スペースXのカプセル型宇宙船「クルードラゴン」が2人の宇宙飛行士を乗せ、5月27日（米国時間）に国際宇宙ステーションに向けて打ち上げられる。最大の目的はクルードラゴンが有人飛行可能な宇宙船であると証明することだが、ここまでの10年の道のりは長く険しいものだった。
TEXT BY DANIEL OBERHAUS
TRANSLATION BY KAREN YOSHIHARA/TRANNET
2018年8月13日に撮影された宇宙船「クルードラゴン（Crew Dragon）」の実物大模型。カリフォルニア州ホーソーンにあるスペースX本社のロケット組立工場にて。DAVID MCNEW/GETTY IMAGES
スペースXのエンジニアたちは5月初旬、宇宙飛行士を安全に帰還させるパラシュートシステムの27回目にして最後の試験を完了させた。モハーヴェ砂漠の上空で実施された試験で4つのパラシュートの開傘が成功したことにより、10年近くに及ぶ厳格な試験と数々の劇的な挫折を経てきたスペースXは、ついに有人試験飛行を開始できることになったのだ。
スペースXのカプセル型宇宙船「クルードラゴン（Crew Dragon）」は、米国製の宇宙船として米航空宇宙局（NASA）から史上5番目の有人飛行の認証を受ける一歩手前にある。そして、それを実現させるには、宇宙飛行士2名を軌道上に輸送し、無事に地球へ帰還させるというリスクの高い最終試験に合格する必要がある。
いざ、有人飛行へ
スペースXは5月27日（米国時間）、NASAの宇宙飛行士ロバート・ベンケンとダグラス・ハーレイを乗せたクルードラゴンを、フロリダ州のケネディ宇宙センターから国際宇宙ステーション（ISS）に向けて打ち上げる予定だ。搭乗する宇宙飛行士2名もISSで重要な科学実験を行うことになってはいるものの、「Demo-2」と呼ばれる今回のミッションの最大の目的は、クルードラゴンが有人飛行可能な宇宙船であることを証明することにある。
スペースXの社長グウィン・ショットウェルは、5月上旬の記者会見で「このミッションによって有人飛行の認証プロセスの大半が完了することになります」と語っている。「わたしたちはシステムの能力を出し切ります。これは試験ミッションですから」
ショットウェルの試算によると、「Demo-2」ミッションは、クルードラゴンに課せられた有人飛行の認証プロセスのおよそ95パーセントを占めるという。なお、『WIRED』US版はスペースXとNASA当局にさらなるコメントを求めたが、返答は得られなかった。
「Demo-2」ミッションのイメージ映像。VIDEO BY SPACEX/NASA
有人飛行の宇宙船開発の長い道のり
NASAは数十億ドル相当の衛星を定期的に宇宙に打ち上げている。こうした衛星の発射に際しては、長年の努力を無駄にするような問題が発生する危険性を最小限に抑えるために、事前に厳しい工学的審査が実施される。
NASAの商業乗員輸送プログラム（Commercial Crew Program）の元責任者エドワード・マンゴーによると、この厳格な審査プロセスは数カ月に及ぶこともあり、有人飛行ミッションの認証プロセスとの類似点も多いという。ただし、NASAが衛星や深宇宙探査機を打ち上げる際には、確実に目的地に到達し、計画通りの任務を遂行するというミッションの成功のみに焦点が当てられる。
「有人飛行の場合は、ミッションの成功だけでなく、乗員の安全性の確保にも焦点が当てられることになります」と、マンゴーは説明する。「つまり有人飛行の認証プロセスでは、その要素も追加する必要があるのです」
スペースシャトルの初飛行が実施された1981年以来、NASAは新たな有人宇宙船の認証を行っていない。米国人宇宙飛行士が米国本土から宇宙に旅立ったのは、スペースシャトル計画が終了した2011年が最後となっている。
ここ10年ほどのISSへの宇宙飛行士の輸送は、すべてロシアのロケットによって行われてきた。NASAは最後のスペースシャトルが発射されてからわずか1年後にスペースXとボーイングを有人宇宙船開発の委託先に選定し、認証プロセスを開始したが、有人飛行のための宇宙船開発は長い道のりとなってきた。
安全性と性能に関する最高水準の要件
スペースXのクルードラゴンは、NASAが示した基本要件との合致を確認するために、実際の組み立ての前段階から数々の設計審査を経てきた。NASAは概要的な仕様を規定してはいるものの、認証プロセスの詳細はそれぞれの宇宙船によって異なる。
「商業乗員輸送プログラムのコンセプトは、NASAが安全性と性能に関する最高水準の要件を設定し、委託先にその要件を満たすシステムを開発・設計させるというものです」と、マンゴーは説明する。例えば、通常の宇宙船はほぼ完全に自動化されているが、有人飛行用の宇宙船の場合、手動操作と遠隔操作が可能であることが要求される。
NASAによる宇宙船の認証は、その基礎設計だけでなく、宇宙船が遂行することになるミッションに基づいて実施される。宇宙飛行士を月まで輸送するための宇宙船が満たすべき要件は、地球低軌道上まで輸送するための宇宙船のそれとは異なるからだ。
それゆえ、設計プロセスの初期段階には、目的となるミッションに基づくニーズを特定し、それを満たす宇宙船を設計するという作業が含まれる。クルードラゴンの場合、ISSと地球の間で宇宙飛行士を輸送するために使われる予定であることから、ISSのドッキングポートに結合できることや、宇宙空間で210日以上耐えられる構造であることが求められる。
