ジェミニ宇宙船の仕組み

最初のアメリカ人宇宙飛行士を宇宙に打ち上げたNASA のマーキュリー計画と、人類を月に着陸させたアポロ計画の間には、ジェミニ計画がありました。 1961 年 5 月 5 日、アラン B. シェパード ジュニアは宇宙に行った最初のアメリカ人になりました。 20日後、ジョン・F・ケネディ大統領は議会で演説し、10年以内に人類を月に着陸させるという目標を発表した。

NASA がマーキュリー計画から到達するまでには長い道のりがありました。マーキュリー宇宙船は宇宙飛行士 1 人しか乗せることができず、能力も限られていました。 NASA は準軌道飛行および軌道飛行用に宇宙船を設計しました。最長の水星ミッションは 1 日半未満で終わりました。 NASAが月に旅行するには、1週間以上宇宙に滞在できる宇宙船を作らなければなりません。

それに加えて、月への往復の複雑な旅には複数のパイロットが必要になります。アポロ宇宙船は水星探査機よりもはるかに大きくする必要がある。 NASA のエンジニアはいくつかの計算を行った結果、宇宙船を他の構造物とドッキングできる方法を見つけることがより合理的であると判断しました。そうすれば、宇宙船の一部が残りの部分から切り離され、月面に着陸し、月から月周回軌道に打ち上げられ、宇宙船の残りの部分とランデブーしてドッキングすることができます。

NASA の科学者たちは、水星とアポロの間にまたがるプロジェクトを作成する必要があると判断しました。彼らは人間が長期にわたる宇宙旅行にどのように対処するかをテストする必要がありました。宇宙船は宇宙内の別の物体とドッキングできなければなりません。新しいカプセルには、マーキュリー宇宙船よりも高い操縦性も必要でした。技術者らはマーキュリーカプセルをベースに設計を進めたが、2人の宇宙飛行士が一緒に旅行できるようにカプセルを大型化した。 NASAの職員が双子座にちなんで「ジェミニ」という名前を思いついた。

ジェミニ計画で何が起こったのでしょうか?なぜドッキング操作がそれほど重要だったのでしょうか?読み続けて調べてください。 足足

プロジェクト・ジェミニの概要

ジェミニ計画には 12 回の飛行が含まれ、そのうち 2 回は無人でした。 NASAはこれらの飛行を、長期にわたる宇宙旅行が人間に及ぼす影響をテストすることを意図していました。船外活動はジェミニのいくつかのミッションの重要な部分となったため、NASA は宇宙服の設計の改善に多くの時間と労力を費やしました。初期のバージョンのスーツは、緊急時のバックアップ システムとしてのみ使用されていました。そのため、柔軟性や快適さはあまりありませんでした。

ジェミニ計画の宇宙飛行士は全員無事に地球に帰還した。ジェミニのミッションには次のものが含まれます。

ジェミニ計画の打ち上げロケットはどのようなものだったのでしょうか?次のページでご確認ください。

タイタンロケット

マーキュリー計画中、 NASA は2 つの異なる打ち上げロケット、すなわち準軌道飛行用のレッドストーン打ち上げロケットと軌道飛行用のアトラス打ち上げロケットに依存しました。ジェミニ カプセルはマーキュリー カプセルより大きくて重いため、NASA はより強力な打ち上げロケットを見つける必要がありました。

いくつかの候補を検討した結果、NASA はマーティン・マリエッタ (今日、この会社はロッキード・マーティンとして知られています) 製の改良された大陸間弾道ミサイル( ICBM ) を使用することを決定しました。それはタイタン II ICBMと呼ばれました。

Titan II と Gemini カプセルは合わせて高さ 108 フィート (33 メートル) でした。タイタン II は、ヒドラジンと非対称足ジメチルヒドラジンの一種であるアエロジン 50 を燃料として使用しました。酸化剤（燃料を燃焼させる薬剤）には四酸化窒素を使用しました。酸化剤とヒドラジンは高分子物質であり、この 2 つを混合すると発火します。

Titan II には 2 つのセクション、つまりステージがあり、打ち上げの特定の時点で分離されました。ファーストステージはタイタン２－１、セカンドステージはタイタン２－２でした。タイタン 2-1 にはエアロジェット LR-87-7ロケット エンジンが2 基搭載されており、推力は 430,000 ポンド (1,913,500 ニュートン) でした。タイタン 2-2 にはエアロジェット LR-91-7 ロケット エンジンが 1 基搭載されていました。最大 100,000 ポンド (445,000 ニュートン) の推力を提供できます。

