短期的な期間における唯一の主要プロジェクトとして選定されました。

プログラムの資金が問題になったとき、プロジェクトが中止されるかもしれないという懸念があった。サターンV型ロケットが今後生産されないことが明らかになったため、この懸念は特に切迫したものとなった。計画されている惑星間探査機や宇宙ステーションのモジュールに必要な重量物打ち上げ能力を補うために、軌道に乗せるペイロードの質量を60,600ポンド (27,500 kg) まで増大させ、サイズも大きくする必要があり、フェーズBではより大きく高価な乗り物が必要になった。そこでNASAは、アメリカ空軍やその他さまざまな顧客に、シャトルをミッションに使用するよう働きかけようとした。提案された設計の開発コストを下げるため、ブースターが追加され、使い捨て燃料タンクが採用され、その他多くの変更が行われたが、これらは再利用性を大幅に低下させ、乗り物と運用コストを大幅に増加させた。

プログラムの履歴

1972年1月、議会がスペースシャトル計画への予算を承認する3か月前に、リチャード・ニクソン大統領（右）とNASA長官ジェームズ・フレッチャー
シャトルの進入と着陸のテストクルー、1976年

すべてのスペースシャトルミッションは、フロリダ州のケネディ宇宙センター（KSC）から打ち上げられました。民間および軍用の北極周回ミッションの一部は、カリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地で計画されていました。しかし、 1986年のチャレンジャー号の事故後、ヴァンデンバーグ空軍基地でのスペースシャトルミッションの実施は中止されました。打ち上げ時の気象基準には、降水量、気温、雲量、雷予報、風、湿度などが含まれていましたが、これらに限定されませんでした。[ 5 ]シャトルは、落雷の恐れがあるような条件下では打ち上げられませんでした。

最初の完全機能オービターは、カリフォルニア州パームデールで建造されたコロンビア（OV-102と命名）でした。1979年3月25日にケネディ宇宙センター（KSC）に搬送され、ユーリ・ガガーリンの宇宙飛行20周年にあたる1981年4月12日に、2名の乗組員を乗せて初打ち上げられました。

チャレンジャー号（OV-099）は1982年7月にケネディ宇宙センターに搬送され、ディスカバリー号（OV-103）は1983年11月、アトランティス号（OV-104）は1985年4月、エンデバー号（OV-105）は1991年5月にそれぞれ搬送された。チャレンジャー号は当初、構造試験機（STA-099）として建造、使用されたが、エンタープライズ号を進入着陸試験構成から宇宙に適した機体に改造するよりも、完全なオービターに改造した方が費用がかからないことが判明したため、改造された。

1990 年 4 月 24 日、ディスカバリー号はSTS-31でハッブル宇宙望遠鏡を宇宙に運びました。

135回のミッション飛行の途中で、2機のオービター（コロンビア号とチャレンジャー号）が壊滅的な事故に見舞われ、乗組員全員、合計14人の宇宙飛行士が死亡しました。

これらの事故により、国家レベルでの調査、事故原因の詳細な分析が行われ、シャトルが飛行を再開するまでに大幅な休止期間が生じ、変更が行われました。[ 6 ] 1986年1月のチャレンジャー号事故の後、次のシャトル打ち上げまでに32か月の遅延が発生しました。[ 7 ] 2003年2月のコロンビア号事故の後にも、同様の29か月の遅延が発生しました。 [ 6 ]

スペースシャトルの最長ミッションはSTS-80で、17日間15時間続きました。スペースシャトル計画の最終飛行は、2011年7月8日の STS-135でした。

シャトルは2011年に退役して以来、当初の任務の多くは政府および民間の船舶によって遂行されている。欧州のATV自動移送機は2008年から2015年までISSに物資を供給した。機密扱いの軍事ミッションは、米国空軍の無人宇宙機であるX -37Bによって行われている。[ 8 ] 2012年までに、国際宇宙ステーションへの貨物は、NASAの商業再補給サービスの下、 SpaceX社の部分的に再利用可能なドラゴン宇宙船によって商業的に届けられており、続いて2013年後半にはオービタル・サイエンシズのシグナス宇宙船が届けられた。ISSへの有人サービスは現在、ロシアのソユーズ宇宙船によって提供されており、2020年からはNASAの商業乗組員開発プログラムの一環として、SpaceX社の再利用可能なファルコン9ロケットで打ち上げられたドラゴン2有人カプセルによって提供されている。[ 9 ]ボーイング社のスターライナーカプセルは2025年からISSの乗組員サービスを開始する予定です。低地球軌道を超えるミッションのために、NASAはアルテミス計画の一環としてスペース・ローンチ・システムとオリオン宇宙船を建造しています。

