国際宇宙ステーション以前の宇宙ステーションの簡単な歴史

アポロ宇宙飛行士が月面を歩く1世紀前、SFは、月面に基地を置き、地球上空を周回する未来を人々に伝えていました。その後の数十年間で、これらの初期の宇宙ステーションのコンセプトは、月や火星への有人ミッションを発射できる軌道プラットフォームへと進化しました。NASAは設立後、先見の明のある人たちが残したところを引き継ぎ、さまざまなレイアウトと機能の宇宙ステーションに手を出し、今日地球を周回する国際宇宙ステーションを建設しました。

サイエンスフィクションの最も初期のコンセプト

1869 年 10 月から 1870 年 2 月にかけて、アトランティック マンスリーの読者は、エドワード エヴァレット ヘイルの SF 小説「レンガの月」を通じて、地球を離れて暮らすというアイデアを知りました。ヘイルの小説は、船の航行補助として地球を周回するように設計された、直径 200 フィートのレンガの球体について語っています。しかし、レンガの月は偶然にも、乗組員を乗せたまま軌道に乗ってしまいます。ヘイルはこの小説の続編「レンガの月での生活」を書き、登場人物たちは新しい住処で生き延びる方法を見つけます。彼らは人工衛星で暮らすだけでなく、レンガの月を通信衛星に変えて地球と通信します。

「宇宙ステーション」という言葉は、50年以上も後にルーマニアのロケットの先駆者ヘルマン・オーベルトによって造られました。1923年に執筆した文章の中で、彼は月と火星へのミッションの出発点となる地球を周回するプラットフォームを思い描いていました。彼のアイデアはオーストリアのヘルマン・ノールドゥングにも共有され、ノールドゥングは1928年に、それぞれ独自の機能を持つ複数のモジュールで構成される軌道上の基地の青写真を発表しました。

オーベルトとノールドゥングはどちらも、自分たちの宇宙ステーションが巨大なロケットで打ち上げられることを想像していました。そして、遠く離れた海の向こうのアメリカ人エンジニア、ロバート・ゴダードは、こうしたロケットの開発に向けて大きな一歩を踏み出していました。ゴダードは、当時普及していた黒色火薬ロケットよりもはるかに強力な反動を利用して、液体推進の実験に成功した最初の一人でした。そして、彼だけではありませんでした。ドイツでは、Verein für Raumschiffahrt (宇宙旅行協会) と呼ばれるアマチュアロケットグループも、液体推進ロケットでそこそこの成功を収めていました。1932年、VfRのメンバーの1人であるヴェルナー・フォン・ブラウンは、軍用の液体ロケットの開発を続けるためにドイツ軍に抜擢されました。

第二次世界大戦前と戦中、ドイツからの軍事資金援助によりロケット工学は成熟し、戦争が終わる頃にはフォン・ブラウンのチームはV-2ロケットという実用ロケットを手に入れていた。この技術は米国とソ連の科学者によって採用されたが、残ったハードウェアとチームの主要メンバーの大部分は1945年に米国に移住した。フォン・ブラウンもその一人であり、彼はすぐに経歴に「宇宙飛行の普及者」という肩書きを追加した。

フォン ブラウンは、コリアーズ マガジンおよびウォルト ディズニーとのトゥモローランド TV シリーズのコラボレーションを通じて、車輪型の宇宙ステーションの構想を世に送り出しました。この軌道プラットフォームは、地球観測所、微小重力実験室、および観測所として機能します。また、月と火星へのミッションの出発点となり、人類による太陽系内部の探査の礎となるでしょう。

新宇宙機関のための宇宙ステーション

こうした未来的な宇宙ステーションの構想は、1958 年に現実に近づき始めた。NASA は、ソ連が宇宙飛行士を打ち上げる前に宇宙飛行士を宇宙に送り込むという包括的な目標を掲げ、すべての宇宙飛行計画を管理するために設立された。NASA は、最初の人間を宇宙に送り込むことを見越して、1959 年にはすでに 2 番目の計画として宇宙ステーションを検討していた。これは、月への有人ミッションの出発点となる前に、宇宙での生活と作業を学ぶのに役立つものだった。しかし、ユーリイ・ガガーリンがアメリカ人宇宙飛行士よりも先に軌道に乗り、NASA の長期計画は頓挫した。ジョン・ケネディ大統領は、宇宙におけるアメリカの次の一歩をすべて検討し、宇宙ステーションよりも月へのミッションのほうが技術的優位性を示すのにふさわしいと判断した。

