NASAが新しい宇宙船を人間にとって十分に安全であると認定する方法

今月初め、 SpaceXのエンジニアたちは、間もなく宇宙飛行士を地球に帰還させるパラシュートシステムの27回目にして最後のテストを完了しました。モハーベ砂漠上空で4枚のパラシュートが無事に展開したことは、同社が10年近くにわたる過酷なテストと劇的な挫折を経て、ついに有人宇宙飛行を開始する準備が整ったことを示唆しました。SpaceXのクルードラゴン宇宙船は、NASAから有人宇宙飛行の認証を受ける5番目のアメリカの宇宙船となる寸前です。しかし、その前に同社は、2人の宇宙飛行士を軌道に乗せ、無事に帰還させるという、最後の重要なテストに合格しなければなりません。

スペースXは5月27日、フロリダ州ケネディ宇宙センターからNASAの宇宙飛行士ボブ・ベンケン氏とダグ・ハーレー氏を国際宇宙ステーション（ISS）に向けて打ち上げる予定です。宇宙飛行士たちはISSで重要な科学研究を行いますが、今回のDemo-2ミッションは、クルー・ドラゴンの有人宇宙飛行の認証を第一に目指しています。「このミッションで、有人宇宙飛行認証の大部分が完了します」と、スペースXのグウィン・ショットウェル社長は今月初めの記者会見で述べました。「これはシステムの性能を最大限引き出すためのテストミッションです。」彼女は、Demo-2ミッションがクルー・ドラゴンの有人宇宙飛行認証プロセスの約95%を占めると見積もっています。

（SpaceXとNASAの両関係者はWIREDからの追加コメント要請に応じなかった。）

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ます。これらの打ち上げは、何か問題が発生して何年もの努力が無駄になる可能性を最小限に抑えるため、厳格なエンジニアリング審査を受けます。これは数ヶ月かかることもある厳格なプロセスであり、有人ミッションの認証プロセスと多くの類似点があると、NASAの商業乗組員プログラムの元プログラムマネージャー、エド・マンゴ氏は述べています。NASAが衛星や深宇宙探査機を打ち上げる際、その焦点はミッションの成功に完全に集中しています。つまり、宇宙船が必要な場所に到達し、設計された目的を達成することです。「しかし、乗組員の場合は、ミッションの成功だけでなく、乗組員の安全も重要です」とマンゴ氏は言います。「そこにプラスアルファの要素を加える必要があるのです。」

NASAが有人宇宙船の認証を最後に行ったのは、1981年のスペースシャトル初飛行の時でした。スペースシャトル計画は2011年に終了し、これはアメリカの宇宙飛行士がアメリカ本土から宇宙へ打ち上げられた最後の機会となりました。過去10年間、宇宙ステーションに向かう宇宙飛行士はすべてロシアのロケットに乗っていました。NASAはスペースX社とボーイング社に対し、スペースシャトルの最終飛行からわずか1年後に、自社の有人宇宙船の認証契約を締結しましたが、有人宇宙船の建造は長い道のりであることが証明されています。

SpaceXのクルードラゴン宇宙船は、ハードウェアの製造前に、NASAが定めた基本要件を満たしていることを確認するための一連の設計審査を受けました。NASAは大まかな仕様を提供しますが、認証プロセスの詳細は宇宙船ごとに異なります。「商業乗組員輸送のコンセプトは、NASAが可能な限り最高レベルの安全性と性能要件を定義し、パートナー各社にそれらの要件を満たすシステムの革新と設計を委ねることでした」とマンゴー氏は述べています。例えば、有人宇宙船は通常はほぼ完全に自動化されていますが、手動および遠隔操作が可能でなければなりません。

打ち上げ間近のロケット

Blue Origin、SpaceX、Virgin Galactic について、そして宇宙で生活すると実際に体に何が起こるのかについて、知っておくべきことすべて。

NASAは、宇宙船の基本設計と、そのミッションに基づいて宇宙船の認証を行います。宇宙飛行士を月へ運ぶ宇宙船は、低地球軌道へ運ぶ宇宙船とは異なる要件を満たす必要があります。したがって、設計プロセスの最初の段階は、ミッションのニーズを特定し、それを満たす宇宙船を設計することです。例えば、クルー・ドラゴンは宇宙ステーションと宇宙飛行士を輸送するために使用されるため、ドッキングポートと接続でき、少なくとも210日間宇宙空間で滞空できる必要があります。

