ジョン・グレンが地球を周回した最初のアメリカ人となった後、どのように着陸したか

2016 年 7 月 18 日月曜日、元 NASA 宇宙飛行士、米国上院議員、軍パイロットのジョン・グレン氏が 95 歳の誕生日を迎えました。この機会を祝して、ポピュラーサイエンス誌は、グレン氏が初めて雑誌で取り上げられた記事を以下に紹介します。ウェズリー・S・グリズウォルド氏が執筆した「高度 100 マイルから降りる方法」という記事は、地球を周回した最初のアメリカ人であるグレン氏が任務から無事に帰還するために必要だった技術について取り上げています。

米国の宇宙飛行士は軌道から帰還する際に、時速17,500マイルから約20マイルまで速度を落とさなければなりません。

この間、彼の宇宙船は数千マイル前方に急降下し、約 100 マイル下降します。このすべては驚くほど短時間で完了します。ジョン・グレン中佐の場合は 23 分です。

人間がこれほど壮観な落下を経験し、無傷で生還するにはどうすればよいでしょうか。添付の図には、この驚くべき落下を実際的かつ安全に行うための一連の動作が示されています。

宇宙飛行士の帰還は、小さな黒い宇宙船の底部に取り付けられた 3 つの逆噴射ロケットを発射することで始まります。タイミングは極めて重要です。彼は秒速 5 マイルで移動しています。逆噴射ロケットの発射に 1 秒の誤差があると、目標から 5 マイル離れた場所に着陸することになります。

太平洋を横断する最後の航海でカリフォルニアに向かって急上昇する間、彼はカリフォルニア州のポイント・アルゲロで時間をチェックする。そして逆噴射ロケットを起動するためのタイマーを設定し、ぞっとするような減速に身構える。

(彼が無力になったり意識を失ったりした場合、ポイント・アルゲロは無線指令によって逆噴射ロケットを発射することができます。)

この決定的な瞬間が近づくにつれ、12 フィートの鐘形の宇宙船が幅 6 フィートの底部を前にして猛スピードで飛行していることを思い出してください。乗員は後ろ向きで、宇宙船の 28 インチの首のほうを向いています。その首の半分の内側に、自分自身を救うための最終的な手段が詰め込まれています。

逆噴射ロケットは 5 秒間隔で連続して噴射されます。その効果は、非常に強力なブレーキをかけることです。西からカリフォルニアに向かって突進するグレン大佐の「フレンドシップ 7」にこの現象が発生したとき、彼はマイクに向かって「まるでハワイに逆戻りしているようだ」と叫びました。

劇的に減速した宇宙船は、大陸をまたぐ長く平坦な弧を描きながら降下を開始し、バハマ沖の大西洋に着水して終わる。通常、逆噴射ロケットはチタン製のストラップでカプセルに取り付けられた状態でパッケージ化されており、発射後すぐに投下される。

飛行機が鈍角前方に落下するという事実は、飛行機を空気力学的に不安定な物体にし、それ自体が降下速度を遅くするのに役立ちます。

一方、地球の大気のますます密度が増す層を深く潜っていくと、通過時の摩擦によって火星は消滅する恐れがある。

ファイバーグラスで覆われた熱シールド（偽の底）は、温度が 3,000 度まで上昇すると真っ赤に変色します。外側のコーティングは剥がれて燃え尽きます。宇宙船の底部は、保護シールドがあるにもかかわらず、350 ～ 400 度まで熱くなります。宇宙船内の空気は目に見えて暖かくなり、グレンの場合は 108 度まで上がりました。しかし、宇宙飛行士自身は、空調の効いた宇宙服を着て快適に過ごしています。

ブレーキング。機体が高度 500,000 フィート以上から 21,000 フィートまで落下する頃には、驚異的な軌道速度が時速 300 マイル程度まで減速しています。21,000 フィートに到達した瞬間、ノースロップのベンチュラ部門が開発し構築した驚くべき着陸システムが作動します。