打ち上げの直前に、NASA はタイタン II ロケットの第 1 段で燃料と酸化剤を混合します。混合すると燃料が発火し、車両とジェミニのカプセルは大気圏に突入した。約2分半後、タイタン2-1は燃料を消費して停止した。そのとき、タイタン 2-2 エンジンが点火し、第 1 段が車両の残りの部分から分離して海に突入します。軌道上に到達すると、ジェミニのカプセルは第 2 段を投棄しました。

NASA は、打ち上げロケットとして機能するように Titan II を大幅に改造しました。エンジニアは、打ち上げ前または打ち上げ中に何か問題が発生した場合に乗組員に警告する故障検出システムを追加しました。また、ロケットの電気システムと油圧システムも強化され、主要システムが故障した場合に備えてバックアップが提供されました。その他の変更には、NASA が打ち上げ中にロケットの飛行を追跡できるように監視装置を追加することが含まれていました。

タイタン II は地球に帰還するように設計されていませんでしたが、燃料をすべて使い果たした後でも引き続き使用できました。それは、宇宙飛行士たちが使用済みのタイタン2-2ステージで編隊飛行を練習し、宇宙でジェミニカプセルを操縦する貴重な経験を積んだからだ。

では、何がジェミニカプセルを動かしたのでしょうか？読み続けて調べてください。

ジェミニカプセル

マーキュリーのカプセルには宇宙飛行士が 1 人しか乗れないため、 NASA は2 人の乗組員を宇宙に送り出すために、より大型の宇宙船を設計する必要がありました。カプセル設計の多くはマーキュリー宇宙船に基づいていますが、サイズは 2 倍にはなりませんでした。その代わりに、NASA のエンジニアは内部スペースを約 50% 増加させました。そのため、中に座っている宇宙飛行士にとっては少々窮屈な感じがしました。さらに、宇宙飛行士たちは立ち上がってカプセル内を動き回ることができず、座席に閉じ込められていました。

カプセルは円錐形で、高さは 18.6 フィート (5.67 メートル) でした。カプセルの底部の直径は幅 10 フィート (3.05 メートル) でした。重さは8,490ポンド（3,851キログラム）と重かった。

この状況の唯一の例外は、宇宙飛行士が船外活動をするときでした。その時、両宇宙飛行士は宇宙服に圧力をかけた。人は乗り物から出るために椅子の上のハッチを開けます（マーキュリーのカプセルとは異なり、ジェミニ宇宙船にはハッチが 2 つありました）。カプセルの外に出ると、乗組員が船内に留まって船を操縦している間、彼は足を伸ばすことができました。

NASA は、マーキュリー カプセルの大型バージョンを作成するだけでは不十分でした。マーキュリーの宇宙での機動性は非常に限られており、ジェミニは別の乗り物とドッキングできる必要がありました。この目的のために、エンジニアは 8 つのスラスター(小型ロケット エンジン) を含む逆行セクションを構築し、設置しました。このセクションはジェミニカプセルの底部に取り付けられています。このセクションには、スラスターを収容するほかに、飲料水のタンク、酸素タンク、冷却剤ポンプ システム、燃料タンク、電力システム、通信システムも含まれていました。逆行部分は再突入までジェミニ宇宙船に残り、再突入後に宇宙船はその部分を宇宙に投棄した。

ジェミニ V より前は、ジェミニ宇宙船は電力を供給するためにバッテリーを使用していました。ジェミニ V は、発電に燃料電池を使用した最初の宇宙船です。燃料電池は水素と酸素を使用して電気を生成します。燃料電池システムの利点の 1 つは、発電の副産物として水が得られることです。その後、NASA はアポロ宇宙船で、燃料電池で生成された水を回収して飲料水として使用できるシステムを開発しました。

カプセル内では、宇宙飛行士の視界は 2 つの窓といくつかのディスプレイとコントロール パネルで構成されていました。宇宙船のコンピューターはさまざまなセンサーから収集したデータを分析し、ミッション目標を達成するために必要な正しい軌道と出力を計算しました。カプセルには、宇宙船のレーダーシステム、再突入および姿勢制御システム、パラシュート着陸システムも含まれていました。宇宙飛行士は軌道上でジェミニ宇宙船を操縦することができましたが、コンピュータ システムは適切なシステムに直接コマンドを送信することで多くの操縦を制御していました。

NASA は、宇宙にいる間に他の構造物とドッキングできるようにジェミニ カプセルを設計しました。彼らはドッキング船として何を使用しましたか?読み続けて調べてください。

ジェミニ宇宙船のドッキング

宇宙でドッキング操作を練習するために、 NASA はジェミニ カプセルにドッキングできる構造を提供する必要がありました。解決策は、アジェナの第 2ロケット段を改造することでした。通常、アジェナは宇宙船の打ち上げロケットの一部として機能します。 NASAはドッキング船にもなるように改造した。技術者らはロケットステージの上端にフィットするドッキングカラーを設計し、ロケットエンジンが停止後に再始動できるように改造した。

