「プロトン」は引退：ボストーチヌイからの「アンガラ」打ち上げの重要性とは？
「プロトン」は引退：ボストーチヌイからの「アンガラ」打ち上げの重要性とは？
タス
2024年4月17日00:50
ミハイル・コトフ - 3度の挑戦の理由とロシアの新型重量級ロケットの意義について
Ⓒセルゲイ・サヴォスタノフ/TASS
4月11日の宇宙飛行士の日の前夜、ロシアの「アンガラ-A5」重量級ロケットがボストーチヌイ宇宙基地から初めて打ち上げられた。確かに、これは3回目の挑戦で実現した。しかし、「オリオン」上段は基準軌道に投入された後、第3段ロケットから分離され、民間企業が開発した小型衛星「ガガリネッツ」を地球低軌道に送り込んだ。その後、模擬ペイロードが静止軌道に打ち上げられた。
なぜこのロケットがこれほど注目を集めているのか、そして「アンガラ」の打ち上げはロシアの宇宙飛行にとって何を意味するのだろうか？
静止軌道へ
重量級打ち上げロケットは、現代の宇宙飛行において最も重要な部品のひとつである。その主な任務は、宇宙船を静止軌道(赤道付近の地表から35,786kmの高さ)などの高エネルギー軌道に打ち上げることである。
静止軌道上の宇宙船の速度は地球の自転速度と同期しており、地球上の観測者にとって衛星は常に同じ場所にある。したがって、静止軌道は、通信衛星、テレビ放送を提供する機器、信号中継器など、さまざまな通信衛星を配置するのに便利な場所である。原則として、これらは大型の宇宙機器であり、例えば、ロシアの静止通信衛星「エクスプレス」の大半は重量が約2,000kgもある。このような質量は、軽量・中型ロケットでは静止軌道に投入できない。
ソ連、そしてロシアでは、この作業は伝統的に「プロトン」、そして「プロトンM」大型ロケットによって行われてきた。プロトンは、通信衛星に加えて、「エレクトロ-L」シリーズの気象衛星を静止軌道に送り、軌道ステーション(最初は「サリュート」、次に「ミール」、国際宇宙ステーション(ISS)のロシア・セグメント)の建設に使用された。さらに、重量級ロケットは、火星探査機「エクソマーズ」(2016年)やX線天文台「スペクトル-RG」の打ち上げなど、惑星間ミッションにも使用されている。
移行期間
「プロトン」は、1965年以来、ロシアの宇宙航空のために正しく機能しており、その助けによって、約400回の打ち上げが行われた。このロケットの主要な発射場はすべてカザフスタンのバイコヌール宇宙基地にある。81番と200番の2つである。同時に、各サイトには右と左の2つの発射位置がある。現在、主に使用されているのはPU39番(左200番サイト)である。
しかし、バイコヌール宇宙基地はカザフスタンという別の国の領土にある。これは国家の安全保障に関わる問題だ。私たちはかなり以前からこの問題に取り組んでいた。最も単純な選択肢は、ロシアの領土内に重量級ロケット用の発射台を作ることだ。
「プロトン」は時代遅れだ。主な理由は有毒な燃料蒸気だ。推進剤には非対称ジメチルヒドラジン(別名ヘプチル)、酸化剤には四酸化窒素が使われているが、どちらも人体や環境にとって危険な物質だ。そのため、ロシアの新型重量級ロケット、「アンガラ」への段階的な切り替えが決定された。
マルチ・モジュール・アプローチ
「アンガラ」は、1991年以降にロシアで開発された、環境に優しい最新ロケットの最初のファミリーを代表である。既存のロケット(ソユーズ2など)の改造や改良ではなく、完全にゼロから作られた重量級ロケットである。これはマルチモジュール性の考えに基づいています。URM-1とURM-2という2つのユニバーサル・ロケット・モジュールを使って、軽量ロケット(アンガラ-1.2)から重量級ロケット(アンガラ-A5)まで、さまざまなクラスのロケットを製造することができます。特に、地球低軌道 (LEO) のペイロードはそれぞれ3,500kgから24,500kgです。同一のユニバーサルモジュールに大量発注する場合、理論的には人件費だけでなく、URMひとつあたりのコストも削減することが可能です。
