スペース・ローンチ・システム

スペース・ローンチ・システムとは、アメリカ航空宇宙局  により開発・運用されている、スペースシャトルから派生した大型打ち上げロケットである。これは取り消されたコンステレーション計画に続くもので、また退役したスペースシャトルを代替するものである。

SLSは、小惑星やラグランジュ点、また月と火星のように、地球近傍が対象となる目的地へ宇宙飛行士と装置を輸送するものである。もし必要であれば、SLSは国際宇宙ステーション  への旅行の助けとなる可能性がある。またSLS計画は、多目的有人機を配備するNASAのオリオン計画と統合された。SLSは、打ち上げの施設および地上での操作に際して、フロリダに設けられたNASAのケネディ宇宙センターを使用するものとされている。月軌道プラットフォームゲートウェイ建設に利用される。

1. 設計と開発
--------

2010年NASA認可法案では、アレスIとアレスV型の機体設計を、有人用と貨物用とに使用できる単一の打ち上げ機へ変容させることを想定していた。これは時が過ぎるにつれてより強力なものへとアップグレードされることになっている。この時点での計画は以下の通りであった。上段部分を除去した第1段部分の当初の能力は、70tから100tを地球の低軌道に送り込み、低軌道より彼方への任務に備えるものとなる。地球離脱ステージを上段に搭載し、5基にエンジンを増加した場合の打ち上げ能力の総量は130tに達しており、これは今までに作られた中でも最も強力なロケットになる。

2011年9月14日、NASAは新規打ち上げシステム用に選ばれた設計案を公表し、これは当局の宇宙飛行士を、従来に増して宇宙の遠い場所へ運ぶことができ、また将来におけるアメリカ人の宇宙探査活動のための基礎を提供すると明言した。この発表以来、打ち上げ機には4つの型式が出現した。ブロック0、I、IA、そしてIIである。各形態には異なる第1段、ブースター、そして第2段が利用される。少数の機器にはスペースシャトルで開発された装置が直接受け継がれており、また他のものはSLS用として特別に開発された。後期の型式では5機のRS-25Eエンジンと強化されたブースターを採用し、また直径8.4mの第2段ステージには3機のJ-2Xエンジンが用いられた。 5m級のフェアリングは10mもしくはそれ以上の長さを持ち、深宇宙任務のための重量級搭載物を収容できると考えられている。最初のブロックIの2段型では70,000kgから77,000kgの打ち上げ能力を有し、また提案にあるブロックIIの最後期型は、サターンV型ロケットの原型機と同様の打ち上げ能力および全高を持つ。2011年11月、NASAは風洞試験のための5種のロケット形態を選出し、3種の低軌道級を描いた。70t、95t、そして140t級である。

2011年5月24日、NASAはコンステレーション計画で行われていたオリオン宇宙船の開発が、多目的有人機として続行されると公表した。

1.1. 第1段
--------

SLSの第1段はすべての機体形態で共通のものであり、基本的には改修されたスペースシャトル外部燃料タンクの後方区画にロケット主推進システムを収容して構成している。また頂部は段と段の間の構造物を受け入れるために換装される。この段では使用される形態に従い、様々な数と型式のRS-25エンジンが利用される。

ブロックI 延長された第1段に4機のRS-25Dエンジンを搭載する。 ブロックIB 延長された第1段に4機のRS-25D/Eエンジンを搭載する。 ブロックIAおよびII 延長された第1段に5機のRS-25Eエンジンを搭載する。ブロック0として第1段に延長が施されず3機のRS-25Dエンジンを搭載する型式が当初計画された。

1.2. ブースター
----------

第1段に搭載されたエンジンが発生する出力に加えて、第1段ロケットで飛行する最初の2分間のために、2基のブースターロケットが第1段ロケットの両側面へ追加装備される。初期の形態のSLSでは改修型のスペースシャトル固体燃料補助ロケットを使用し、この形態では各々4セグメントから5セグメントと決定されている。これらのブースターは回収されるものではなく、飛行軌道に沿って大西洋に沈むものとされている。ブロックIAおよびブロックII形態用のブースターは改良されたブースターの中から選ばれ、さらにアップグレードされたブースターが用いられる。このブースターは固体燃料または液体燃料タイプのものになる可能性がある。

スペースシャトル用のSRBを製造しているATK社は、ブロック0およびIで使用されるであろう5段式のブースターの、フルスケールかつ全行程の静的試験3件を終了した。モーターの開発は2009年9月10日の試験に成功した。DM-2は2010年8月31日、DM-3は2011年9月8日であった。DM-2用のモーターは中心温度が華氏40度に冷却され、DM-3用のモーターは華氏90度以上に加温された。他の目的に加え、これらの試験ではこうしたモーターの最大の温度での性能が確認された。

