ドラゴン2

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ドラゴン2
ISSに接近するドラゴン2
製造 スペースX
国 アメリカ合衆国の旗 アメリカ合衆国
運用
用途 ISSへの人員・物資輸送
宇宙旅行
仕様
設計寿命
  • 1週間 (単独飛行)[1]
  • 2年 (ドッキング)[1]
乾燥重量 約 6,350 kg[2]
ペイロード容量 カーゴドラゴン: ISSに 3,307 kg[3], 回収 2,507 kg, 廃棄 800 kg[3]
乗員数 クルードラゴン: 7
カーゴドラゴン: 無人
大きさ
  • 直径: 3.7 m[4]
  • 全長: 8.1 m[4]
  • 側壁角: 15 度
体積 与圧部: 10 m3 (350 cu ft)[1]
非与圧部: 14 m3 (490 cu ft)[1]
備考
製造
状態 運用中
製造 4 (試験機1, 実用機3)
最初の打ち上げ 2019年3月2日（無人試験）
2020年5月30日（有人試験）

ドラゴン2 (Dragon 2) は、アメリカの民間宇宙企業スペースXが開発した有人宇宙船である。ドラゴン無人宇宙補給機の後継機として開発されており、2020年5月に初の有人宇宙飛行を成し遂げた。ドラゴン2は同社のファルコン9ブロック5ロケットに搭載して打ち上げられ、着水して帰還するよう設計されている。

アメリカの宇宙船としては、2011年のスペースシャトルの退役後では初めて有人で飛行した宇宙船であり、スペースシャトル初飛行から計算すると実に40年ぶりとなる新型の、地球周回軌道に到達した有人宇宙船である。

概要

打ち上げ前のドラゴン2。

ドラゴン2は旧型のドラゴンと比べて、フライトコンピューターやアビオニクスが新しくなる他、機体の形状も変更されており、大きな窓が備えられ、また太陽電池アレイが再設計されるなどしている。ドラゴン2ではクルードラゴンと呼ばれる有人飛行に対応したバージョンと、カーゴドラゴンと呼ばれる旧型のドラゴンを置き換えるための無人のバージョンの2種類が製造される。クルードラゴンには、独特の打ち上げ脱出システムとして、四隅に各2基ずつ備え付けられたスーパー・ドラコエンジンの逆噴射を用いるシステムが取られている。クルードラゴンとカーゴドラゴンはともに、商業補給サービス (CRS2) と 商業乗員輸送開発 (CCDev) 計画の下、国際宇宙ステーション (ISS) への輸送に用いられる予定である。またクルードラゴンは低軌道を超えて、月への宇宙旅行に用いることも想定されている。

クルードラゴンの開発は2010年にドラゴンライダーとして開始された。これはNASAがCCDev計画としてISSへの人員輸送を民間委託する方針を示したことを受けてのものであった。クルードラゴンの設計が公開されたのは2014年5月で、2014年10月にはボーイングのCST-100とともに、同計画の機体として選定された。NASAはクルードラゴンを低コストなオプションと考えており、高コストだが堅実と評価されたCST-100が42億ドルの資金を得たのに対して、クルードラゴンは26億ドルを得た。2019年3月にISSへの無人試験飛行を果たし、2020年5月にはCCDev計画初となる有人での飛行試験も達成した[5]。カーゴドラゴンもまた、2016年1月にNASAのCRS2計画にノースロップ・グラマンのシグナス、シエラ・ネヴァダ・コーポレーションのドリームチェイサーとともに選定されている。スペースXによるCRS2ミッションは、旧型のドラゴンによるCRSミッションが終わった後の2020年12月より開始された。

設計

2012年当時のドラゴンライダーのモックアップ。打ち上げ脱出システムのエンジンがカプセルの外側に見える。

ドラゴン2には、クルードラゴンとカーゴドラゴンの2種類のバージョンが存在する[3]。

クルードラゴンは元々ドラゴンライダーと呼ばれていたもので[6][7]、7人の乗員または乗員と貨物の輸送に対応することが企図された[8][9]。完全に自動化されたランデブーとドッキング能力（手動も可）を持ち、NASAドッキング機構 (NDS) を使用してISSと接続するよう設計されている[10][11]。典型的なミッションでは、ドラゴンライダーはISSに180日間ドッキングすることになるが、宇宙船自体はロシアのソユーズと同様210日間の滞在能力を持つ[12][13][14]。最初期のデザインが公表されたのは2010年のことで、スペースXは当時から打ち上げ脱出システムをドラゴン宇宙船に統合することを計画していた。この手法は、既存の主な有人宇宙船で用いられている牽引式のアボートタワーと呼ばれる方式と比べていくつかの利点がある[15][16][17] 例えば、軌道に向かう全行程において脱出システムが動作できること、脱出システムの再使用が可能であること、分離の必要がなくなることで安全性が増すこと、脱出システムのエンジンを流用して着陸ができる可能性があること、である[18]。

