N-1

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
移動: 案内検索
N-1ロケット
機能 有人月面探査
製造 S.P.コロリョフ ロケット&スペース コーポレーション エネルギア
開発国 ソビエト連邦の旗 ソビエト連邦
大きさ
全高 105 m (344.5 ft)
直径 17 m (55.8 ft)
重量 2,735,000kg (6,030,000lb)
段数 5段
積載量
LEOへのペイロード 75,000 kg (165,000 lb)
打ち上げ実績
状態 引退
射場 LC-110, バイコヌール宇宙基地
総打ち上げ回数 4回
成功 0回
失敗 4回
初打ち上げ 1969年2月21日
最終打ち上げ 1972年11月23日
第1段 - ブロック A
エンジン 30基のNK-15
推力 5,130,000 kgf (50.3 MN)
比推力 330秒
燃焼時間 125秒
燃料 RP-1/液体酸素
第2段 - ブロック B
エンジン 8基のNK-15V
推力 1,431,680 kgf (14.04 MN)
比推力 346秒
燃焼時間 120秒
燃料 RP-1/液体酸素
第3段 - ブロック V
エンジン 4 NK-21
推力 164,000 kgf (1.61 MN)
比推力 353秒
燃焼時間 370秒
燃料 RP-1/液体酸素
第4段 - ブロック G
エンジン 1基のNK-19
推力 45,479 kgf (446.00 kN)
比推力 353秒 (3,460 N·s/kg)
燃焼時間 443秒
燃料 RP-1/液体酸素
第5段 - ブロックD
エンジン 1基のRD-58
推力 8,500 kgf (83.36 kN)
比推力 349秒 (3,420 N·s/kg)
燃焼時間 600秒
燃料 RP-1/液体酸素
サターンVとN1の比較.N1の方が短いが推力は大きい。一方、サターンVは液体水素エンジンを2段目と3段目に使用しているがN1は全段ケロシンを使用するのでサターンVの方がより重いペイロードを軌道へ投入できる。打ち上げ実績は対照的でサターンVは13回の打ち上げに全て成功したのに対してN1は全て失敗した。

N-1ロシア語:Н1エーヌ・アヂーン)は、にソ連人の宇宙飛行士を送るように造られたソビエト連邦ロケットである。全長、約100メートル。アメリカのサターンVロケットに匹敵する大きなロケットで、低軌道に95トンものペイロードを投入できるよう設計された。しかしながら、4回の試験打ち上げ全てに失敗し、実用化の目処が立たないまま1974年に計画は放棄された。

概要[編集]

N-1の開発は火星への有人宇宙飛行宇宙ステーション、大型軍事衛星の打上げのために1956年から始まった。米国1961年に有人月面着陸の目的を発表した後1964年に、N-1はこの目的に転換した。しかし、予算が十分に供給されなかったため、計画は成功に至らなかった。

他のソ連製宇宙ロケット同様、小型のロケットエンジンを多数束ねる事で大きな推力を得るクラスターロケット方式を採っているが、N-1の第一段ではその数は30基にも及び、それらを同期制御する事が技術上の最大の課題であった。現在の技術をもってしても、それだけの数のロケットエンジンの同期制御は極めて困難である。

N-1では多数のエンジンを制御するためにKORDシステムが開発された。ひとつのエンジンが停止すると自動的に中心軸を挟んで反対側のエンジンを停止してバランスをとると共に、他のエンジンの燃焼時間を延長して性能を確保する制御システムで、4つのエンジンが停止しても対応できるようになっていた。さらに外周の24基のエンジンの一部は機体の鉛直軸に対して右や左に軸をずらし、角度をつけて装着された。これらのエンジンの出力を調整することでロール回転のコントロールも可能であった。ただし3号機(N-1/6L)ではこのシステムでも制御しきれないロール回転が発生したため、後にステアリングエンジンを追加した。

テストのための資金不足と技術的困難のため、四回行われたテスト飛行のうち、N-1が成功したことは一度もなかった。テスト飛行は全て第一段の分離の前で失敗した。最も長い飛行は107秒で、第一段の分離直前で爆発した。テスト飛行は、最初の2回が1969年、3回目は1971年で、最後の飛行は1972年に行われた。

1974年5月にソ連の有人月着陸計画(L3計画)は中止され、これに続いてN-1の開発も同年8月に放棄された。更なるテスト飛行準備に備えて用意していた2機のN-1Fは廃棄され、残骸は避難所及び貯蔵小屋として使用された。N-1F用のエンジンであるNK-33は破棄されるはずであったが、放射性廃棄物のカバーをかけて破棄されずに残っていたものが発見され、試運転の結果、まだ動くのみならず、良好な性能を示したため、2005年民間のロケット開発で使用されることになった。このエンジンを再利用する計画は予定よりも遅れたが、2013年にこのエンジン2基を1段に使用するアンタレスロケットが打ち上げられ、商業利用が開始された。

月計画[編集]

1961年5月にアメリカは月の有人着陸計画を発表した時、セルゲイ・コロリョフは現在ソユーズとして知られる新型の宇宙船を基にした月計画を提案した。これはソユーズと月着陸船やエンジンや燃料を複数回に分けて打ち上げ、軌道上で組み合わせるという案だった。 この方法は宇宙船の打ち上げに必要なロケットが1度に打ち上げるよりも小型ですむという事だった。 仮にこの方法を採用したとしても重すぎて既存のソビエトのロケットの打ち上げ能力では及ばなかった。コロリョフは50トンのペイロードを打ち上げる為に最終的に製造されたN-1の設計よりもはるかに小型のN-1ロケットの開発を打診した。