  • NASA長官は1982年2月のスペースラボ到着式典で観衆に演説した。彼と共に壇上に立ったのは、当時のジョージ・ブッシュ副大統領、欧州宇宙機関（ESA）のエリック・クイストガード事務局長、そしてケネディ宇宙センター所長のリチャード・G・スミスである。
    NASA長官は1982年2月のスペースラボ到着式典で観衆に演説した。彼と共に壇上に立ったのは、当時のジョージ・ブッシュ副大統領、欧州宇宙機関（ESA）のエリック・クイストガード事務局長、そしてケネディ宇宙センター所長のリチャード・G・スミスである。
  • 「ロナルド・レーガン大統領は、1982年7月4日の独立記念日にエドワーズ空軍基地に着陸した後、ファーストレディのナンシー・レーガンがスペースシャトル・コロンビアの機首を点検している間、滑走路でNASAの宇宙飛行士ヘンリー・ハーツフィールドとケン・マッティングリーと会話を交わしている。」[10]
    「ロナルド・レーガン大統領は、 1982年7月4日の独立記念日にエドワーズ空軍基地に着陸した後、ファーストレディのナンシー・レーガンがスペースシャトル・コロンビアの機首を点検している間、滑走路でNASAの宇宙飛行士ヘンリー・ハーツフィールドとケン・マッティングリーと会話を交わしている。」[ 10 ]
  • STS-3は1982年3月に着陸した
    STS-3は1982年3月に着陸した

実績

1989年、スペースシャトル・アトランティスから切り離され、宇宙空間を自由に漂うガリレオ
スペースシャトル・エンデバー号が国際宇宙ステーション（ISS）にドッキング、2011年

スペースシャトルのミッションには以下のものが含まれます。

  • 1995年、STS-73の終わりに着陸するアメリカのスペースシャトル、コロンビア
    1995年、STS-73の終わりに着陸するアメリカのスペースシャトルコロンビア
  • スペースラボ2ミッションの宇宙アート。ペイロードベイで行われた様々な実験の様子が描かれている。スペースラボは、スペースシャトル計画におけるヨーロッパの主要な貢献であった。
    スペースラボ2ミッションの宇宙アート。ペイロードベイで行われた様々な実験の様子が描かれている。スペースラボは、スペースシャトル計画におけるヨーロッパの主要な貢献であった。
  • 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。
    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。
  • スペースラボのハードウェアには加圧実験室だけでなく、オービターを有人宇宙観測所として機能させるその他の機器も含まれていました（写真は1995年のアストロ2ミッション）
    スペースラボのハードウェアには加圧実験室だけでなく、オービターを有人宇宙観測所として機能させるその他の機器も含まれていました（写真は1995年のアストロ2ミッション）
  • 宇宙飛行士のトーマス・D・エイカーズとキャサリン・C・ソーントンは、STS-61 中にハッブル宇宙望遠鏡に補正光学系を設置しています。
    宇宙飛行士のトーマス・D・エイカーズとキャサリン・C・ソーントンは、STS-61中にハッブル宇宙望遠鏡に補正光学系を設置しました。

予算

スペースシャトルアトランティスは、1988 年 12 月 2 日に STS-27 ミッションで打ち上げられました。シャトルは、時速 27,000 km (17,000 mph) を超える速度まで加速し、軌道に到達するまでに約 8.5 分かかりました。
エンデバー号は、南カリフォルニアのエドワーズ空軍基地の22番滑走路で約17日間の宇宙滞在ミッションを完了するため、ドラッグシュートを展開した。着陸は1995年3月18日午後1時46分（米国東部標準時）に行われた。

スペースシャトルの開発初期段階では、NASAは、このプログラムには開発費および非経常費で74億5,000万ドル（2011年のドル換算で430億ドル、インフレ調整後）、1回の飛行で930万ドル（2011年のドル換算で5,400万ドル）かかると見積もっていた。[ 12 ]ペイロードを低軌道に運ぶコストの初期の見積もりでは、限界費用または増分打ち上げ費用に基づき、65,000ポンド（30,000 kg）のペイロードを搭載し、年間50回の打ち上げを想定して、ペイロード1ポンドあたり118ドル（2011年のドル換算で635ドル/ポンドまたは1,400ドル/kg）と低かった。[ 13 ] [ 14 ]より現実的な予測では、15年間の耐用年数で年間12回の飛行と初期開発費を合わせると、プログラムの総費用は約540億ドル（2011年のドル換算）と予測される。

シャトル計画の実際の30年間の運用期間（2011年まで）の総費用は、インフレ調整後で1960億ドルであった。[ 15 ] 2010年、スペースシャトルの1回の飛行あたりの増分費用は4億900万ドル、低地球軌道（LEO）までの1キログラムあたり14,186ドル（1ポンドあたり6,435ドル）であった。対照的に、同等のプロトンロケットのLEOまでの費用は1億4,100万ドル、1キログラムあたり6,721ドル（1ポンドあたり3,049ドル）、ソユーズ2.1号は再利用できないにもかかわらず、5,500万ドル、1キログラムあたり6,665ドル（1ポンドあたり3,023ドル）であった。[ 16 ]