スペースXは当初、ドラゴン2において従来のパラシュートで海上に着水させて帰還させる方式の他、ロケットエンジンを逆噴射させて着陸を行うことを計画しており、この方式で2017年までに乗員輸送を実現するとの開発スケジュールを示していた。スペースXはNASAに対して、クルードラゴンの最初の数回の飛行はパラシュートを用いた洋上着水となるものの、以後は着陸が基本となるとの提案を行った[19]。 このようにパラシュートによる帰還はあくまでバックアップとして扱われていたが、後に逆噴射による着陸が取り止めとなったことから、全ての帰還でパラシュートが用いられることとなった[18]。

2011年には、ドラゴン2の生命維持装置の開発にパラゴン・スペース・デベロップメントがかかわることが公表された[20]。また2012年には、打ち上げと再突入の際に利用される宇宙服を開発していることも明らかとなった[21]。

ドラゴン2の価格については、2015年のNASAの資料では「RKKエネルギアのソユーズ宇宙船の7600万USドル（約84億円）/人の打ち上げ費用と比較して、スペースXのドラゴン2宇宙船の打ち上げ費用は5800万USドル（約64億円）/人と低価格で経済的である」と記述されている[22]。

ドラゴン2の設計は、2014年5月29日にカリフォルニア州ホーソーンにあるスペースXの本社のプレスイベントで公開された[23][24][25]。2014年10月には、NASAはドラゴンをISSへアメリカの宇宙飛行士を運ぶ商業乗員輸送開発 (CCDev) 計画の候補の1つに選定した。スペースXは、ドラゴン2の打ち上げに同社のファルコン9ブロック5を使用することを計画した[26][27][28]。

技術仕様

様々な角度からみたクルードラゴン。

ドラゴン2は、以下のような特徴を持つ[23][24][29]。

  • 再使用性: 複数回の再使用が可能である。これにより宇宙へのアクセス費用を大幅に削減できるとしている。スペースXではリファビッシュ無しで約10回の再使用が可能だと見込んでいる。
  • 容積: カーゴドラゴン: 3,307 kg (7,291 lb)、クルードラゴン: 7名。
  • 帰還: 4つのメインパラシュートによる洋上着水。
  • エンジン（クルードラゴンのみ[30]）: 側面に8基のスーパー・ドラコ。2基ずつ計4ポッドでクラスタ化されており、1基辺り71キロニュートン (16,000 lbf)の推進力を持つ[23]。また各ポッドには各4基のドラコも搭載されている[19]。
  • 3Dプリンターの活用: スーパー・ドラコの燃焼室はインコネルを直接金属レーザー焼結法（英語版）にて出力して製造している。
  • ドッキング: 宇宙ステーションへの自動ドッキング能力を持つ。旧型のドラゴンは自動ドッキング能力を持たず、ISSドッキング時はカナダアーム2により把持する必要があった。ただし必要であれば手動操作も可能である。
  • 燃料タンク: エンジン圧力用のヘリウムと、スーパー・ドラコ用の燃料と酸化剤タンク。炭素系複合材料とチタンからなる。
  • 耐熱: スペースX開発によるSPAM backshell。第3世代のPICA-Xヒートシールドを更新する。
  • 操作: 従来の物理スイッチに代わりタブレット風コンピュータを備える。これに合わせてスペースX設計の新型宇宙服「スターマン」は指先がタッチパネル対応となっている[31]。
  • 減圧対策: 緊急事態により急激な減圧に晒される危険に備え、乗員は「スターマン」を装着する。また開口部が直径6.35 mmまでであれば、宇宙船は安全に帰還可能である[19]。

着陸システムとしては、当初以下の3つの方式が検討されていた。

しかしながら、スペースXのイーロン・マスクは2017年7月、動力着陸の開発を中止し、全ての着陸をパラシュートで行うことを発表した。スーパー・ドラコは引き続き打ち上げ脱出システム用として残されるが、着陸脚は取り除かれる。安全面での難しさが理由とされており、スペースXはこの技術は将来の宇宙船で改めて用いるとしている[33]。