NASA は 1960 年代を通じて月面着陸の目標に全力で取り組んでいましたが、宇宙ステーションの計画が実際に実現したことはありませんでした。アポロ計画の多額の資金と宇宙飛行に対する国民の関心の高まりに後押しされ、軌道上の基地は 1964 年の NASA のアポロ計画後の主要な計画で再び真剣に検討されました。4 年後、正式に計画書に記されました。

1969年、NASAはスペースベースと呼ばれる100人乗りの宇宙ステーションを提案した。その構想は、科学研究や産業界が後援する微小重力実験のための実験室として、また宇宙飛行士を月面基地まで輸送する原子力スペースタグの母港として役立つプラットフォームを建設するというものだった。軌道上での組み立ては1975年までに完了する予定だったが、スペースベースの建設と補給に使い捨てロケット（アポロを月へ打ち上げたサターンファミリーなど）を使用するとコストがステーションの建設コストを上回ることをNASAが認識するのにそれほど時間はかからなかった。このプロジェクトがNASAにとって損失とならない唯一の方法は、複数のミッションにわたって物資と宇宙飛行士をスペースベースまで輸送するシャトルのような再利用可能な乗り物を製造し、供給することだった。これが宇宙輸送システムとなり、より俗にスペースシャトルと呼ばれるようになった。

しかし、スペースシャトルは未来の話でした。当面、NASA は中止された 3 回の月面ミッションで余ったアポロのハードウェアを、スカイラブと呼ばれる短期宇宙ステーション プログラムに転用することにしました。ステーション自体は、再利用された S-IVB 上段ロケットから作られ、1973 年 5 月に最後のサターン V ロケットで打ち上げられました。翌年、スカイラブは 3 人の乗組員を受け入れ、最終的に、人間は宇宙で生活し、働くことができるだけでなく、大規模な軌道建設作業にも役立つことができることを証明しました。最初のスカイラブ乗組員は、緊急船外活動を行い、詰まった太陽電池パネルを無事に解放し、ステーションを事実上救いました。

スカイラブは長期宇宙ステーションとして計画されたことはなかった。補給や燃料補給、あるいはより高い軌道への打ち上げを想定して設計されていなかった。1974 年 2 月に最後の乗組員が去った後、ステーションは放棄され、軌道は衰退するにまかせられた。NASA はスペース シャトルの軌道船を使ってより高い軌道に打ち上げ、ステーションに再訪することを一時検討したが、太陽活動の増加により地球の大気圏が拡大し、その外縁部がステーションに予想以上に引きずり込まれていた。NASA はシャトルを時間内に準備するわけにはいかなかった。スカイラブは 1979 年 7 月に西オーストラリア上空で大気圏に再突入した。

本物の宇宙ステーションの始まり

スカイラブ計画が進むにつれ、NASA は長期宇宙ステーションの建設と維持を容易にする再利用可能なスペース シャトルの開発を進めました。しかし、NASA が当初考えていたこのプロジェクトは、アポロ計画後に縮小する予算には大きすぎるものでした。1970 年代初頭の経済、政治、社会、文化の状況は、アポロ計画と同じ規模の別の計画には不向きでした。NASA は、軌道上の基地か、それを建設するために必要な宇宙船かの選択を迫られました。後者が選ばれ、NASA がスペース シャトルを開発する間、宇宙ステーションは保留になりました。