NASAの2005年度予算では、スペースシャトルの運用に30%にあたる50億ドルが割り当てられていたが[ 17 ]、2006年度には43億ドルの要求額に減額された。[ 18 ]打ち上げ以外の費用がプログラム予算の大きな部分を占めている。例えば、2004年度から2006年度にかけて、NASAはスペースシャトル計画に約130億ドルを費やしたが[ 19 ] 、コロンビア号の事故の影響でシャトルは運航停止となり、この期間中に打ち上げは合計3回しか行われていなかった。2009年度には、NASAの予算は5回の打ち上げに29億8000万ドルを割り当てており、そのうち4億9000万ドルは「プログラム統合」に、10億3000万ドルは「飛行および地上運用」に、14億6000万ドルは「飛行ハードウェア」（飛行間のオービター、エンジン、外部燃料タンクの保守を含む）に充てられていた。

打ち上げ1回あたりのコストは、プログラム期間中の総コスト（建物、施設、訓練、給与などを含む）を打ち上げ回数で割ることで算出できます。135回のミッションで総コストが1920億ドル（2010年ドル換算）であることから、シャトルプログラム期間中の打ち上げ1回あたりのコストは約15億ドルとなります。[ 20 ] 2017年の調査によると、シャトルで1キログラムの貨物を国際宇宙ステーションに運ぶのにかかるコストは、2017年ドル換算で27万2000ドルで、シグナスの2倍、ドラゴンの3倍に相当します。[ 21 ]

NASAはスペースシャトル計画中に成功志向経営として知られる経営哲学を採用したが、歴史家アレックス・ローランドはコロンビア号の事故後、これを「最善を願う」経営と表現した。[ 22 ]成功志向経営はその後、この分野の複数のアナリストによって研究されてきた。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

災害

135回のミッション飛行中に2機のオービタが破壊され、乗組員14名の宇宙飛行士が死亡しました。

また、打ち上げ準備中に、軌道投入中止事故が 1 件発生し、地上で死亡事故も数件発生した。

STS-51-L（チャレンジャー、1986年）

1986年、チャレンジャー号は打ち上げから1分13秒後に空中分解した。

1986年1月28日のチャレンジャー号の最後の打ち上げ時のクローズアップ映像は、右側の固体ロケットブースター（SRB）のOリングの破損が問題の原因であったことを明確に示しています。破損した接合部から漏れ出した高温のガス柱が外部燃料タンクの崩壊を引き起こし、その結果、高い空力応力によってオービターは分解しました。この事故により、搭乗していた7人の宇宙飛行士全員が死亡しました。エンデバー号（OV-105）は、チャレンジャー号の後継機として（元々は他のオービター用に設計された構造予備部品を使用して）建造され、1991年5月に納入されました。初打ち上げは1年後のことでした。

チャレンジャー号の喪失後、NASAはスペースシャトル計画を2年以上停止し、ロジャース委員会報告書で勧告された数多くの安全変更を行った。これには、チャレンジャー号事故で故障したスペースシャトル起動ブレーキジョイントの再設計も含まれていた。その他の安全変更には、オービタが制御飛行中に使用する新しい脱出システム、着陸装置のタイヤとブレーキの改良、シャトル宇宙飛行士用の与圧服の再導入（これはSTS-4以降廃止され、宇宙飛行士はチャレンジャー号事故までつなぎ服と酸素ヘルメットのみを着用していた）が含まれていた。シャトル計画は1988年9月、 STS-26でディスカバリー号が打ち上げられ、継続された。

この事故はオービターの技術設計に影響を与えただけでなく、NASAにも影響を与えた。[ 7 ]チャレンジャー号事故後のロジャース委員会 による勧告を引用すると、次のようになる。 [ 7 ]

勧告 I - 欠陥のある固体ロケットモーターのジョイントとシールを交換する必要があります。ジョイントをなくした新設計、または現在のジョイントとシールの再設計が考えられます。…NASA 長官は、国立研究会議に対し、委員会の設計勧告を実施し、設計作業を監督するための独立した固体ロケットモーター設計監視委員会を設置するよう要請する必要があります。 勧告 II - シャトル プログラムの構造を見直す必要があります。…NASA は、資格を有する宇宙飛行士の機関管理職への異動を奨励する必要があります。 勧告 III - NASA と主要なシャトル契約業者は、すべての重要度 1、1R、2、および 2R 項目とハザード分析を見直す必要があります。 勧告 IV - NASA は、次官が率い、NASA 長官に直接報告する安全性、信頼性および品質保証局を設立する必要があります。 勧告 VI - NASA は着陸の安全性を改善するための措置を講じる必要があります。タイヤ、ブレーキ、および前輪システムを改良する必要があります。 勧告 VII - 制御された滑空飛行中に使用する乗組員脱出システムを提供するためにあらゆる努力を尽くしてください。 勧告 VIII - 国が主要な宇宙打ち上げ能力としてシャトルに依存しているため、NASA に対して飛行率を上げるよう容赦ない圧力がかかっています... NASA は、そのリソースに見合った飛行率を確立する必要があります。

