NASAの新しい月ロケットは燃料漏れを起こしているが、それは後退ではない

NASA は月への第一歩を踏み出そうとしている。計画の第一段階は、その名にふさわしくアルテミス 1 と呼ばれ、無人で月を周回して戻ってくるテスト飛行を行う予定だ。これは、2020 年代半ばまでに人類を再び月に送ることを目指すアルテミス計画の初飛行となる。

しかし、アルテミス1号が実現する前に、NASAは、その大いに宣伝されているロケット、スペース・ローンチ・システム（SLS）が完全に機能することを確認する必要がある。それはまだできていない。ロケットの最新のリハーサルは今月初めに予定より早く終了した。エンジニアチームにとって、これは不成功に終わった一連の練習セッションの3回目である。

主な問題のひとつは、NASA がアルテミス ロケットの備蓄燃料をすべてタンクに注入できていないことだ。NASA のエンジニアがケネディ宇宙センターの発射台でタンクへの燃料充填をテストしたが、技術的な問題と漏れにより、プロセスを完了できなかった。ひどい話に聞こえるかもしれないが、この種の障害は宇宙打ち上げではよくあることだ。

「あまり遅れが出ず、問題の原因がすぐに判明し、すぐに軌道に戻れることを期待しています」とワシントンDCの戦略国際問題研究所の宇宙研究員マケナ・ヤング氏は言う。

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オバマ政権が10年前にSLSロケットの構想にゴーサインを出した際、NASAは2016年か2017年までに打ち上げ準備が整うと発表していた。しかし、開発の現段階にある実験用ロケットは、大きな困難に直面することがほぼ予想されている。ロケットは非常に複雑な作業であり、発射台の上にロケットを載せて花火のように点火するだけでは十分ではない。宇宙飛行士やその他の貴重な貨物を宇宙に届けるためには、ロケット内で多数の複雑なサブシステムが連携して動作する必要がある。

たとえば、発射台自体は、ロケットが打ち上げられる前の一時的な休憩場所以上のものです。SLS の場合、発射台は発射台に移動して移動し、いくつかの重要な役割を果たします。

その塔からは、ロケットに取り付けられたアンビリカルと呼ばれる大量のつる植物が生えています。アンビリカルの 1 つは、宇宙船が数百フィートの高さにあるときに宇宙飛行士がロケットに搭乗できるようにします。他のアンビリカルは、ロケットを発射台の上で安定させる安定装置として機能します。さらに、地上とロケットの間に重要な電気および通信リンクを提供するケーブルも含まれています。

そして、さまざまな方法で作動し、分離するこれらのアンビリカルケーブルはすべて、打ち上げ時に簡単に切り離されなければなりません。アンビリカルケーブルが固定されている物体が、何マイルも離れたところから車の警報を鳴らすことができる高さ 365 フィートの燃える怪物である場合、これは大変なことです。「これらのコンポーネントが存在する環境は、非常に過酷です」と、NASA ケネディ宇宙センターのエンジニア、ケビン ミラーは言います。「これは、世界の他のどこにもない興味深い環境であり、私たちはそれが完璧に作動することを確認する必要があります。」

すべてのアンビリカルケーブルが宇宙船のタワーに取り付けられているわけではありません。ロケットの反対側では、さらに 2 本の触手が地面から伸び、ロケットの底部近くで連結されています。これらのテール サービス マスト アンビリカル (TSMU) の主な機能の 1 つは、ロケットが発射台に置かれている間に SLS の燃料タンクを充填することです。

いよいよ飛行の時が来ると、SLS は水素と酸素という 2 つの単純な要素で推進します。これらを同じチャンバーに送り込み、点火すると、その後の反応で水と大量のエネルギーが生成され、ロケットは地球の大気圏と重力場を突破できます。(これはメインの段階にすぎません。SLS は、さらに上空に押し上げるために松葉杖のような 2 つのブースターも利用します。これらは、アルミニウムベースの固体燃料をまったく異なるプロセスで燃焼させます。)

しかし、ガスは密度があまり高くないため、水素と酸素を常温で貯蔵しようとすると、ロケットに搭載するには大きすぎる燃料タンクが必要になります。代わりに、これらの元素を冷却した液体の状態で保管する必要があります。その冷たさは決して侮れません。酸素は華氏マイナス 297 度 (摂氏マイナス 183 度) で液化します。一方、液体水素の沸点は、さらに厳しい華氏マイナス 423 度 (摂氏マイナス 253 度) です。

最新のテストでは、技術者が水素漏れを発見し充填を中止する前に、NASAは液体酸素の49％と液体水素の5％を充填した。

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「少量の液体水素が巨大な水素ガスの雲になる」とミラー氏は言う。この可燃性の降下物は、離陸前に処理しておかなければ悲惨な結果を招く恐れがある。

「これまで多くの打ち上げが、打ち上げ機または地上システムのハードウェアからの燃料漏れにより中止されてきた」と、プロジェクト開始当初から SLS を追跡してきた宇宙ライターのジェフ・ファウスト氏は言う。歴史を通じて、スペースシャトルの打ち上げは何度も漏れの問題に直面してきた。「これらの問題は突き止められ、解決され、最終的に機体は打ち上げられる」とファウスト氏は言う。

しかし、ロケットに燃料を供給するために TSMU が適切に機能する必要があるのと同様に、TSMU は窒素ガスを注入してロケットをフラッシュする必要もあります。これにより、前述の水素がロケット システムから除去され、火災の危険性が最小限に抑えられます。窒素は気候制御の役割も果たし、ロケットのコンポーネントを一定の温度と低い湿度に保ちます。これは、フロリダの亜熱帯気候では特に重要です。

「電子機器類を涼しく、乾燥した状態に保つことで、それらの機器を快適な状態に保てます」とミラー氏は言う。

それでも、この段階では、そのようなエラーは予想されます。リハーサルやその他のテストは、宇宙飛行士や高価な宇宙機器が関わる実際の打ち上げで問題が発生する前に、厄介な問題を発見できるように設計されているのです。

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これがアルテミスの打ち上げの将来にどのような影響を与えるかは不明だが、スケジュールははっきりしていない。最初の完全無人打ち上げを予定するには、テストが成功する必要がある。このままでは、アルテミス1号が月に向けて飛び立つのは6月か7月初めになるかもしれない。

もしアルテミス計画の月への打ち上げが、その名の由来となった女神の弓から矢を放つようなものであるならば、NASA が弓が機能することを知るまでには、あと数週間かかるだろう。それが終わって初めて、ミッションは打ち上げられるのだ。

「遅れているのは良いことではないが、安全かつ成功する打ち上げを確実にするためにあらゆる予防措置を講じているのは良いことだ」とヤング氏は言う。

とはいえ、アルテミス1号の遅延は、米国人3人とカナダ人1人の宇宙飛行士を10日間月周回軌道に乗せる初の有人ミッションであるアルテミス2号のスケジュールにプレッシャーをかけることになる。アルテミス2号は現在2024年5月に打ち上げられる予定だが、アルテミス1号の後、準備には約2年かかる。アルテミス1号の打ち上げが遅れれば遅れるほど、人類が月の裏側を訪れるのを待つ時間が長くなる。

その後に第3段階が始まり、1972年以来初めて月の塵の中に再びブーツを着陸させる。

訂正（2022年4月27日）：この記事では以前、NASAの最新のウェットドレスリハーサル中にSLSロケットに注入された液体酸素と水素の割合レベルを混同していました。また、そのテスト中に窒素漏れがあったと誤って記載していました。これら2つの記述は現在更新されています。