宇宙ステーションの将来が不透明なため、NASA は国際パートナーと協力して費用を負担する可能性を模索し始めました。1973 年、米国とヨーロッパは正式に提携し、欧州宇宙機関がスペースラボと呼ばれる小型実験モジュールを NASA に供給することになりました。これらの小型ユニットは、シャトルの巨大なペイロード ベイで打ち上げられ、軌道上で最大 3 週間実験施設として機能するように設計されており、後の宇宙ステーションの概念実証となりました。最初のスペースラボは、1983 年に STS-9 のペイロードの一部として軌道に到達しました。

夢から現実へ

1984 年 1 月 25 日の一般教書演説で、ロナルド レーガン大統領は NASA に対し、10 年以内に宇宙ステーションを建設するために国際パートナーと協力するよう要請しました。これは、宇宙ステーション計画が切実に必要としていた政治的支援でした。議会の支援と大統領の正式な命令を受けて、NASA は 4 月に宇宙ステーション計画局を設立し、その年の秋に業界リーダーに提案依頼書を発行しました。2 年後、日本とヨーロッパがモジュールの提供に署名し、カナダはマニピュレーター アームの提供に同意しました。この初期設計段階から、宇宙ステーションは、主要な居住区と作業区、および太陽電池パネルを支える中央トラスを備えた二重キール配置で登場しました。

しかし、あらゆる前進を挫折が上回ったようだった。問題のひとつは、着実に上昇するコストだった。NASA は当初、メインの居住スペースと 2 つの自動化された実験プラットフォームという 3 つの独立した施設に 80 億ドルを投じる予定だったが、これはあまりにも低すぎる野心的な数字であることが判明した。チャレンジャー号の事故は宇宙ステーションにも打撃を与えた。7 人の宇宙飛行士が亡くなったことで安全上の懸念が高まり、宇宙ステーションに搭乗している宇宙飛行士に何らかの脱出システムを与えるという決定に至った。これにより設計変更を余儀なくされ、その結果、ステーションの重量が増加した。

解決策は、二重キール構造を単一トラス設計に置き換え、実験モジュール全体を小型化することだった。この新しい設計は 1987 年に完成。1988 年、レーガン大統領は宇宙ステーションに「フリーダム」という名前を付けた。

ブッシュ大統領、NASAを火星への道へ導く。

1989年7月、就任からわずか6か月後、ジョージ・ブッシュ大統領は自らの「ケネディ・モーメント」を起こそうとした。アポロ11号ミッション20周年を記念した演説で、ブッシュ大統領は米国に対し、30年以内に人類を再び月に送り、宇宙飛行士を火星に送るよう呼びかけた。そして、この長期的取り組みの礎としてフリーダム宇宙ステーションを承認した。計画は、おおまかに言って三部構成だった。1990年代初めには、フリーダム宇宙ステーションの建設がNASAの主な取り組みとなった。月探査は、長期探査のための月面基地の設立とともに、21世紀初頭に再開される予定だった。この2つのステップにより、2010年代後半には早くも火星への有人ミッションの基礎が築かれることになる。最終的な目標は、赤い惑星に恒久的な前哨基地を建設することだった。

ブッシュ大統領の火星着陸の呼びかけにより、計画の予定スケジュール、目標、コストを固めるための 90 日間の調査が行われた。フリーダムは、火星に人間を着陸させる取り組みと並行して進化していくという構想だった。フリーダムは、NASA が長期の深宇宙ミッションに必要な技術をまとめる軌道上のテストベッドとして機能し、乗組員が一度に最大 6 か月間滞在することで、NASA が比較的安全な低地球軌道での人類の宇宙での生存について学ぶ手段となる。

月面ミッションのその後の段階は、フリーダムに大きく依存することになる。乗組員、車両、および補給品は宇宙ステーションに打ち上げられ、そこで転送車両に積み込まれる。転送車両はその後、低月軌道に移動し、そこで待機軌道で待機している、または到着した宇宙船と会うために表面から打ち上げられる周回モジュールと合流する。その後、転送モジュールは乗組員を月面まで運び、転送車両はメンテナンスと補給のためにフリーダムに戻る。乗組員は、フリーダムと月の間を移動する同じ転送車両によってメンテナンスされ、最長 1 年間月面に滞在することができる。火星ミッションでも同様の取り決めが計画されていた。