STS-107（コロンビア、2003年）

乗組員が撮影したコロンビア号の最後の瞬間のビデオ。
2005年7月28日、 STS-114で国際宇宙ステーションに接近するスペースシャトル・ディスカバリー号。これはコロンビア号の事故後のシャトルの「飛行再開」ミッションであった。

チャレンジャー号の事故後、スペースシャトル計画は17年間、88回のミッションを無事故で遂行したが、2003年2月1日、コロンビア号が再突入時に分解し、乗組員7名全員が死亡する事態となった。事故の最終的な原因は、打ち上げ直後に外部燃料タンクから分離した断熱材の破片がオービターの左翼前縁に衝突し、再突入時に翼端を覆い保護していた強化炭素繊維（RCC）パネルの1枚に穴を開けたことであった。コロンビア号が通常のミッションを終えて大気圏に再突入した際、高温のガスが翼を貫通し、内側から破壊したため、オービターは制御不能となり、分解した。

コロンビア号の事故後、国際宇宙ステーションは2年以上にわたり、最小限の乗組員2名で運用され、主にロシアの宇宙船によって整備されました。2005年の「飛行復帰」ミッションSTS-114は成功しましたが、タンクの別の部分から同様の断熱材が剥がれ落ちました。この破片はディスカバリー号に衝突しませんでしたが、このためプログラムは再び中断されました。

2回目の「飛行復帰」ミッションであるSTS-121は、 2006年7月4日14時37分（EDT）に打ち上げられた。過去2回の打ち上げは、発射台周辺の長引く雷雨と強風のために中止されており、この打ち上げも主任技師と安全責任者の反対にもかかわらず実施された。外部燃料タンクの断熱材に5インチ（約13cm）の亀裂が見つかり懸念が高まったが、ミッションマネジメントチームは打ち上げを承認した。[ 26 ]このミッションではISSの乗組員が3人に増加した。ディスカバリー号は2006年7月17日9時14分（EDT）、ケネディ宇宙センターの滑走路15に着陸に成功した。

STS-121の成功に続き、その後のすべてのミッションは大きな断熱材の問題もなく完了し、国際宇宙ステーションの建設も完了しました ( 2007 年 8 月のSTS-118ミッションでは、オービタが打ち上げ時に再び断熱材の破片に衝突しましたが、この損傷はコロンビア号が受けた損傷に比べれば最小限でした)。

コロンビア号事故調査委員会は報告書の中で、シャトルが国際宇宙ステーション（ISS）へ飛行すれば、オービタが上昇中に損傷して再突入が安全でなくなった場合に救助を待つ乗組員の安全避難場所としてISSを利用できるため、乗組員へのリスクが低減すると指摘した。委員会は、残りの飛行では、シャトルが常にISSと一緒に周回することを推奨した。STS-114に先立ち、NASA長官ショーン・オキーフは、スペースシャトルの今後の飛行はすべてISSに向かうと宣言し、コロンビア号事故前に予定されていたハッブル宇宙望遠鏡の最後の整備ミッションの実行の可能性を排除した。しかし、NASAの倉庫には数百万ドル相当のハッブル宇宙望遠鏡の改修機器が用意されていた。宇宙飛行士を含む多くの反対者がNASA幹部にミッション許可を再考するよう求めたが、当初長官は譲らなかった。 2006 年 10 月 31 日、NASA は、2008 年 8 月 28 日に予定されているハッブル宇宙望遠鏡への 5 回目かつ最後のシャトル整備ミッションとして、アトランティスの打ち上げを承認すると発表しました。しかし、SM4/ STS-125は最終的に 2009 年 5 月に打ち上げられました。

コロンビア号の影響の一つは、将来の有人打ち上げロケット、すなわちアレスIが、他の考慮事項と比較して乗組員の安全に特に重点を置くようになったことである。[ 27 ]

