NASA のジェミニ計画を打ち上げたタイタン ロケットに穴が開いていたのはなぜですか?

タイタンミサイルは、1964年から1966年にかけてNASAが暫定ジェミニ計画の打ち上げに最終的に選んだ、アメリカ空軍の大陸間弾道ミサイルである。しかし、発射写真をよく見ると、ミサイルの胴体に穴が開いているのがわかる。直感に反しているように思えるが、これはミサイルの設置に関係していた。

ステージングとは、簡単に言えば、ペイロードを軌道に乗せるための効率的な方法です。ほとんどの打ち上げロケットは、1 つの巨大な単段式ロケットではなく、多段式ロケットで、勢いを利用して宇宙船や衛星を打ち上げます。ロケットの第 1 段が使い果たされると、第 2 段が点火して分離します。1 段少ないとペイロード全体が軽くなり、より小型の第 2 段ロケットでより高く打ち上げることができます。ペイロードを目的の軌道に乗せたり、目的地への軌道に乗せたりするには、第 3 段、さらには第 4 段が順番に点火されます。

すべての多段式ロケットは、ステージングが打ち上げシーケンスに組み込まれており、ステージが一度に点火されるのではなく、順番に点火されるようにします。一度に点火すると、打ち上げ時に大規模な爆発が発生します。しかし、ステージングシーケンスは常に同じではありません。たとえば、サターン V は、アクティブステージの燃料または酸化剤レベルが低いことを検出し、停止してアレージモーターと爆薬を点火するように準備されており、使用済みのステージを次のステージから分離し、点火前に両者の間に安全な距離を追加します。これが、下の写真で起こっていることです。第 1 ステージが落下し、小さなアレージモーターがペイロードを動かし続け、第 2 ステージが点火する直前です。

第一世代のタイタンミサイル、2段式タイタンIも同様の働きをした。これもタンク内の燃料レベルが低いことを検知して段階的発射を開始した。数秒後（この遅延はロケットの推力をほんの少し減衰させるため）に爆発ボルトが爆発し、段階間の接続を切断した。同時に、2段目の固体燃料段階的発射ロケットが発射され、後部1段目のレールに沿って2段目を飛ばし、1段目と2段目の中間部から物理的に離した。これらのロケットはアレージモーターのような働きもして、燃料を供給ラインに押し込み、エンジンが最初から強力に燃焼するようにした。

ジェミニ計画を開始した第 2 世代のタイタン II ミサイルは、少し違った考え方をしています。タイタン II は、シンプル化がすべてでした。このミサイルは、すぐに発射できるようミサイル サイロに燃料を蓄えて保管するように設計されており、新しい推進剤が必要でした。タイタン I ではロケット推進剤 (RP-1) と極低温液体酸素 (LOX) を使用していましたが、これらは発射直前に装填する必要がありました。一方、タイタン II では、安全に保管でき、接触すると発火するハイパーゴールを使用しました。また、タイタン II にはステージング ロケットやレールはありませんでした。代わりに、2 段目エンジンは、2 つのステージが取り付けられている間に燃焼するように設計されていました。

もちろん、第 2 段の点火が第 1 段にまだ取り付けられているということは、燃焼中のエンジンからの高温のガスがロケットの本体に直接放出されることを意味します。第 1 段には燃焼する燃料は残っていませんが、ガスが蓄積すると胴体が破裂する可能性があります。第 2 段の燃料が供給されて爆発し、打ち上げは全面的に壊滅的な失敗に終わる可能性があります。

この悲惨な打ち上げの結末を避けるために、タイタン II では第 1 段の前端と中間段に排気口が設けられました。排気口は 16 個の長方形の排気口で、4 つの象限に 4 つずつ配置されていました。その結果、ジェミニ打ち上げロケットのセグメントが 1 つ欠けているように見えました。

使い果たされた第 1 段からの減衰した推力は、第 2 段のクリーンな点火に必要な燃料を供給ラインに送り込むのに十分であり、排気口は、第 2 段が推力を蓄積するにつれて危険なガスの蓄積を防止しました。最終的に、第 1 段は爆発ボルトによって分離され、落下しました。第 2 段は、弾頭を目標に届けるために制限なく燃焼し、12 回にわたってジェミニ ペイロードを宇宙に打ち上げました。

出典: Vintage Space、David K. Stumpf 著『Titan II』。