NASA は、アトラス ロケットを第 1 段として使用し、新たにジェミニ アジェナ ターゲット ビークル( GATV ) と名付けられたロケットを軌道上に打ち上げました。 NASAの地上管制は無線制御コンピュータシステムを使用して、アジェナを適切な軌道と位置に操作し、ジェミニカプセルからのドッキングを待つことができた。

GATV にはモデル 8247 ロケット エンジンがジンバルに取り付けられていたため、さまざまな方向に傾けることができました。 NASA はロケット エンジンを傾けることで、船がどの方向に移動するかを制御できました。燃料として非対称ジメチルヒドラジン( UDMH ) を使用し、酸化剤として赤色発煙硝酸( IRFNA ) を抑制しました。

ジェミニカプセルとドッキングすると、宇宙飛行士はGATVのエンジンを使用して追加の推力を提供し、より高い軌道に移動することができます。 2 台の車両が連携すると、地表から4,000 マイル以内の放射線領域であるヴァン アレン ベルトの端まで移動できる可能性があります 。

足NASAは、GATVのドッキングカラーをジェミニカプセルの端にぴったりフィットしてラッチできるように設計しました。 NASAと宇宙飛行士は2つの船を同じ軌道面に並べると、端がGATVのドッキングカラーに入るようにジェミニ宇宙船を慎重に操縦した。ドッキングすると、宇宙飛行士はGemini-ATV ステータス パネル( ASP ) で GATV のシステムをチェックできます。

GATV とのドッキングに初めて成功した宇宙船は、1966 年 3 月のジェミニ VIII で、その期間は 30 分間でした。 1966 年 7 月、ジェミニ X はミッション中に 2 つの異なる GATV とドッキングしました。この成功は、NASA がジェミニ計画の最も重要なミッション目標を達成したことを意味しました。それはまた、10年代が終わる前に人類を月に着陸させることが実現可能であることを意味した。アポロ計画は予定通りに進む可能性がある。

NASAは当初ジェミニを固い地面に着陸させるつもりだったが、後に水面のみに着陸することを決定した。何が彼らの考えを変えたのでしょうか？次のセクションで調べてください。

双子座再突入

ジェミニ計画の初期計画段階で、 NASA はカプセルを陸上に着陸できるように設計する可能性を検討しました。水銀カプセルは水中にのみ安全に着陸できます。陸上への着陸を可能にするために、NASA は固定翼または格納翼を備えた宇宙船を設計し、宇宙船をパラグライダーに変えようとしました。エンジニアはこの目標に向けてある程度の進歩を遂げましたが、パラグライダーの翼は効果を発揮できるほど速く展開することはありませんでした。 NASA は最終的に 1964 年にこのアイデアを廃止しました。

当初は残念だったが、着水システムへの切り替えはおそらく最善だった。ジェミニの初期の飛行では、宇宙飛行士が再突入中の宇宙船の操縦の多くを手動で制御していました。最善の努力にもかかわらず、彼らは通常、目標の着陸ゾーンから何マイルも離れたところに着陸しました。自動再突入に探査機のコンピューターシステムを利用したジェミニ11号でさえ、予定されていた着陸ゾーンから2.65海里（4.9キロメートル）離れたところに着陸した。太平洋の真ん中にある海域は別の海域とよく似ていますが、陸地の特定の部分に安全に着水するには非常に高い精度が必要です。

再突入の直前に、ジェミニカプセルは逆行部分を投棄し、乗組員を乗せた円錐形の宇宙船だけを残すことになる。ほとんどの場合、宇宙飛行士はカプセルの制御装置を使用して、大きくて鈍い端が地球に向くようにカプセルを操作しました。ここは NASA がジェミニの熱シールドを設置した場所です。

ジェミニのカプセルの先端にはパラシュート システムが含まれていました。小型爆発物がパラシュートを展開させ、カプセルの降下を遅らせるのに役立った。その後、カプセルは海で大きな水しぶきを上げ、救助船が車両と宇宙飛行士を回収できるまで浮遊することになる。

皮肉屋は、NASAがジェミニ宇宙船を開発した主な動機は、マーキュリー計画からアポロ計画までの数年間、宇宙探査を世間の注目を集めることにあったと言うかもしれない。それが影響した可能性もありますが、NASA はプロジェクト ジェミニを利用して重要な情報を収集し、宇宙で車両がドッキングできることを証明しました。この経験がなければ、NASA がケネディのビジョンを達成できたかどうかは疑わしい。

宇宙探査やその他のトピックについて詳しく知りたい場合は、次のページのリンクにアクセスしてください。