退職

アトランティス号は最終着陸後、作業員を乗せて牽引されている。
スペースシャトル計画の終焉を告げる最終着陸後のアトランティス

スペースシャトルの退役は2004年1月に発表された。[ 28 ] : III-347 ジョージ・W・ブッシュ 大統領は宇宙探査ビジョンを発表し、ISSの建設が完了したらスペースシャトルを退役させることを求めていた。[ 29 ] [ 30 ] ISSが適切に組み立てられるように、参加パートナーは2006年3月に残りの16回の組み立てミッションが必要であると決定した。[ 28 ] : III-349 ハッブル宇宙望遠鏡の追加の修理ミッションが2006年10月に承認された。[ 28 ] : III-352 当初、STS-134が最後のスペースシャトルミッションとなる予定だった。しかし、コロンビア号の事故により、救助ミッションが発生した場合に必要に応じて追加のオービタを打ち上げる準備が行われた。アトランティスは最後の緊急時打ち上げミッションの準備として、緊急時にISSに残ることができる4人の乗組員を乗せたSTS-135として飛行することが2010年9月に決定されました。 [ 28 ]：III-355STS -135は2011年7月8日に打ち上げられ、2011年7月21日午前5時57分EDT（09:57 UTC）にKSCに着陸しました。[ 28 ]：III-398 それ以降、2020年5月30日のクルードラゴンデモ2の打ち上げまで、米国はロシアのソユーズ宇宙船で宇宙飛行士を打ち上げました。[ 31 ]

各オービターは最終飛行後、展示できるように加工された。使用されたOMSおよびRCSシステムは、有毒なハイパーゴリック推進剤のために最大の危険性を伴い、危険なガス放出を防ぐためほとんどの構成部品は永久に除去された。[ 28 ]：III-443 アトランティスはフロリダ州のケネディ宇宙センター・ビジター・コンプレックスに展示されている。 [ 28 ]：III-456 ディスカバリーはバージニア州のスティーブン・F・ウドバー・ヘイジー・センターに展示されている。 [ 28 ]：III-451 エンデバーはロサンゼルスのカリフォルニア科学センターに展示されている。 [ 28 ]：III-457 エンタープライズはニューヨークのイントレピッド博物館に展示されている。 [ 28 ]：III-464 オービターの構成部品はアメリカ空軍、ISSプログラム、ロシア政府、カナダ政府に移管された。エンジンはスペース・ローンチ・システムで使用するために取り外され、展示用に予備のRS-25ノズルが取り付けられた。[ 28 ] : III-445

多くのアルテミス計画ミッションでは、スペース・ローンチ・システムの2基の固体ロケット・ブースターのエンジンとケーシング、4基のメイン・エンジン、およびオリオン宇宙船のメイン・エンジンは、すべて、以前使用されたスペースシャトルのメイン・エンジン、固体ロケット・ブースター、および軌道操縦システム・エンジンになります。これらは、スペースシャトル計画からの再生されたレガシー・エンジンで、中には1980年代初頭にまで遡るものもあります。たとえば、アルテミス1号には、135回のスペースシャトル・ミッションのうち83回で使用された部品がありました。アルテミス1号からアルテミス4号までは、新しいエンジンを製造する前に、シャトルのメイン・エンジンを再利用します。アルテミス1号からアルテミス3号までは、新しいエンジンを製造する前に、シャトルの固体ロケット・ブースターのエンジンとスチール・ケーシングを再利用します。アルテミス1号からアルテミス6号までは、オリオンのメイン・エンジンは、以前使用されたスペースシャトルのOMSエンジンを6基使用します。[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]

保存

ウドバー・ハジー博物館のスペースシャトル・ディスカバリー

製造された5機の完全に機能するシャトル・オービターのうち、3機が現存している。大気圏内試験飛行には使用されたが軌道飛行には使用されなかったエンタープライズは、他のオービターで使用するために多くの部品が取り外された。後に視覚的に修復され、国立航空宇宙博物館のスティーブン・F・ウドバー・ヘイジー・センターで2012年4月19日まで展示されていた。エンタープライズは2012年4月にニューヨーク市に移され、イントレピッド博物館に展示された。同博物館のスペースシャトル・パビリオンは2012年7月19日にオープンした。ディスカバリーは、国立航空宇宙博物館のスティーブン・F・ウドバー・ヘイジー・センターでエンタープライズに代わる展示となった。アトランティスはケネディ宇宙センターのビジター・コンプレックスのスペースシャトル展示の一部となり、改修後の2013年6月29日からそこで展示されている。[ 35 ]

2012年10月14日、エンデバーはロサンゼルス国際空港からカリフォルニア科学センターまでの市街地道路を前例のない12マイル（19 km）走行し、2012年後半から同センターの仮設格納庫に展示されている。空港からの輸送は2日間かかり、主要な道路の封鎖、400本を超える街木の伐採、送電線の持ち上げ、道路の整地、道路標識、街灯柱、その他の障害物の一時的な撤去など、大規模な作業が必要となった。数百人のボランティア、消防隊員、警察官が輸送に協力した。シャトルが街を通過するのを見ようと、大勢の観客が路上で待っていた。エンデバーは現在、最後の飛行資格を取得した外部燃料タンク（ET-94）とともに、サミュエル・オシン航空宇宙センター（カリフォルニア科学センターへの増築が予定されている）が完成するまで、科学センターのサミュエル・オシン・パビリオンで水平方向に展示されている。移動後は、本物の固体ロケットブースターと外部燃料タンクを装備した打ち上げ時の状態で恒久的に展示される。[ 36 ] [ 37 ]

