米航空宇宙メーカーのボーイングは2019年12月20日、新型宇宙船「スターライナー」の無人試験機を打ち上げた。
当初は8日間かけ、宇宙飛行や国際宇宙ステーション(ISS)へのドッキングなどの技術を試験する計画だったが、打ち上げ直後にトラブルが発生し、予定していた軌道変更に失敗。ボーイングと米国航空宇宙局(NASA)は試験を2日間で切り上げ、22日に地球に帰還させた。
トラブルの原因は不明で、今後の開発や飛行計画への影響もまだわかっていない。
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計画どおりとはいかなかったものの、宇宙飛行を終えて地球に帰還したスターライナーのクルー・モジュール (C) NASA/Bill Ingalls
スターライナーとはどんな宇宙船か？
「スターライナー(Starliner)」は、ボーイングが開発した有人宇宙船で、国際宇宙ステーション(ISS)などに宇宙飛行士を輸送することを目的としている。コードネームはCST-100(Crew Space Transportation-100)で、また愛称のスターライナーは、B787の愛称ドリームライナーなどに合わせたものでもある。
米国航空宇宙局(NASA)は2000年代に、ISSへの補給物資や宇宙飛行士の輸送を民間に委託する計画を立ち上げた。その実施業者としてスペースXとボーイングの2社が選ばれ、スペースXは「クルー・ドラゴン」を、そしてボーイングがスターライナーを開発している。
NASAは2011年に、老朽化したスペース・シャトルを引退させ、以来ロシアに運賃を支払って「ソユーズ」宇宙船の座席を購入し、そこに米国や日本、欧州の宇宙飛行士を乗せて、ISSへ送っている。スペースXとボーイングには、ロシア依存からの脱却と、"米国の地から、米国の宇宙飛行士を、米国の宇宙船で飛ばす"ことの復活という、大きな期待がかかっている。
スターライナーは宇宙飛行士が乗り込む「クルー・モジュール」と、スラスターやタンク、バッテリーなどが収められた「サービス・モジュール」の2つから構成されている。
クルー・モジュールには最大7人の飛行士が搭乗でき、耐熱シールドなど以外の主要な構造物は、最大10回の再使用を可能としている。サービス・モジュールには、発射台上や飛行中のロケットから脱出する際に使う4基の強力なスラスターのほか、姿勢制御や軌道変更に使うスラスターが集まったポッド、そして底面には太陽電池を装備している。
スターライナーの開発は、技術的な問題や、NASAの予算不足などを理由にスケジュールが遅れたが、ようやく完成に近づきつつある。今年11月には発射台での事故を想定し、緊急脱出システムを使って宇宙船を脱出させる試験にも成功した。
そして今回の試験は、「軌道飛行試験(Orbital Flight Test)」と呼ばれ、スターライナーにとって初の無人での宇宙飛行であり、今後の有人での試験飛行や、そして宇宙飛行士の輸送ミッションの行方を左右する、きわめて重要なものだった。
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宇宙を飛ぶスターライナーの想像図 (C) NASA/Boeing
打ち上げ成功も予定していた軌道に乗れず
スターライナーの無人試験機は、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス(ULA)が運用する「アトラスV」ロケットに搭載され、日本時間12月20日20時36分(米東部標準時6時36分)、フロリダ州にあるケープ・カナベラル空軍ステーションの41番発射台から離昇した。
ロケットは順調に飛行し、打ち上げから約15分後にスターライナーを分離。計画どおりの軌道へ投入した。
このときスターライナーと、アトラスVの2段目機体は、完全な地球周回軌道ではなく、近地点高度(地表に最も近い点)が約73kmと、大気圏の中に入り込んだ、サブオービタル軌道に入っていた。これは、もしスターライナーのスラスターなどにトラブルが起きても、そのまま自然に大気圏に再突入して地球に緊急帰還できること、またアトラスVの2段目機体を早期に大気圏に落として処分することを狙ったものである。ちなみにスペース・シャトルの打ち上げでも同じように、緊急時の帰還と、外部燃料タンクの処分を目的に、一旦サブオービタル軌道に投入していた。
そのためスターライナーは、分離から約16分後に、OMAC(Orbital Maneuvering and Attitude Control)と呼ばれるスラスターを噴射し、近地点高度を上げることになっていた。これは宇宙船側で自動で行われるはずだったが、しかしなんらかのトラブルが起き、噴射は行われず、軌道変更に失敗。さらにこのとき、姿勢制御用のRCS(Reaction Control System)スラスターが不意に、それも過度に噴射したことが確認され、燃料を大量に浪費した。
その後、地上の運用チームが異常に気づき、立て直すためのコマンドを送信。そしてRCSを噴射することで軌道上昇を実施し、これによりひとまず周回軌道に乗り、地球への不意の緊急帰還という事態は避けられた。その後も軌道修正を繰り返し行い、最終的に高度約250kmの円軌道に入った。
しかし、軌道の関係や、またRCSの過度な噴射などで燃料を大量に浪費したことから、ISSへのランデヴーやドッキングはできないと判断された。そのためボーイングとNASAは、可能な限り宇宙船の機能試験は行う一方、ISSへのランデヴー・ドッキングは中止。ミッションを途中で打ち切り、約48時間後に地球に帰還させることを決定した。
そして22日21時23分、スターライナーはOMACを使って軌道離脱噴射を開始。クルー・モジュールとサービス・モジュールを分離したのち、クルー・モジュールは大気圏に再突入し、パラシュートの展開などをこなしつつ降下。21時57分に、ニュー・メキシコ州のホワイト・サンズ・ミサイル実験場内にある、ホワイト・サンズ・スペース・ハーバーに正常に着陸した。詳しいデータの分析はまだだが、宇宙船に大きな損傷などはなく、着陸地点も予定していた地点のほぼど真ん中であるなど、結果は良好であると伝えられている。
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スターライナーを載せたアトラスVロケットの打ち上げ (C) NASA/Joel Kowsky