5月27日のミッションのゴール
また設計プロセスにおいては、それぞれの宇宙船が目的通りに動作することを実証するため、NASAとその委託先の間で試験飛行プログラムについて合意する必要もあった。一部の試験の実施方法に関しては、委託先が決定することが認められている。
例を挙げると、スペースXとボーイングは、緊急事態発生時に宇宙船がミッションを中断して、乗員を安全に帰還させられることを証明するための試験を実施する必要があった。発射台上でクルーカプセルの脱出用スラスター（小型ロケットエンジン）を燃焼させる発射台緊急脱出試験については、両社とも試験を実施して成功させた。ところが、飛行中にロケットからカプセルを切り離す飛行中緊急脱出試験を実施したのはスペースXのみだった。ボーイングは、データを用いてこの試験をシミュレーションすることを選んだからだ。
だが、試験飛行プログラムのその他の部分については、交渉の余地は与えられなかった。例えば両社には、ISSまでの無人デモ飛行と、それに続く有人デモ飛行を実施することが要求された。
スペースXは、2019年に「Demo-1」と呼ばれるISSへの無人飛行ミッションを成功させている。だがボーイングは、宇宙船「スターライナー（Starliner）」でタイマーの不具合が発生したことから、試験を早期に中断せざるをえなかった。このため今後再び試験を実施する必要がある。
一方のスペースXは、この無人ミッションでカプセルの中核機能を実証したものの、さらに有人試験飛行を実施して、クルードラゴンがあらゆる点で意図した通りに機能することを証明しなければならない。それこそが5月27日に予定されているミッションの目的だ。
カプセルの認証に不可欠な手動操縦
NASAの商業乗員輸送プログラムの副責任者スティーヴ・スティッチは、5月初旬の記者会見で「『Demo-1』では、宇宙船全体にわたる素晴らしい検証を実施することができました」と語っている。「次の『Demo-2』では、生命維持装置や宇宙服、表示システムをはじめとして、ロバート（ベンケン）とダグラス（ハーレイ）がISSに向かう際にクルードラゴン内で安全に過ごし、作業するために必要な多数のシステムについて確認することになります」
クルードラゴンは、ISSまでの19時間の旅の大半を自動操縦で飛行する。だが、軌道上実験施設であるISSにドッキングする直前に、ベンケンとハーレイが手動操縦に切り替える。
それでもカプセルの進路を変更するわけではないことから、実際に「操縦する」とまでは言えないが、ふたりはクルードラゴンの「ドレイコー（Draco）」と呼ばれるスラスターを用いて、カプセルの向きを変えるいくつかの基本的な操作を行うことになっている。緊急事態発生時や自動操縦機能に予期せぬ問題が生じた場合に、乗員自身が操縦できることを実証するためだ。これは「Demo-2」ミッションの最も重要な目的のひとつであり、有人飛行宇宙船のカプセルの認証に不可欠なものでもある。
帰還後にデータを数カ月かけて検証
スペースXは、クルードラゴンがISSに結合している期間中も複数の試験を継続して実施する。NASAが定めた要件によると、カプセルは無人状態のときには地球上の宇宙管制センターからの命令を実行できなければならない。
このためベンケンとハーレイがISSに滞在している間、地球上の宇宙管制センターのオペレーターが定期的にクルードラゴンを起動して試験を実施し、船内システムのすべてが正常に機能することを確認するのだ。
ベンケンとハーレイのISSでの滞在期間は、最長で3カ月半に及ぶ可能性もある。だが、宇宙船が帰還してフロリダ州の沿岸に着水したのちに、NASAとスペースXのエンジニアたちはミッションから得られたデータを数カ月かけて検証し、クルードラゴンが審査に合格したかどうかを見極める。この最終審査に合格すれば、スペースXはようやくNASAの宇宙飛行士や有料の旅客をISSへ輸送する運用ミッションを開始できるようになるのだ。
「何か」を学びとるということ
NASAの有人飛行の認証プロセスに見られる極度なまでの厳格さは、NASAの「失敗という選択肢はない」という信念から生まれたものだ。NASA公式の認証文書に記述されているように、有人飛行の認証は単なるプロセスではなく、そこには「各人がその設計と乗員の安全に個人レヴェルの責任を認識するという理念」が込められているのだ。
エンジニアたちが背負う責任は極めて重い。だが、NASA長官のジム・ブライデンスタインは、5月初旬の記者会見でスペースXのカプセルの安全性について自信を示している。
「これはNASAにとって、そしてスペースXにとって重要な日です」と、ブライデンスタインは語っている。「ですが、わたしたちはこれが試験飛行であるという事実を見失うべきではありません。そこから何かを学びとることが目的なのだということを」
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May 22, 2020 at 04:00PM
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