乗員モジュール

外観画像
画像アイコンロックウェル74旅客モジュール ©ロックウェル—ホスト
STS-107中のスペースハブモジュール
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、シャトル ベイのスペースラボ モジュール内の 10 人。

スペースシャトルの応用分野の一つに、乗員の拡張がある。[ 38 ]オービターでは最大8人の乗員が飛行したが、少なくとも10人の乗員を収容できたはずである。[ 38 ]ペイロードベイに追加の乗客を乗せる様々な提案も、1979年には既になされていた。[ 39 ]ロックウェル社による提案の一つは、オービターのペイロードベイに74人の乗客を乗せ、地球軌道上で3日間のサポートを提供することだった。[ 39 ] 64席の小型オービターの場合、1980年代後半のコストは、1回の打ち上げにつき1席あたり約150万ドルとなるだろう。[ 40 ]ロックウェル社の乗客モジュールには2つのデッキがあり、上部に4席、下部に2席あり、幅25インチ（63.5cm）の通路と追加の収納スペースがある。[ 40

もう一つの設計は、スペースハビターションデザインアソシエイツが1983年に提案した、スペースシャトルのペイロードベイに72人の乗客を収容するというものだった。[ 40 ]乗客は6つのセクションに分かれて配置され、打ち上げ時には各セクションに窓と専用の積載ランプが備えられ、打ち上げ時と着陸時には座席の配置が異なっていた。[ 40 ]もう一つの提案は、スペースラボの居住モジュールに基づいており、コックピットエリアに加えてペイロードベイに32席を備えていた。[ 40 ]

STSの商業運用を分析する試みがいくつかあった。[ 41 ] NASAが2011年時点で発表したスペースシャトルの打ち上げ平均費用を1ミッションあたり約4億5000万ドルとすると、[ 42 ]ロックウェルが構想した74席[ 43 ]のモジュールの1席あたりの費用は、通常の乗組員を除いて600万ドル未満となる。一部の乗客モジュールは、トンネル[ 43 ]など、既存の機器と同様のハードウェアを使用していた。これは、スペースハブやスペースラボ にも必要であった。

後継者

30年間の運用期間中、STSスペースシャトルの様々な後継機や代替機が部分的に開発されたが、完成には至らなかった。[ 44 ]

STSを補完または代替する可能性のある将来の宇宙船の例：[ 44 ]

宇宙輸送に向けた取り組みの一つに、1994年にNASAが開始した再使用型打ち上げロケット（RLV）プログラムがある。[ 46 ]これはX-33とX-34の開発につながった。[ 46 ] NASAはX-33の開発に約10億ドルを費やし、2005年までに運用開始することを目指した。[ 46 ] 2000年代初頭のもう一つのプログラムは、次世代打ち上げイニシアチブであるスペース・ローンチ・イニシアチブである。[ 47 ]

スペース・ローンチ・イニシアティブ（OSP）プログラムは2001年に開始され、2002年後半には軌道宇宙飛行機プログラムと次世代打ち上げ技術プログラムの2つのプログラムに発展しました。[ 47 ] OSPは国際宇宙ステーションへのアクセスを提供することを目的としていました。[ 47 ]

シャトルの役割の一部を引き継ぐはずだった他の宇宙船としては、HL-20有人打ち上げシステムや、主にISSから人を降ろすことを目的としたクルー帰還機プログラムのNASA X-38などがありました。X-38は2002年に中止され[ 48 ]、HL-20は1993年に中止されました[ 49 ]。このプログラムには、ステーションクルー帰還代替モジュール（SCRAM）やアシュアードクルー帰還機（ACRV）など、他にもいくつかプログラムがありました[ 50 ]。

2004年の宇宙探査ビジョンによれば、NASAの次の有人計画はアレスIおよびアレスV打ち上げロケットとオリオン宇宙船によるコンステレーション計画となるはずだったが、コンステレーション計画は完全に資金提供を受けることはなく、2010年初頭、オバマ政権は代わりに低軌道への貨物と乗組員の輸送について民間部門に大きく依存する計画を承認するよう議会に要請した。

商業軌道輸送サービス（COTS）プログラムは、ISSにサービスを提供する商業的に運用される無人貨物車両を開発することを目的として2006年に始まりました。[ 51 ]これらの車両の最初のものであるスペースXドラゴン1は2012年に運用を開始し、2番目のオービタルサイエンシズのシグナスは2014年に運用を開始しました。[ 52 ]