2011年6月17日、エアロジェット社は推力が海面高度で2.2MNに増強されたNK-33エンジンの国内版を開発・生産するため、テレダイン・ブラウン社との戦略的な提携を発表した。このブースターはSLS打ち上げ機用のシャトル派生型固体燃料ブースターと対抗し、競争するものである。

1.3. 第2段
--------

SLSは、その多様な形態において、幾種類かの第2段を採用する。

ブロック0 第2段を搭載しない。 ブロックI デルタ極低温第2段ロケット1基。これはInterim Cryogenic Propulsion Stageとして呼ばれた。この70tの形態のロケットは現在、探査計画1および探査計画2の2つの任務のみで飛行するものとされている。DCSSは2012年の時点で好ましい上段ロケットであるが、NASAの文書では未だにこの上段を未定とするか決定とするか選ばれていない。アトラスVもしくはデルタIVの上段ロケットはオプションとして注記されている。 ブロックIA 大型の極低温推進段1基。SLS用に特別開発され、液体水素燃料と液体酸素を酸化剤として駆動する。この105tロケットはSLS-3において最初の打ち上げが実施される。2012年現在、この機体はNASAにより4種の形態が研究中であり、2種類のみが生産される。 ブロックIB CPSは4機のRL10A-4-2エンジンと8.4mのフェアリングで構成され、LEOへは105tが送られる。 ブロックII 完全に開発完了した地球離脱ステージであり、3機のJ-2Xエンジンで駆動される。この進化した130tロケットは2030年代になるまで出現しない。ブロックIAと同様、この機体は4種類の対応する形態がNASAで研究中である。

1.4. 組み立てられたロケット
----------------

発射前のSLSは、発射中止や発射の遅延のために、最小で13回のタンク注入サイクルを容認する能力を持つ。組み立てられたロケットは最短で180日間発射台に据え続けることができ、待機の形態では解体する必要なしに、少なくとも200日は据え続ける事ができる。 また、機体を自機との重さに耐えられるように極力軽くするために溶接方法はNASAで極限まで技術向上させた摩擦攪拌接合によるものである。つまり、重量はSLSにとって機体を守るため最重要問題である。

1.5. 計画の経費
----------

2011年9月、上院とNASAの共同で行われたプレゼンテーションにおいて、SLSプログラムでは2017年までを通じて180億ドルの開発経費を計画したことが明確に示された。うち100億ドルがSLSロケット用、60億ドルがオリオン多目的有人機用、また20億ドルがケネディ宇宙センターの発射台ほか施設のアップグレード用である。こうした経費と予定は、ブーズ・アレン・ハミルトン社によれば楽観的と考えられている。この企業はNASAのために独自の経費評価を実施した。非公式なNASAの文書では、2025年までの計画の経費につき、4基の70tロケットを発射するために総額で410億ドルかかり、130t型は2030年より早く準備されないとも見積もっている。またHEFTでは、ブロック0のユニットコストに16億ドルが必要だったと推定している。

NASAのSLS代表計画マネージャーであるジョディ・シンガーは、アラバマ州ハンツビルにあるマーシャル宇宙飛行センターに所属している。彼は発射能力上、経費への比較的少ない依存により、SLSの経費目標としては発射ごとに5億ドルが手頃であることを示唆した。

2. 打ち上げ一覧
---------



3. 提案されたミッションと予定
----------------

14種程度が現在提示中であり、設計の参考とするための任務が含まれる。

ISSへのバックアップ人員の輸送 -- もし商業有人飛行開発プログラムが実現しない場合、iCPSなしでブロック1SLSにオリオンMPCVを搭載し、単機打ち上げミッションでISSへ4名の宇宙飛行士を打ち上げる。この可能的なミッションは2010年NASA授権法により命じられたもので、ここで言及される任務の要件は、70t級のSLS及び地球周回軌道外の性能を持つオリオンが高価かつ高性能すぎることから、好ましくないものと考えられている。現在の説明は「もし他の機体がこの役割を果たせない場合、搭乗する人員また貨物をISSに輸送する。任務期間は216ミッション日。1日に6名搭乗。ISSにおいて最高210日。」となっている。
Tactical Timeframe DRMs
地球周回軌道外無人月接近通過 -- 探査ミッション1はSLS-1を再分類したものであり、ブロックI SLSによる打ち上げミッションである。SLSに載せられたiCPSと月用ブロックIオリオンMPCVの離陸重量は約62.2t、軌道投入時の搭載物重量は50.4t。これは6日から10日の試験任務となる予定で、1日は月の周囲を飛行する。現在の説明では「無人月接近通過。地球周回軌道外の無人任務であり、重要任務のイベントを試験し、また関連した環境での性能を実証する。予期される運行は以下を含む。SLSおよびICPSの性能、MPCVの環境、MPCVの再突入速度、および地球周回軌道外での活動」EM-1の概要は以下の通りである。「概念上のミッションイベント順序：1）