自由からISSへ

1990 年代に入ると、フリーダムは軌道上での組み立てを支援するための船外活動の規定など、新たな要件が加わり、ますます重く複雑になっていった。フリーダムのコストは 383 億ドルにまで上昇した。この数字にはシャトルの打ち上げも含まれるようになったが、それでも当初の 80 億ドルという見積もりには遠く及ばなかった。1993 年、ビル クリントン大統領はコストを下げ、より多くの国際パートナーを招き入れるため、再びステーションの再設計を求めた。再設計されたステーションは 3 つ提案され、ホワイト ハウスはアルファと呼ばれる提案を選んだ。

アルファはフリーダムのハードウェアの 75 パーセントを使用し、間もなくロシアは総コストを下げるために、飛行していないミール 2 宇宙ステーションの一部を提供しました。この新しいステーションは、フリーダムよりもはるかに優れた機能を持つものとして開発されました。再定義の過程で、アルファは「国際宇宙ステーション」という名前を採用しました。NASA のジョンソン宇宙センターがこのプログラムの主導センターとなり、ボーイングが主契約者として契約しました。

ISSプログラムは、1975年のアポロ・ソユーズテスト計画以来、米国とロシアの初の協力であるシャトル・ミール計画で始まりました。1994年2月、宇宙飛行士セルゲイ・クリカレフはSTS-60の乗組員とともにシャトルに搭乗した最初のロシア人宇宙飛行士となりました。1年後、周回衛星ディスカバリー号はSTS-63ミッション中にミールとランデブーしました。1995年3月、米国の宇宙飛行士ノーマン・サガード博士は2人の宇宙飛行士とともにソユーズTM21号で打ち上げられ、ミールに3か月滞在しました。ミッションの最後に、周回衛星アトランティスがミールにドッキングし、乗組員を収容して帰還させました。1995年11月、周回衛星アトランティスはSTS-74で打ち上げられ、ロシア製のドッキングモジュールをミールに届けました。これは、軌道上の稼働中の宇宙ステーションにモジュールが追加された初めてのケースでした。これらのシャトル・ミールミッションは、NASAの宇宙飛行士にスカイラブ以来初めて長期宇宙飛行を経験する機会を与え、また両国に協力して宇宙にマルチモジュールステーションを建設することについての貴重な教訓を与えた。

ISS は 1998 年に本格的に形になり始めました。11 月 20 日、ザーリャ制御モジュールがロシアのプロトン ロケットで打ち上げられました。これはステーションの最初の部品であり、バッテリー電源と燃料貯蔵ユニットで、後にモジュールが追加されました。12 月にはユニティ ノードが続き、1999 年 5 月にはシャトル オービター ディスカバリーがステーションにロジスティクスを取り付け、補給品を満載しました。2000 年の 5 月、7 月、9 月、10 月の 4 回の組み立てミッションでは、ズヴェズダ サービス モジュールが追加され、Z1 トラス、3 番目の加圧結合アダプタ、および Ku バンド アンテナが設置されました。これらのミッションでは、補給品の配送とステーションのメンテナンスも行われました。ステーションはついに人間の乗組員を受け入れる準備が整いました。

2000 年 10 月 30 日、第 1 次長期滞在隊がソユーズ ロケットで打ち上げられ、国際宇宙ステーションにドッキングしました。ユーリ P. ギドゼンコ、ウィリアム M. シェパード、セルゲイ K. クリカレフの乗組員は、軌道上の宇宙基地で生活し、働く最初の人々となりました。その後 32 回の組み立てミッションを経て ISS が完成し、ヘイルの物語が人々の想像力をかき立ててから約 1 世紀半を経て、宇宙ステーションの夢が現実のものとなりました。

出典: 月と火星の人類探査に関する 90 日間の調査報告書、米国の宇宙ステーションの歴史、NASA の宇宙ステーションの進化と現状、ISS 組み立てタイムライン、ヘイルの「ブリック ムーン」、「トゥモローランド」の TV エピソード (パート 1 はこちら、残りは YouTube で見つけるか、Amazon で購入できます)。