宇宙打ち上げシステムはどのように機能するか

2011 年 9 月 14 日、 NASA は、地球の重力に対抗するために史上最も強力なロケットを建設し、打ち上げる計画を発表しました。さまざまな形で、この爆破巨大企業は、近い将来、アメリカの宇宙計画の原動力となるでしょう。

2011 年 7 月に最後のミッションを飛行した米国のスペースシャトル計画と、2010 年 2 月に中止された死産の後継であるコンステレーション計画の灰の中から立ち上がったスペース ローンチ システム( SLS ) は、両方の特性を継承します。先人たち。その技術的系譜は、家系図のさらに下の方にもあり、40 年以上前にアメリカ人を月に向けて打ち上げた元ヘビー級チャンピオン、サターン V の主力製品にまで及びます。

この計画では、実証済みのロケットのノウハウと最先端の技術と材料で構成される打ち上げロケットが約束されています。モジュール性を少し取り入れることで、ミッションプランナーは個々の SLS ビルドをさまざまなミッションの要求に合わせて調整できるようになり、NASA によれば、そのミッションは地球近傍のミルク採取から火星探査、さらにはその先まで多岐にわたります。

単一のシステムに要求するのは大変なことのように聞こえるかもしれませんが、それはあなただけではありません。 SLS は、非常に多くのマスターにさまざまな方法で奉仕することを議会から義務付けられているため、歌ったり、踊ったり、おまけにおいしいワッフルを作ったりする必要がないのは不思議です。この非常に広範なビジョンと、システムの設計を推進する根本的な政治的取引とが組み合わされて、批評家はSLSがそもそも成功するのかどうか疑問視するようになりました。

この記事では、この新しい重量物リフターの内部を覗いてみましょう。また、SLS が不死鳥ではなく七面鳥であると考える人がいる理由についても見ていきます。

ボンネットの下で

2017 年の月周回無人試験飛行が目標となっている最初の宇宙発射システム (SLS) は、高さ 320 フィート (97.5 メートル)、重量 550 万ポンド (250 万キログラム) になります。スペースシャトル プログラムから引き継がれた 3 基のスペースシャトル メイン エンジン( SSME ) と 2 基の固体ロケット ブースター(SRB) は、ロケットの下段、段間、および 6 基のロケットを推進するのに必要な 840 万ポンド (380 万キログラム) のリフトオフ推力を提供します。 -人オリオン多目的乗組員車両( MPCV ) で宇宙へ。自由の女神よりも高く、フル装備の 747 を 24 機分も重く、機関車 13,400 台分に相当する馬力を発揮するチューブを想像してみると、イメージがつかみ始めるでしょう。

建設時には、SLS はさらに 80 フィート (24 メートル) そびえ立ち、さらに 100 万ポンド (450,000 キログラム) の重さになります。最下段には追加の RS-25 エンジンが 2 基搭載され、新しい上段にはアポロのサターン V を歴史に押し込んだロケット エンジンの最新バージョンである J-2X が搭載されます。このより背が高く、より頑丈な SLS は、固体または液体燃料を燃焼させる可能性のあるロケットブースターを備えています。これらのリフターは合計で 100 万ポンド (450,000 キログラム) の追加推力を生み出し、これは 130 トン (286,000 ポンド) の貨物吊り上げ能力に相当します。 これは最初に建設される SLS のほぼ 2 倍であり、貨物の吊り上げ能力は 109 パーセントになります。サターン V のリフト能力。余分な荷物をすべて運ぶには、余分なトランク スペースが必要になるため、インターステージの代わりに後期モデルSLS は、9 台のスクールバスを輸送できる十分な広さになります。

設計上、SLS はその運用期間を通じてコン​​ポーネントや機器の変更が行われます。これは、ミッションの要件に応じて再構成可能なモジュール式の多目的宇宙船として考えられていたためでもありますが、 NASAが最初はシャトルのベンダーに依存し、再利用可能な SSME やSRB。その後、それらは使い捨てエンジンと、もともとコンステレーション計画用に設計された 5 段ブースターロケットに置き換えられる予定です。

NASAは、主に国際宇宙ステーションにサービスを提供するために、SLSの初期の小型バージョンを使用して貨物と宇宙飛行士を地球低軌道に運ぶことを計画しています。後の構成では、小惑星帯や火星へのミッションを含む、地球軌道を超えた宇宙へのミッションがサポートされる可能性があります。

印象的な？それは間違いありませんが、次のセクションで説明するように、政治と数十億ドルの宇宙船に関しては、悪魔は細部に宿ります。

上院発射システム?

かつて誰かがラクダを委員会によって設計された馬だと表現しました。スペース・ローンチ・システムは、議会が定めた仕様に従ってNASAが設計したラクダで、脚はカリフォルニア州カノガパークから採取されます。ユタ州ブリガムシティ、アラバマ州ハンツビル、フロリダ州タイタスビルから枯れる。そしてニューオーリンズから来たこぶと頭。

これにより、多くの選挙区に多くの仕事が与えられることになるが、それで最高の宇宙船が作れるのだろうか？

当初から、SLS はスター選手への手段であると同時に、政治的なサッカーでもありました。 2010年2月にオバマ政権がコンステレーション・プログラムを中止し、5年間は代替しないと発表して以来、ホワイトハウスと国会議事堂の間で時計の針が争奪戦を続けている。結局、議会の電撃戦は政権にとってはやり過ぎであることが判明し、最初は防腐剤からオリオン乗組員カプセルを取り出すことに同意し、次にアレスにインスピレーションを得た模造品をリフト車両として使用することを提案することで、計画は失敗した。

