スペースシャトルのバックアップ(No.11)

【スペースシャトル】(すぺーすしゃとる)

Space Shuttle.

アメリカ航空宇宙局（NASA）が1960年代に再利用が可能な宇宙船についての構想を立て、1972年に計画をスタートさせたことに端を発する、総重量の約90%が再利用が可能な往還機。

1977年にEnterprise(エンタープライズ)号による滑空試験を開始し、1981年4月12日にColumbia(コロンビア)号（STS-1）を打ち上げたことにより、本格的なシャトルミッションをスタートさせた。

外形はオービター1機、固体燃料を噴射するロケットブースター2基、外部燃料タンク1基で構成されており、オービターは100回、ブースター?は10～20回程度再利用ができるよう設計されている。（外部燃料タンクは切り離しの際、大気圏?で燃え尽きてしまうため、使い捨てとなる）
オービターは大気圏?へ突入し、グライダー?のように滑空して着陸することができる。

これまでに実験機のエンタープライズを始め、コロンビア、Challenger(チャレンジャー)、Atlantis(アトランティス)、Discovery(ディスカバリー)、Endeavour(エンデバー)の、オービター6機（実験機1機＋実用機5機）が建造された。このうちコロンビア号とチャレンジャー号の2機が事故で失われ、後者の代替としてエンデバー号が建造された(さらにほとんどのケースでカウントされないが地上実物大模型のパスファインダー号も存在する)。

したがって、現在宇宙への打ち上げが可能なオービターはアトランティス、ディスカバリー、エンデバーの3機のみとなっている。
（エンデバー号の完成後、オービターの製造ラインが閉鎖されたため、新規で現行のオービターを建造することは不可能となっている）
2003年2月1日にコロンビア号（STS-107）の空中分解事故が発生して以来、スペースシャトルの打ち上げが中断されていたが、2005年7月26日、ディスカバリー号（STS-114）で打ち上げを再開した。（http://sts-114.jaxa.jp/参照）

現在運用中のスペースシャトルは2010年頃に退役すると表明されており、後継機としてロッキード・マーチン社の考案するX-33?VentureStar(ベンチャースター)を始めとした数種類の機体が提案されたが、技術的な問題から開発費が高騰し、挫折した。

オービターは1960年代からボーイング社、マクダネル・ダグラス社、ロッキード社、マーチン・マリエッタ?社、ロックウェル・インターナショナル?社など航空機メーカー数社が様々な機体案を提案しており、初期の案ではオービターだけでなくブースター?も有人で操縦し、再利用を可能とする設計にされていたが採用には至らず、最終的にロックウェル・インターナショナル?社がオービターの製造を請け負うこととなった。
着陸したオービターは自力で離陸することができないため、ケネディ宇宙センター以外に着陸した場合はボーイング747を改造した専用の輸送機（Space Shuttle Carrier Aircraft＝SCA）に載せ、ケネディ宇宙センターへ空輸される。
(このコストをかけたくないので近年は一日着陸を延期してもケネディ宇宙センターに着陸させる方針を採っている)

オービタ：
全長37.2m　全高17.2m　全幅23.8m　重量78～79t　推力170t(大気圏?)213t(真空)
スペースシャトルの核となる部分。大気圏?への再突入が可能。主に前部の乗員室(クルーの生活場所)、中央の貨物室、後部のメインエンジンや軌道制御ロケット等の飛行制御部からなる。

外部燃料タンク(ET)：
全長47.0m　直径8.4m　自重35t　推進剤720t
オービタのエンジン用推進剤、液体酸素・液体水素が入っている。打上げ9分後(高度約150km・約29,000km/h）で切り離され、唯一再利用されない部分。
発射台上でオービタとロケットブースタを繋ぐ役割も果たす。

固体ロケットブースタ(SRB):
全長45.5m　直径3.7m　自重88t 推進剤502t 推力1200t 推力偏向装置?付
外部燃料タンクに2本取り付けられる。打上げ2分後(高度約45km・4,800km/h)で切り離される。落下後回収され、再利用される。
発射台上ではボルトで固定され、発射の瞬間までスペースシャトル全体を支えている。

重量から見てわかるが、他の宇宙ロケットと同じように、約80tのオービタを宇宙まで飛ばすために推進剤1700t・合計推力2600t程度を費やす。

※スペースシャトルの事故

・チャレンジャー号（STS-51L）の事故
1986年1月28日にチャレンジャー号（STS-51L）が打ち上げの上昇中に固体ロケットブースターの故障が引き金となって爆発を起こし、乗員全員が死亡する事故が起こった。（チャレンジャー号はコロンビア号に続いて運用が開始された［もともとは地上強度試験用にコロンビアより前に製造された機体で改装され2機目の宇宙飛行用オービターとなった機体だった］2機目のオービターであった）
また、乗員には民間人から選ばれた教師も搭乗していたことでも注目された。
原因はロケットブースターのつなぎ目からガスが漏れないようにするリング（Ｏリング）が低温で硬くなったため隙間ができ、そこからガスが漏れ、ブースターを固定するステーが溶解、そして不安定になったブースターが燃料タンクに突き刺さり爆発、その爆風がオービターの空力破壊を招いたものと考えられた。
当日の打ち上げ延期を求める現場の声もあったが、それを無視したNASAの管理体制を問題視された。
またこの事故の教訓から大気圏内の事故を想定した緊急脱出装置が装備されることとなった(シャトルは打ち上げ時と大気圏突入時は事故を想定していなかった)

　参考リンク
　エンタープライズ号の滑空試験を捉えた写真
　http://www.dfrc.nasa.gov/Gallery/Photo/ALT/index.html

　NASAのホームページ内にあるチャレンジャー号の事故に関する内容
　http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/sts51l.html
　http://www-pao.ksc.nasa.gov/kscpao/shuttle/missions/51-l/mission-51-l.html

・コロンビア号（STS-107）の事故
2003年2月1日にはコロンビア号（STS-107）が大気圏?へ突入する際、損傷した主翼から空中分解を起こし、乗員全員が死亡する事故が起こった。
直接の原因は発射の途中に外部燃料タンクから脱落した断熱材の破片が衝突したことで左主翼の強化カーボン製のパネルを破壊したためと考えられ、大気圏?へ突入する際、そこから高温のプラズマが侵入し、左翼の構造材を溶かして強度を低下させ空中分解を起こしたと考えられている。

　参考リンク
　コロンビア事故最終報告書非公式日本語版
　http://www.lizard-tail.com/isana/final_report/index.html

　関連リンク
　JAXAスペースシャトル解説
　http://iss.sfo.jaxa.jp/shuttle/index.html

関連　オービターエンタープライズ NASA ブラン

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