その高度で、敏感なアネロイド スイッチが小さな迫撃砲を作動させます。 爆薬を注入すると、宇宙船の上部から小さな白いドローグ パラシュートが発射されます。 リボン シュートです。 長方形の穴が縫い合わされたように見えます。 穴だらけでなければ、ハリケーンの中の傘と同じくらい役に立たないでしょう。 ドローグは 30 フィートのテザーに取り付けられており、急降下する宇宙船の乱気流の影響を受けないようにしています。 せいぜい 6 フィートのパラシュートです。 ロープを強く引っ張ると、口が 4 フィートの幅に広がります。

これは速度と重力に対する小さな抑止力のように見えるが、機体を安定させ、時速約185マイルまで減速させる。

ドローグシュートが放たれる瞬間、細断された4オンスのアルミホイルの包みが空中に放り出される。これが破裂して、捜索レーダーにとって飛行機ほどの大きさの標的を形成する。これで宇宙船がどこに着陸するかが分かる。

メインパラシュートの解放。高度 10,000 フィートで、ボトルのキャップのように機体の首の上にあるアンテナ カバーが自動的に解放されます。ドローグ パラシュートはカバーに固定されており、カバーは大きなメインパラシュートに取り付けられています。ドローグとアンテナ カバーが一緒になってメインパラシュートを引き出します。その後、それらは切り離されて落下します。

メインシュートは直径63フィートのオレンジと白の縞模様で、縮んだ状態でパッキングから流れ出る。展開が早すぎるとバラバラになる恐れがある。正確にタイミングを計った4秒間、シュートの口は10フィート以上開かないようになっている。

次に、大きなパラシュートの反対側に取り付けられたカッターが自動的にリーフィングラインを切り裂きます。パラシュートの口は突然広がり、42フィートの開口部になります。

「人生で見た中で最も美しい光景だ」とグレン大佐は言った。この巨大なナイロン製の風受けは、宇宙船を海に向かって毎秒30フィート、つまり時速^20.5マイルでゆっくりと降下するまで引き戻す_。

(ドローグが開かなかった場合、赤いライトが宇宙飛行士に警告を発します。その後、メインシュートを解放することができます。万が一メインシュートも開かなかった場合は、同じ予備シュートが頼りになります。)

海軍の耳に届く。10,000 フィートでメイン パラシュートが引き出されると、人間の拳と手首ほどの大きさしかない 3 ^1/2_ポンドの爆雷が宇宙船から海に落下する。爆雷は水面下 4,000 フィートまで落下し、そこで爆発する。近くや遠くの海軍艦艇に搭載されたソナーがその音を聞き取り、その位置をすぐに特定する。

海上 8,000 フィートの高度で、宇宙船の耐熱シールドが 4 フィート下がり、宇宙船とほぼ同じ大きさの円形でシリコンコーティングされたガラスのカーテンを引き下ろします。このカーテンには、2 インチの穴が斜めに並んでいます。

これは宇宙船の衝撃バッグです。降下中にバッグに空気が充満しますが、入ったときほど簡単には抜けることができません。瞬間的に、熱シールドが波にぶつかると、バッグはエアクッションのように機能します。

水上では、宇宙船の慣性スイッチが着陸の衝撃を感知し、メインシュートを切り離します。そのままにしておくと、宇宙船が転覆し、乗員が溺れる可能性があります。

宇宙船が海の波の中でゆっくりと浮かぶと、衝撃袋は水で満たされる。その中には粉末染料が入っている。明るい緑色は空中探査機を引き寄せ、黒色はサメを追い払う。これらは溶解し、袋の穴から流れ出る。

宇宙飛行士は予備パラシュートを投棄する。宇宙船の半分空いた首の部分から鞭状のアンテナが突き出て、海上・空中救助とホーミングの信号を発信し始める。

それから海軍次第です。