また、プレッシャーはそこで終わりませんでした。議会議員は単に政府機関の目標と資金を承認するだけでなく、さらに踏み込んで、どのような種類の車両を設計するか、さらにはどの部品やベンダーを使用するかについて NASA に指示しました。さらに、彼らの要件には、入札プロセスなしで契約と請負業者を維持することさえ含まれていました。テキサス州共和党で米上院商業科学運輸委員会の幹部であるケイ・ベイリー・ハッチソン上院議員と、フロリダ州民主党で商務委員会科学宇宙小委員会委員長のビル・ネルソン上院議員がこのプロセスで影響力のある役割を果たした。そしてNASAに速やかに従うよう圧力をかけた。 NASA のミッションコントロールはテキサス州ヒューストンにあり、フロリダには NASA の打ち上げ施設があります。

このプロジェクトにおけるこの権威ある組織の重力を考えると、その嘲笑的なニックネームである「上院発射システム」は避けられなかった。

一部の批評家は、この新しいプログラムを宇宙服を着た雇用維持計画と特徴付けている。彼らは、ハンツビルに本拠を置く企業２社が業務を開始した後、地元のアラバマ州にマーシャル宇宙飛行センターがあるNASA歳出委員会の上級委員であるリチャード・シェルビー上院議員が、固体ロケットブースター契約の競争入札の呼びかけをどのように覆したのかを指摘している。競争力のある SRB 設計について [出典: ]。

宇宙発射システムの擁護者たちは、それが堅牢で多用途の設計であると主張している。さらに生ぬるい評論家たちは、アメリカが宇宙開発に手を出し続けていることに安堵の念を表明し、既存の人員や技術を計画に利用することに対して熱意を示さないが、それによってコストが抑えられると主張する人もいる。

これに対して批評家らは、コンサルティング会社ブーズ・アレン・ハミルトンの報告書を引用し、長年の年功序列と未払い手当を備えた従来の労働力を維持することは、実際には新規労働者を雇用するよりもコストがかかると指摘している。同報告書はまた、NASAの現在の予算データは、短期計画には十分ではあるが、プロジェクトの長期的な財政需要をほとんど予測せず、NASAが今後6年間で180億ドルを投じると予想されるプログラムに暗雲を投げかけていることも明らかにした[出典:チャン]。

次のセクションで説明するように、このプログラムには明確に定義されたミッションやタイムラインが欠如しており、その一斉射撃に弾薬を与えただけでした。

大躍進…後退？

宇宙発射システム（SLS）の最終的な運命を予測するにはまだ時期尚早ですが、それでも一部の解説者や政治家がこの計画の破滅を予言するのを止めてはいません。彼らは、SLSは以前のコンステレーションと同様、明るく短期間に輝き、予算から数十億ドルを吸い上げ、その後蓄積された大量のコスト超過、ずさんな計画、横行する政治的駆け引きで崩壊するだろうと主張している。

懸念の主な理由は、確固たる計画の欠如にあります。現在、初期のSLSは地球近傍周回飛行を予定している。その後のミッションは、小惑星、火星ミッション、および「深宇宙」探査をターゲットとしていると漠然と説明されている。しかし、詳細は依然として大まかであり、これらの異なるミッションプロファイルを達成するための明確な計画は策定されていません。また、論理的な一連の研究開発ステップでそれらを結び付ける方法についての青写真もありません。

批評家はさらに、設計仕様が依然として非常に流動的な状態にあり、ミッションのスケジュールを危険にさらしていると主張している。たとえば、シャトルエンジンとブースターの再利用の要件は、初期のSLSミッションでは打ち上げにシャトルのような条件、構造、機器、設計が必要となることを意味し、シャトルプログラムの予備がなくなった後に実装される、後のミッションに必要な打ち上げ条件と矛盾する可能性がある。新しいデザインに置き換えられます。

言い換えれば、プログラムの初期の進歩は間違った方向に進む可能性があります。

それからミッションもあります。アメリカの宇宙飛行士が国際宇宙ステーション（ISS）に「ロシア人に同乗」するために1座席当たり数千万ドルを費やさなければならないことに躊躇する人もいるが、特に最近の打ち上げ問題を考慮すると、SLSの方が優れているとは言えないかもしれない。代替 。民間企業は、ISS にサービスを提供できる地球近傍軌道船の開発を順調に進めています。 NASA はその開発に資金を提供しています。評論家らは、これらの船は一度活動すると年に数回航行することになるが、SLSは仮に進水しても年に1～2回になると予測されていると指摘している。実際、2011年9月13日、カリフォルニア州のダナ・ローラバッカー下院議員はNASAに対し、商業ロケットを支援するために軌道上に燃料貯蔵所を駐留させるというSLSの代替計画を評価するよう指示した。

地球近傍でのミッションが宙に浮いているため、SLSは小惑星か火星へのミッションを遂行することになるが、どちらも長期的な政治的裏付けは不透明だ。たとえこの計画がそのようなミッションを実現するために必要な長い年月と政治的論争を乗り切ることができると仮定しても、疑問は依然として残る：そのようなプロジェクトはより焦点を絞った計画、または複数の計画によってよりよく機能しただろうか？

料理人が多すぎて、議会や行政の気まぐれな支援があり、現在実際のミッションが計画されておらず、資金も提供されていない状況で、NASA は宇宙発射システムを成功させることができるでしょうか?そうでない場合、アメリカの宇宙計画は再び誤ったスタートに耐えることができるでしょうか?時間が経てばわかるでしょう。

今のところ、40年以上にわたる宇宙工学のノウハウの継続性が失われることはなく、米国が宇宙における役割を完全に放棄していないことを知ることは、宇宙愛好家にとって安心することだ。