ドラゴン2のパラシュートシステムは旧型のドラゴンのものと比べて完全に再設計されている。これは打ち上げ中の緊急脱出など様々なシナリオに対応する必要が生じたためである[32]。

打ち上げ記録

打ち上げ日時 (UTC) ミッション名 カプセルNo[34] ISS滞在期間 結果 備考
2015年5月6日 緊急脱出用ロケット試験 ドラゴンフライ試験機 N/A 成功 フロリダ州のケープカナベラル空軍基地 (SLC-40) で行われた緊急脱出用ロケットの試験[35]。
2019年3月2日[36] Crew Dragon Demo-1 C201 4日 成功 無人テスト飛行。打ち上げ後は3日にISSにドッキングし、8日に離脱した。
2020年1月19日 飛行中脱出試験 C205 N/A 成功 当初は無人試験飛行で回収された機体が用いられる予定であったが、地上試験中に爆発事故が発生したため、有人試験飛行用に製造されていた機体が用いられた[37]。
2020年5月30日 Crew Dragon Demo-2 C206 62日 成功 2人の乗員による有人テスト飛行。ダグラス・ハーリーとロバート・ベンケン（英語版）が搭乗。4回の船外活動の末、2020年8月3日アメリカ・フロリダ半島沖へ帰還した。
2020年11月16日 スペースX Crew-1 C204 成功 4人の乗員による有人ミッション。第64/65次長期滞在となるマイケル・S・ホプキンス（英語版）、ビクター・J・グローバー（英語版）、野口聡一らが搭乗。[38]
2020年12月6日 スペースX CRS-21 C208 成功 カーゴドラゴンによる初のCRS2ミッション。
2021年 スペースX Crew-2 C206 4人の乗員による有人ミッション[39]。星出彰彦らが搭乗。Demo2で用いられたC206カプセルを再使用する予定。
2020年以降 CCtCapミッション2–6 SpX-DM2の達成まで保留。NASAは6回のISS乗員輸送ミッションを契約している[40]。
2021年–2024年[41] CRS2ミッション2–6 NASAはさらに6回のISS無人補給ミッションも契約している[41]。