商業乗務員開発（CCDev）プログラムは、少なくとも4人の乗組員をISSに送り、180日間ドッキングした後、地球に帰還させることができる商業的に運用される有人宇宙船を製作することを目的として2010年に開始されました。[ 53 ] SpaceXのDragon 2やBoeing CST-100 Starlinerなどのこれらの宇宙船は、2020年頃に運用開始されると予想されていました。[ 54 ] Crew Dragon Demo-2ミッションで、SpaceXのDragon 2は宇宙飛行士をISSに送り、アメリカの有人打ち上げ能力を回復しました。最初の運用SpaceXミッションは、2020年11月15日午後7時27分17秒（東部標準時）に打ち上げられ、4人の宇宙飛行士をISSに運びました。

コンステレーション計画は中止されたものの、非常に類似したアルテミス計画に置き換えられました。オリオン宇宙船は以前の設計から実質的に変更されていません。計画されていたアレスVロケットは、オリオンとその他の必要なハードウェアの両方を打ち上げる予定の、より小型のスペース・ローンチ・システム（SLS）に置き換えられました。 [ 55 ] 2014年12月5日、デルタIVヘビーロケットでオリオン宇宙船の無人試験飛行である探査飛行試験1号（EFT-1）が打ち上げられました。[ 56 ]

アルテミス1号はSLSの初飛行であり、完成したオリオンおよびSLSシステムの試験として打ち上げられた。[ 57 ]ミッション中、無人のオリオンカプセルは地球に帰還する前に、月の周りを57,000キロメートル（31,000海里）の遠い逆行軌道で10日間過ごした。 [ 58 ] このプログラムの最初の有人ミッションであるアルテミス2号は、2024年に4人の宇宙飛行士を打ち上げ、[ 59 ] 8,520キロメートル（4,600海里）の距離から自由帰還させる予定である。 [ 60 ] [ 61 ]アルテミス2号の後、ルナゲートウェイの電力および推進要素と使い捨て月着陸船の3つのコンポーネントが商業打ち上げサービスプロバイダーからの複数回の打ち上げで運ばれる予定である。[ 62 ]アルテミス3号は2025年にSLSブロック1ロケットで打ち上げられる予定で、最小限のゲートウェイと使い捨て着陸機を使用して、同計画初の有人月面着陸を達成する。この飛行は月の南極地域に着陸し、2名の宇宙飛行士が約1週間滞在する予定である。[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]

多くのアルテミス・ミッションでは、スペース・ローンチ・システムの2基の固体ロケット・ブースターのエンジンとケーシング、4基のメイン・エンジン、およびオリオン宇宙船のメイン・エンジンはすべて、以前使用されたスペースシャトルのメイン・エンジン、固体ロケット・ブースター、および軌道操縦システム・エンジンです。これらは、スペースシャトル・プログラムからの再生されたレガシー・エンジンで、1980年代初頭にまで遡るものもあります。たとえば、アルテミス1号には、135回のスペースシャトル・ミッションのうち83回で使用された部品がありました。アルテミス1号からアルテミス4号までは、新しいエンジンを製造する前に、シャトルのメイン・エンジンを再利用します。アルテミス1号からアルテミス3号までは、新しいエンジンを製造する前に、シャトルの固体ロケット・ブースターのエンジンとスチール・ケーシングを再利用します。アルテミス1号からアルテミス6号までは、オリオン・メイン・エンジンは、以前使用されたスペースシャトルのOMSエンジンを6基使用します。[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ]

  • キャンセルされたX-33用のリニアエアロスパイクエンジン
    キャンセルされたX-33用のリニアエアロスパイクエンジン
  • スペースシャトルの後継機の一つであるドラゴン宇宙船が、ISSに貨物を届ける途中の姿が見られる。
    スペースシャトルの後継機の一つであるドラゴン宇宙船が、ISSに貨物を届ける途中の姿が見られる。
  • 2019年12月1日、プラムブルックで撮影されたNASAのアルテミス1ミッション用のオリオン宇宙船
    2019年12月1日、プラムブルックで撮影されたNASAのアルテミス1ミッション用のオリオン宇宙船
  • アルテミス1号のスペース・ローンチ・システム・ロケットのコアステージ
    アルテミス1号のスペース・ローンチ・システム・ロケットのコアステージ
  • スペース・ローンチ・システムのコアステージがミショー施設からステニスへの輸送のために搬出されている
    スペース・ローンチ・システムのコアステージがミショー施設からステニスへの輸送のために搬出されている
  • 国際宇宙ステーションへのドッキング中のボーイングCST-100スターライナー宇宙船
    国際宇宙ステーションへのドッキング中のボーイングCST-100スターライナー宇宙船
  • スペースXのクルードラゴンが国際宇宙ステーションにドッキング中
    スペースXのクルードラゴンが国際宇宙ステーションにドッキング中