重量級「アンガラ-A5」は、1段目と2段目のエンジンを強化し、構造を軽量化することで、「アンガラ-A5M」バージョンにアップグレードされる見込みである。これにより、地球低軌道への最大27,700kgの打ち上げが可能になる。その後、「アンガラ-A5V」バージョンの製造が計画されている。このバージョンでは、第3段が酸素-水素に置き換えられ、ペイロード容量が38,000kgに増加する。したがって、「アンガラ-A5V」は、23,700kgをLEOに打ち上げる「プロトン-M」を1.5倍上回ることになる。
一度に2つから
現在、「アンガラ」はロシア国内に2つの発射場を持っている。1つ目はプレセツク宇宙基地(すでに数回の打ち上げが行われている)、2つ目はボストーチヌイ宇宙基地(4月11日に最初の打ち上げが行われた)である。なぜ一度に2つなのか？それはタスクの問題である。
「プレセツク」は北部のアルハンゲリスクにあり、そこから極軌道や周極軌道に宇宙船を打ち上げる方がエネルギー的に有利である。アムール州にある南の(ロシア領土の基準からすると)「ボストーチヌイ」からは、静止軌道に衛星を打ち上げる方が効率的だ。
どちらのサイトでも、ケーブル補給塔(CRT)が打ち上げ準備に使用されている。これは、メンテナンス要員を作業現場まで運ぶためのエレベーターや階段、要員の緊急避難設備、独自およびトランジット(ロケットに搭載されたコネクターを通してロケットに送り込む)用のパイプラインやケーブルを敷設するための特別なボックスを備えた固定式の構造物である。このようなタワーが1つあれば、軽量級から重量級まで「アンガラ」ロケットの全機種に対応できます。これにより、現在の作業量と打ち上げ量を考慮すると、複数の異なるサイトを用意する必要がなくなる。
ボストーチヌイ宇宙基地には、有人打ち上げに対応するため、後にもう1つの「フロア」が追加される予定である。4月11日の打ち上げ成功後、ロスコスモスのユーリ・ボリソフ長官は、「アンガラ」の最初の有人打ち上げは2028年に行われる予定であると述べた。
理由と展望
現在、「アンガラ」はまだ飛行開発試験の段階にあり、完成までに数回の打ち上げを残っている。
例えば、「アンガラ-A5」の打ち上げは4月9日に行われる予定だったが、予備日に二度延期され、技術的な理由から24時間延期された。まず、打ち上げ2分半前にオートメーションが準備を中断した。原因は、中央ユニットの酸化剤タンクの過給システムの故障だった。これは深刻な修正や変更を必要としないソフトウェアのエラーであるため、2回目の起動は1日後に行われた。
4月10日、「アンガラ-A5」の打ち上げはさらに進展した。しかし、新たな技術的な不具合が検出された。テレメトリーの予備分析の結果によると、エンジン始動制御システムの不具合に関連していた。これもすぐに修正され、4月11日、雪のように真っ白な「アンガラ-A5」は発射台から離脱した。この打ち上げは成功した。
世界の宇宙産業にとって、エラーや延期はよくあることです。多くの場合、自動システムは、打ち上げ時に起こりうる問題、特に新しいロケット発射場からの最初の飛行試験中の問題を回避するために、過剰な保険がかけられている。
とはいえ、このロケットへの迅速な移行を期待すべきではない。まず、残っている「プロトン」をすべて「打ち上げる」必要があります。Mバージョンは約10基残っています。よって、歴史に残る「主力機」を追いかける時間はまだある。しかし、国家軌道ステーションROSはアンガラの助けを借りて建設されるのは明らかだろう。
原文記事
"Протон" уходит на покой: чем важен запуск "Ангары" с "Восточного"
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