参考文献

  1. ^ a b c d “DragonLab datasheet” (PDF). Hawthorne, California: SpaceX (2009年9月8日). 2011年1月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年10月19日閲覧。
  2. ^ http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ast/media/DragonFly_Final_EA_sm.pdf
  3. ^ a b c Audit of Commercial Resupply Services to the International Space Station. NASA. April 26, 2018. Report No. IG-18-016. Quote: "For SpaceX, certification of the company’s unproven cargo version of its Dragon 2 spacecraft for CRS-2 missions carries risk while the company works to resolve ongoing concerns related to software traceability and systems engineering processes."
  4. ^ a b “Falcon 9”. SpaceX. 2017年7月14日閲覧。
  5. ^ “NASAとSpaceX、2020年初頭に米国製宇宙船でISSに人を輸送すると発表”. ITmedia (2019年10月11日). 2019年10月11日閲覧。
  6. ^ “Final Environmental Assessment for Issuing an Experimental Permit to SpaceX for Operation of the DragonFly Vehicle at the McGregor Test Site, McGregor, Texas”. faa.gov. Federal Aviation Administration. pp. 2–3. 2014年8月22日閲覧。
  7. ^ Gwynne Shotwell (21 March 2014). Broadcast 2212: Special Edition, interview with Gwynne Shotwell (audio file). The Space Show. 該当時間: 24:05–24:45 and 28:15–28:35. 2212. 2014年3月22日時点のオリジナル (mp3)よりアーカイブ。2014年3月22日閲覧。we call it v2 for Dragon. That is the primary vehicle for crew, and we will retrofit it back to cargo.
  8. ^ “Q+A: SpaceX Engineer Garrett Reisman on Building the World's Safest Spacecraft”. PopSci (2012年4月13日). 2012年4月15日閲覧。 “DragonRider, SpaceX's crew-capable variant of its Dragon capsule”
  9. ^ “SpaceX Completes Key Milestone to Fly Astronauts to International Space Station”. SpaceX (2011年10月20日). 2012年5月9日閲覧。
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  12. ^ Bayt, Rob (2011年7月16日). “Commercial Crew Program: Key Driving Requirements Walkthrough”. NASA. 2012年3月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年7月27日閲覧。
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  16. ^ Chow, Denise (2011年4月18日). “Private Spaceship Builders Split Nearly $270 Million in NASA Funds”. New York: Space.com. オリジナルの2011年12月18日時点におけるアーカイブ。. https://www.webcitation.org/6415KG6df?url=http://www.space.com/11421-nasa-private-spaceship-funding-astronauts.html 2011年12月18日閲覧。 
  17. ^ "Spaceship teams seek more funding" Archived March 4, 2012, at the Wayback Machine.. MSNBC Cosmic Log. December 10, 2010. Retrieved December 14, 2010.
  18. ^ a b “SpaceX Updates – Taking the next step: Commercial Crew Development Round 2”. SpaceX (2010年1月17日). 2011年1月17日閲覧。
  19. ^ a b c Reisman, Garrett (2015年2月27日). “Statement of Garrett Reisman, Director of Crew Operations, Space Explorations Technologies Corp. (SpaceX) before the Subcommittee on Space, Committee on Science, Space, and Technology, U.S. House Of Representatives” (pdf). science.house.gov. US House of Representatives, Committee on Science, Space, and Technology. 2015年2月28日閲覧。
  20. ^ “In the news Paragon Space Development Corporation Joins SpaceX Commercial Crew Development Team”. Paragon Space Development Corporation (2011年6月16日). 2012年1月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年4月15日閲覧。
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  24. ^ a b Kramer, Miriam (2014年5月30日). “SpaceX Unveils Dragon V2 Spaceship, a Manned Space Taxi for Astronauts — Meet Dragon V2: SpaceX's Manned Space Taxi for Astronaut Trips”. space.com. http://www.space.com/26063-spacex-unveils-dragon-v2-manned-spaceship.html 2014年5月30日閲覧。 
  25. ^ Bergin, Chris (2014年5月30日). “SpaceX lifts the lid on the Dragon V2 crew spacecraft”. NASAspaceflight.com. http://www.nasaspaceflight.com/2014/05/spacex-lifts-the-lid-dragon-v2-crew-spacecraft/ 2014年5月30日閲覧。 
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  27. ^ Norris, Guy. "Why NASA Rejected Sierra Nevada's Commercial Crew Vehicle" Aviation Week & Space Technology, October 11, 2014. Accessed: October 13, 2014. Archived on October 13, 2014
  28. ^ Berger, Eric (2017年6月9日). “So SpaceX is having quite a year”. Ars Technica. https://arstechnica.com/science/2017/06/so-spacex-is-having-quite-a-year/ 2017年6月9日閲覧。 
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  30. ^ Elon Musk at the ISS R&D Conference, July 19, 2017, (2017-07-19), https://www.youtube.com/watch?v=BqvBhhTtUm4 2018年8月20日閲覧。 
  31. ^ 宇宙服と船内が劇的進化のわけ…野口聡一さんが解説 - 朝日テレビ
  32. ^ a b Bergin, Chris (2014年8月28日). “Dragon V2 will initially rely on parachute landings”. NASAspaceflight.com. http://www.nasaspaceflight.com/2014/08/dragon-v2-rely-parachutes-landing/ 2014年8月29日閲覧。 
  33. ^ Elon Musk suggests SpaceX is scrapping its plans to land Dragon capsules on Mars The Verge July 19, 2017
  34. ^ https://space.skyrocket.de/doc_sdat/dragon-v2.htm
  35. ^ “SpaceX crew capsule completes dramatic abort test”. Spaceflight Now (2015年5月6日). 2015年5月6日閲覧。
  36. ^ “NASA, Partners Update Commercial Crew Launch Dates”. NASA Commercial Crew Program Blog (2019年2月6日). 2019年2月6日閲覧。
  37. ^ “スペースX、「クルー・ドラゴン」宇宙船の爆発事故の原因を特定”. マイナビニュース (2019年8月2日). 2020年5月30日閲覧。
  38. ^ “米国商業有人宇宙船 クルードラゴン 有人運用飛行（Crew-1）ミッション”. ISS関連フライトの全履歴. JAXA (2020年11月17日). 2020年11月17日閲覧。
  39. ^ “NASA Announces Astronauts to Fly on SpaceX Crew-2 Mission to Space Station”. 2020年8月4日閲覧。
  40. ^ “Boeing, SpaceX Secure Additional Crewed Missions Under NASA’s Commercial Space Transport Program – GovCon Wire”. 2019年12月28日閲覧。
  41. ^ a b "NASA Awards International Space Station Cargo Transport Contracts" (Press release). NASA. 14 January 2016. 2017年8月24日閲覧。

関連項目

外部リンク

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  • †は打ち上げ失敗
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