スペースシャトル
固体燃料補助ロケット (SRB) は2基合計で発射時に必要とされる推力の83%、約1,250万ニュートン(1,276.8トン)を発生し、打上げから2分後、高度約15万フィート(46km)に達したところで切り離され、パラシュートで海に着水して回収される。外殻は厚さ13mmの鋼鉄でできている。SRBは何度も再使用されるもので、一例を挙げれば2009年に試験発射されたアレスI-Xロケットは、過去48回のシャトルの飛行で使用されたSRBの部品を寄せ集めて作られたものであり、その中には1981年の初飛行 (STS-1) で使われたものも含まれていた。
シャトルの設計と製造は1970年代初頭に始まったが、その概念はそれより20年も前、1960年代のアポロ計画よりも早い段階に存在していた。宇宙から宇宙船を水平に着陸させるという構想は1954年に国立航空諮問委員会(NACA)が描いていたもので、それは後にX-15航空工学実験調査機として実現することになった。NACAに対してこの提案を行ったのは、ヴァルター・ドルンベルガーである。
1957年、X-15をさらに発展させたXシリーズ宇宙往還機計画が提案された。宇宙飛行士ニール・アームストロングはX-15とX-20両方のテスト・パイロットに選抜されたが、X-20は計画されただけで実機が飛行することはなかった。
X-20は実現されなかったが、同様のコンセプトを持つHL-10実験機は数年後に開発され、1966年1月にNASAの元へと届けられた。HLとは、「Horizontal Landing(水平着陸)」の意味である。
1960年代半ば、空軍は次世代宇宙輸送システムに関する一連の極秘調査計画を行い、「一部再使用型の宇宙船こそが最も安上がりな方法だ」と判断した。
軌道に乗ると、シャトルは様々な、しばしば相互に関連した任務をこなす。1980年代から90年代にかけては、NASAとヨーロッパ宇宙機関が共同開発した宇宙実験室 (Spacelab) などを含む宇宙科学計画や多種多様な衛星や科学探査機の軌道投入に使用されてきた。90年代から2000年代にかけては衛星打上げの任務は減少し、計画の焦点はもっぱら宇宙ステーションの建設に移った。ほとんどの飛行は数日から2週間程度で終了するが、軌道滞在期間延長機器 (Extended Duration Orbiter) を搭載したり国際宇宙ステーションにドッキングすれば、滞在期間をさらに延長することもできる。
1 2 3 4 5 6 7 8 地球ドラマチック「さようならスペースシャトル 〜栄光と挫折の30年〜 」前編および後編。イギリスの放送局の制作した番組。日本ではNHKによる放送、前編2012年1月21日および後編1月28日(再放送、1月30日および2月6日)。
↑ Shuttle Basics. NASA.
↑ 最初の打ち上げ(コロンビア号)の際は、外部燃料タンクも白色に塗装されていた。
↑ "NASA Takes Delivery of 100th Space Shuttle External Tank" Archived 2007年3月11日, at the Wayback Machine.. NASA, August 16, 1999. Quote: "...orange spray-on foam used to insulate..."
↑ "Media Invited To See Shuttle External Fuel Tank Ship From Michoud". NASA, December 28, 2004. Quote: "The gigantic, rust-colored external tank..."
↑ NASA. “The 21st Century Space Shuttle — Fun Facts”. National Aeronautics and Space Administration. 2010年1月11日閲覧。
↑ NASA (1995年). “Earth's Atmosphere”.
軌道船諸元(OV-105エンデバー号)
全長:37.237m
全幅:23.79m
全高:17.86m
空虚重量:78,000kg
離陸時総重量:111,000kg
最大着陸重量:100,000kg
主エンジン:ロケットダイン社製ブロックII-SSME3基。1基あたり海面推力1.752MN(178トン、104%推力発生時)
最大搭載量:25,060kg
貨物室寸法:4.6m×18.0m
運用高度:190〜960km(100〜520海里)
最大速度:秒速7.743km(時速27,870km マッハ22.57相当)
軌道範囲:2,009km(1,085海里)
定員:飛行によって異なる。初期の頃は最小人員の2名で飛行したが、後の多くの飛行では5名になり、その後7名(船長、パイロット、数人の搭乗運用技術者、まれに航空機関士(フライトエンジニア))で構成するのが一般的になった。STS-61-AとSTS-71の2回の飛行では8名が搭乗した。STS-3xxと呼ばれる緊急救助飛行では、11名(4人乗りで打ち上げて、7人を移乗)を搭乗できるよう検討されていた。
外部燃料タンク諸元(超軽量タンク)
全長:46.9m
直径:8.4m
燃料容量:2,025m
空虚重量:26,535kg
発射時重量:756,000kg
固体燃料補助ロケット諸元
全長:45.46m
直径:3.71m
空虚重量(1機あたり):68,000kg
発射時総重量(1機あたり):571,000kg
推力(発射時、海面推力):12.5MN(1,281,360kg)
完成型詳細
全長:56m
発射時総重量:2,000,000kg
発射時総推力:30.16MN(3,091,680kg)
まずシャトルの構造および打ち上げ〜着陸の概略を説明する。
通常は5名から7名の飛行士が搭乗した。なお、最も初期の頃に行われた、STS-1からSTS-4の4回の試験飛行のように、機長と操縦士の2名だけでも飛行できた。
発射時のシャトルの構成は、おおまかに
オレンジ色の外部燃料タンク (External Tank, ET)
2本の白色で細長い固体燃料補助ロケット (Solid Rocket Boosters, SRB)
宇宙飛行士と貨物を搭載する軌道船 (Orbiter Vehicle,OV)
の三つの部分から構成されていた。なお、上記に加えて、STSのために開発された、PAMとIUSと呼ばれる人工衛星打上げ用の2種類の固体ロケットを用いれば、搭載物をさらに高い軌道に運ぶこともできた。なお、シャトルには全体でおよそ250万個もの部品が使われており、人間がこれまでに製造した中で最も複雑な機械であると言われている。 (→#構造・メカニズム・諸元)
シャトルは通常のロケットと同じように、発射台からは垂直に離陸する。その際の推力を生むのは2本のSRBおよび、(軌道船の後部に装着している)3基のメイン・エンジン (Space Shuttle Main Engine, SSME) であり、SSMEの推進剤(液体水素と液体酸素)は外部燃料タンクから供給される。
2008年12月23日、NASAはISSへの物資補給を民間に委ねる商業軌道輸送サービス (COTS) に関する契約を、スペースX社およびオービタル・サイエンシズ社と取り交わしたことを発表した。スペースXは2012年にファルコン9ロケットでドラゴン宇宙船を、オービタル・サイエンシズは2013年にアンタレスロケットでシグナス宇宙船を打ち上げ、スペースシャトルに代わってISSへの無人補給ミッションを果たした。
NASAは次いでISSへの有人飛行も民間に委ねるべく商業乗員輸送開発 (CCDev) 計画を開始し、2014年にスペースXのドラゴン2宇宙船とボーイングのCST-100宇宙船を選定した。しかし、有人宇宙船の開発はたびたび遅延を繰り返し、民間によるISSへの有人飛行が実現したのは、スペースシャトル退役から9年後の2020年5月の事であった。