資産と移行計画

最終着陸から約30分後のアトランティス

スペースシャトル計画は654以上の施設を占有し、120万点以上の機器を使用し、5,000人以上の従業員を雇用しました。機器の総額は120億ドルを超えました。シャトル関連施設はNASAの保有資産の4分の1以上を占めていました。米国全土で1,200社以上の現役サプライヤーが計画に関わっていました。NASAの移行計画では、計画は2010年まで継続され、移行および退役フェーズは2015年まで続くことになっていました。この期間中、アレス1号、オリオン号、そしてアルタイル月着陸船の開発が予定されていましたが[ 70 ]、これらの計画はその後中止されました。

2010年代の有人宇宙飛行に関する2つの主要なプログラムは、商業乗組員計画とアルテミス計画です。例えば、ケネディ宇宙センターの39A発射施設は、ファルコン・ヘビーとファルコン9の打ち上げに使用されています。

批判

スペースシャトルの部分的な再利用は、初期開発段階における主要な設計要件の一つであった。[ 71 ] : 164 オービターの帰還と再利用を決定づけた技術的決定により、打ち上げ1回あたりのペイロード搭載能力が低下した。当初の意図は、このペイロードの減少を、打ち上げ1回あたりのコスト削減と高い打ち上げ頻度で補うことだった。しかし、スペースシャトルの打ち上げコストは当初の予測よりも高く、NASAが当初予測していた年間24回のミッションは達成されなかった。[ 72 ] [ 28 ] : III–489–490

スペースシャトルはもともと、チャレンジャー号事故以前のミッションでは主に衛星を放出するための打ち上げ機として計画されていました。NASAの価格はコストを下回っており、使い捨て打ち上げ機よりも低く設定されていました。これは、スペースシャトルのミッションの多さが初期の財政的損失を補うという意図があったからです。使い捨て打ち上げ機の改良と、スペースシャトルの商用ペイロードからの移行により、使い捨て打ち上げ機が衛星放出の主な選択肢となりました。[ 28 ] : III–109–112 スペースシャトルの主要顧客は、スパイ衛星を担当する国家偵察局（NRO）でした。NROとの関係は1993年まで機密扱いであり、NROのペイロード要件に関する秘密裏の検討は、プログラムの透明性を欠くことにつながっていました。チャレンジャー号事故を受けて中止されたシャトル・セントール計画は、宇宙船の運用能力を限界まで押し上げる可能性がありました。[ 73 ]

チャレンジャー号とコロンビア号の致命的な事故は、スペースシャトルの安全上のリスクが乗組員の死亡につながり得ることを如実に示しました。オービターのスペースプレーン設計は、アボートの選択肢を限定していました。アボートのシナリオでは、アポロ号やソユーズ号の宇宙カプセルではアボート脱出オプションが用意されていましたが、オービターの滑走路への制御飛行、または乗組員が個別に脱出する必要がありました。[ 74 ] NASAの技術者や経営陣が宣伝した初期の安全分析では、乗組員の死亡につながる壊滅的な故障の発生確率は、打ち上げ100回に1回から10万回に1回という極めて稀なケースまで予測されていました。[ 75 ] [ 76 ] 2度のスペースシャトルミッションの失敗を受けて、初期のミッションのリスクが再評価され、機体と乗組員の壊滅的な損失の確率は9分の1と非常に高いことが判明した。[ 77 ] NASAの経営陣は、ミッション成功率の向上と引き換えに乗組員へのリスク増大を受け入れたとして、後に批判された。チャレンジャー号とコロンビア号の報告書はどちらも、NASAの文化がミッションの潜在的リスクを客観的に評価しなかったために乗組員の安全を確保できなかったと説明している。[ 76 ] [ 78 ] : 195–203

支援車両

スペースシャトル計画の支援には、主に地上輸送車両をはじめとする他の多くの車両が使用されました。

ビデオリソース

  • スペース シャトル: 概要(1980) NASA公式プロモーション フィルム リール。
  • 注目すべき飛行機械(1981) NASA スペース シャトル情報フィルム リール。
  • スペースシャトル: ロックウェル インターナショナル スペース部門(1975) 自動車メーカーのロックウェル インターナショナルによるプロモーション フィルム リール。
  • スペースシャトル: 未来へのミッション(1980) NASA 公式プロモーションフィルム リール。
  • 星を創る（1980）NASA 公式情報フィルム リール。
  • シャトルパワー（1980）NASA公式情報フィルムリール。

参照

参考文献

脚注

  1. ^このプログラムは、壊滅的な失敗の後、1986年から1988年の間と2003年から2005年の間中断されました。
  2. ^ソ連のスペースシャトル「ブラン」は非常に似ており、同じ機能を持つように設計されていたが、キャンセルされる前に無人宇宙飛行を1回しか行わなかった。

引用

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ウィキメディア・コモンズには、スペースシャトル計画に関連するメディアがあります。
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