動力源はソビエトのロケットエンジンの設計の大半を受け持っていたヴァレンティン・グルシュコが新設計したUDMHN2O4を推進剤とするRD-270だった。

この混ぜるだけで爆発的に燃焼するハイパーゴリック推進剤はグルシュコが設計した既存の複数のICBMに幅広く使用されていたエンジンの様式だった。しかしながらこのUDMH/N2O4推進剤の組み合わせはケロシン/液体酸素よりも比推力が低かったのでコロリョフはハイパーゴリック推進剤に替わる別の現実的な高性能の設計が必要になると感じた。更に重要なことにコロリョフは有人宇宙において安全性を高める為に無害な推進剤の必要性を感じていた。

コロリョフとグルシュコの間は意見の違いにより仲違いに発展した。両者の確執の原因はそれだけではなく、過去にグルシュコの嘘の告発によりコロリョフが強制収容所送りになったことや、グルシュコがコロリョフに比べ不遇な扱いをされていると感じていたことなどが背景にある。

1962年に行き詰まりを打開する為に開催された会議でコロリョフの意見が合意された。グルシュコはこのような設計に取り組む事に反対したのでコロリョフは最終的に諦めOKB-276のジェットエンジンの設計者であるニコライ・クズネチョフに支援してもらう事を決めた。クズネチョフはロケットエンジンの設計経験が乏しくNK-15として知られる非常に小型のエンジンでいくつかの高度に応じて調整された派生型が計画された。必要な推力を生み出す為に複数のNK-15を1段目の周囲に束ねて使用する事が検討された。

エンジンの輪の内側は開かれる予定でブースター段の上部付近に設置された吸気口から空気を送る予定だった。空気は燃料過多の排気と混合され燃焼することで推力を増強する仕掛けだった。環状に多くのロケットエンジンのノズルを配置するN-1の一段目はトロイダル・エアロスパイクエンジンシステムを形成していた。より一般的なエアロスパイクも同様に研究中だった。

問題点[編集]

燃料と酸化剤を束ねられたロケットエンジンへ供給するために複雑なポンプを必要とした。それにより壊れやすくなり打ち上げ失敗の要因となった。さらにN-1のバイコヌール打ち上げ基地は内陸部にあるため大型の船舶で輸送することが出来ないので小分けにして鉄道で運び、現地で再組み立てした。その結果複雑化して(推進剤の供給系の配管とタービンに起因する)破壊的な振動と同様に排気の流体力学的な問題(機体のロール軸の傾きを引き起こしたり真空キャビテーションや他の問題)が打ち上げ前に発見されず解決されなかった。

それらの技術的な困難を順番に解決する為の資金が不足していたことによりN-1は全ての試験打ち上げに失敗した。12回の試験計画の中で4回の無人飛行計画は全て1段目を分離する前に失敗に終わった。もっとも長い飛行は最後に発射された107秒で分離の直前だった。打ち上げ試験は1969年から1971年に実施され1972年に終了した。

月面有人着陸のN-1F計画が中止されてからアメリカのスカイラブに対抗する宇宙ステーションの打ち上げにロケットを使用する事が期待された。皮肉なことにグルシュコによって計画は置き換えられることにより1974年に終了した。2機のN-1Fは当時打ち上げ準備段階だったが中止された。計画は大型のプロトンロケットのようなハイパーゴリック推進剤を使用した"ヴァルカン"という概念で、1976年にエネルギア/ブラン計画が開始されるまで続いていた。

実績[編集]

1969/2/21 1号機(N-1/3L)
68秒後第一段全エンジンの停止
原因:KORDシステムのエラー。出力調整タイミングの誤りから振動が生じ、液体酸素パイプを破壊、火災が発生した。
1969/7/3 2号機(N-1/5L)
発射十数秒後第一段全エンジン停止
原因:金属片がターボポンプに入り込んだためエンジン停止。点火の0.25秒後エンジンNo.8のターボポンプに入り込んだ金属片で液体酸素ポンプが破裂・停止し、その後KORDシステムによって29基のエンジンも停止された。ロケットは発射台に落下して爆発した。
1971/6/26 3機目(N-1/6L)
主な改良点:燃料ラインへのフィルター設置、エンジンルームの換気装置と冷却装置追加、発射直後のKORDシステムによるエンジン停止の禁止。
発射50秒後分解
原因:エンジン後方でのスリップストリームによりロール回転が生じ分解。エンジンには問題は起きなかった。
1972/11/23 4機目(N-1/7L)
主な改良点:回転を止めるためのステアリングエンジンが追加
発射107秒後第一段爆発
原因:振動により燃料ラインへ加わる過負荷を避けるためのプログラムが作動しエンジンが停止。一部のエンジンは爆発を起こした。
1974年8月 N-1計画打ち切り
5号機、6号機(N-1F)
主な改良点 エンジンをNK-15からNK-33へ変更
ほぼ完成していたものの、N-1計画打ち切りのため廃棄。

関連項目[編集]

脚注[編集]

出典[編集]

参考文献[編集]

  • N1” (英語). Encyclopedia Astronautica. 2008年6月23日閲覧。

外部リンク[編集]