設計プロセスにおいて、NASAとその請負業者は、各宇宙船が意図したとおりに機能することを実証する飛行試験プログラムについても合意する必要がありました。一部の試験については、NASAは各社に実施方法を決定させました。例えば、SpaceXとBoeingは、緊急事態が発生した場合に、自社の宇宙船がミッションを中止し、乗組員を安全な場所に運ぶことができることを証明する必要がありました。両社とも、発射台上にある乗組員用カプセルの脱出スラスタを点火する発射台脱出試験を無事に完了しました。しかし、飛行中のロケットからカプセルを切り離し、飛行中の脱出試験を実施したのはSpaceXだけでした。Boeingは、自社のデータに基づいて飛行中の脱出試験のシミュレーションを行うことを選択しました。

飛行試験プログラムのその他の側面は譲れないものでした。例えば、NASAは両社に対し、無人デモ飛行とそれに続く有人デモ飛行をISSで実施することを要求しました。SpaceXは昨年、ISSへの無人デモ1ミッションを成功裏に完了しました。ボーイングはスターライナー宇宙船のタイマー故障により、ミッションを早期に終了せざるを得なくなり、再度挑戦することになりました。SpaceXの無人ミッションはカプセルのコア機能を実証しましたが、同社はまだ人間を搭乗させ、カプセルが本来の性能を発揮できることを示す必要があります。それが、今回のミッションの目的です。

「デモ1では宇宙船全体の点検を完璧に行いました」と、NASA商業乗組員プログラム副マネージャーのスティーブ・スティッチ氏は今月初めの記者会見で述べた。「しかし今回は、ボブとダグが宇宙ステーションへ向かう間、ドラゴン宇宙船内で生活し、作業するために必要な生命維持システム、宇宙服、ディスプレイシステム、その他多くのシステムを点検する予定です。」

クルードラゴンは、宇宙ステーションまでの19時間の旅の大半を自動操縦で飛行します。しかし、軌道実験室へのドッキング直前、ベンケン氏とハーリー氏は手動操縦に切り替えます。宇宙飛行士はカプセルの軌道を変更するわけではないため、実際にはカプセルを「操縦」しているわけではありません。その代わりに、宇宙船のドラコスラスタを用いて、カプセルの向きを変える基本的な操作をいくつか行います。これは、緊急事態や自動制御に予期せぬ問題が発生した場合でも、乗組員がカプセルを制御できることを実証するものです。これはDemo-2ミッションの最も重要な目標の一つであり、カプセルの有人宇宙飛行認証にとって極めて重要です。

SpaceXは、宇宙船がISSにドッキングしている間もテストを継続します。NASAの要件により、カプセルは乗組員が搭乗していない場合でも、地球のミッションコントロールセンターからのコマンドを実行できる必要があります。ベンケンとハーリーが軌道上に滞在している間、地球のミッションコントロールセンターのオペレーターは定期的にクルードラゴンを起動してテストを行い、すべてのシステムが正常であることを確認します。

ベンケン氏とハーリー氏はISSに最大3ヶ月半滞在する予定で、フロリダ沖に着陸後、NASAとSpaceXのエンジニアは数ヶ月かけてミッションのデータを精査し、カプセルが基準を満たしているかどうかを判断します。この最終審査に合格すれば、SpaceXはNASAの宇宙飛行士やその他の有料利用者をISSに輸送する運用ミッションを開始する準備が整います。

NASAの有人宇宙飛行士の安全性評価プロセスの極めて厳格な点は、NASAの「失敗は許されない」という精神の産物です。NASAの公式認証文書に詳述されているように、有人宇宙飛行士の安全性評価は単なるプロセスではなく、「各人が自分の設計部分と乗組員の安全に対して個人的に責任を感じるという心構え」です。エンジニアにとってこれは大きな責任ですが、今月初めの記者会見で、NASAのジム・ブライデンスタイン長官はスペースXのカプセルの安全性に対する自信を表明しました。

「今日はNASAにとっても、スペースXにとっても重要な日です」とブリデンスタイン氏は述べた。「しかし、これはあくまで試験飛行であるという事実を忘れてはなりません。私たちは学ぶためにこれを行っているのです。」

WIREDのその他の素晴らしい記事

東京湾での27日間：ダイヤモンドプリンセス号で何が起こったのか
44歳でマラソンのベスト記録を出すには、過去の記録を超えなければならなかった
人々が飢えているにもかかわらず、なぜ農家は牛乳を廃棄しているのか
フリースウェアとは何か？そして、どうすれば身を守ることができるのか？
自宅で髪を切るためのヒントと道具
👁 AIがCOVID-19の潜在的な治療法を発見。さらに、最新のAIニュースもお届けします
🏃🏽‍♀️ 健康になるための最高のツールをお探しですか？ギアチームが選んだ最高のフィットネストラッカー、ランニングギア（シューズとソックスを含む）、最高のヘッドフォンをご覧ください