宇宙打ち上げが失敗した場合、宇宙飛行士はどうやって脱出するのでしょうか?

SpaceXはこのミッションの準備に10年以上を費やしてきましたが、数々の挫折を経験してきました。パラシュートの故障や試験用カプセルの爆発といったトラブルもありましたが、こうした失敗はどれも、クルー・ドラゴンをこれまで以上に安全なものにするのに役立ちました。Demo-2ミッションは、クルー・ドラゴンが人類を安全に軌道上へ往復輸送できるほどの信頼性をようやく備えたとNASA当局が確信していることを示しています。とはいえ、Demo-2はあくまで試験飛行です。何か問題が発生した場合、どうなるのでしょうか？

過去10年間、すべての宇宙飛行士を宇宙ステーションに運んできたロシアのソユーズ宇宙船と同様に、SpaceXのクルードラゴンには、打ち上げ前、打ち上げ中、打ち上​​げ後に何かが起こった場合に宇宙飛行士を安全な場所へ送り出す緊急脱出システムが搭載されている。しかし、細部にこそ真相があり、だからこそNASAとSpaceXは、考えられるあらゆる不測の事態を想定した様々な緊急脱出シナリオを時間をかけて検討してきたのだ。WIREDは、現役および元宇宙飛行士、そしてNASAのこのミッションのフライトディレクターにインタビューを行い、彼らがどのように不測の事態に備えたのかを伺った（SpaceXの担当者はコメントの要請には応じなかった）。

パッド中止

打ち上げの約3時間前、ベンケン氏とハーレー氏は白いテスラで発射台に到着します。エレベーターで発射塔の最上部まで行き、クルーアクセスアームの端まで降りてクルードラゴンのハッチを開け、内部に入ります。そこで、打ち上げに向けて準備が整っているかどうかを確認するための一連のシステムチェックを開始します。このプロセスで最も重要な部分は、クルードラゴンの緊急脱出システムを起動することです。

カプセルの緊急脱出システムを起動させる方法は3つあります。乗組員が宇宙船内のハンドルを引く、ミッションコントロールが宇宙船に遠隔コマンドを送信する、あるいは宇宙船自体がロケットに問題を検知した場合に自動的にシーケンスを開始する、といった方法です。これにより、カプセルに搭載されている8基の小型スーパードラコロケットエンジンが点火し、カプセルをロケットから切り離します。

発射台からの脱出は、主にロケットに燃料を充填する45分間の爆発リスクから宇宙飛行士を守るための措置です。SpaceXの歴史上、発射台からの爆発は一度しか発生していません。2016年、同社は燃料補給中にファルコン9ロケットと搭載衛星を失いました。「SpaceXはその後、爆発リスクを軽減するために設計を改良しました」と、NASAのDemo-2ミッションのフライトディレクター、ゼブ・スコヴィル氏は述べています。「しかし、まさにこのようなシナリオから宇宙飛行士を守るために発射台からの脱出が必要なのです。」

それでも、宇宙船の乗員にとっては過酷な出来事です。ほんの数秒のうちに、カプセルは静止状態から時速約560キロで急上昇します。この離脱の間、宇宙飛行士は重力の4倍以上の力を受け、約1.5マイル（約2.4キロメートル）上昇した後、カプセルはパラシュートを装着したまま大西洋に着水します。これは、極度の緊急事態に対応する極端な操縦と言えるでしょう。

それほど深刻な状況ではない状況で宇宙飛行士を避難させる必要がある場合、タワーに設置されたジップラインを使って地上まで移動することができます。例えば、ロケットへの燃料補給後に打ち上げが中止になった場合、通常は燃料が排出されるまで宇宙飛行士をカプセル内に留めておくのが一般的です。その後、宇宙飛行士は登ってきたのと同じルートでタワーを降りることができます。しかし、燃料の排出に問題が発生した場合、乗組員を稼働中のロケットからできるだけ早く離陸させ、問題を解決する必要があります。打ち上げ中止によって宇宙飛行士を危険にさらすのは理にかなっていないため、ジップラインを使って素早く脱出するのです。

飛行中の中止

クルードラゴンの緊急脱出システムは、宇宙への旅の間ずっと作動状態を維持します。スコヴィル氏によると、打ち上げ後、緊急脱出の判断はクルードラゴンのソフトウェアによって行われます。なぜなら、何か問題が起きればほんの一瞬のうちに起こるからです。「フライトコントローラーや乗組員がすぐに対応してくれるとは期待できません」と彼は言います。

クルードラゴンのコンピューターは、予期せぬ加速度の変化や予想飛行経路からの逸脱などを監視しています。NASAはロケットの上昇過程を7つの「打ち上げ中止段階」に分け、打ち上げの各段階には、打ち上げ中止をトリガーするパラメータと、カプセルの制御プロトコルがそれぞれ異なります。これは繊細なバランス調整です。打ち上げ中止システムは必要な時に常に作動しなければなりませんが、すべてが順調な時に作動してしまうほど敏感であってはなりません。スコヴィル氏によると、パラメータを正しく設定するには、カプセルのコンピューターにランダムなパラメータ変化を与え、その反応を調べる何千回ものコンピューターシミュレーションを実行する必要があったそうです。

打ち上げで最も危険な場面は、第二段階の打ち上げ中止段階です。これは「最大Q」と呼ばれる空力応力がピークに達する点で、打ち上げ後約1分半で発生します。ロケットは約2400km/hで飛行しており、この段階でカプセルはあらゆる空気圧にさらされるため、打ち上げ中止には最悪のタイミングとなります。しかし同時に、この段階は打ち上げにおいて最も問題が発生しやすい時期でもあります。

1月、スペースXは無人飛行中の緊急脱出試験に成功し、クルードラゴンが最大Q速度域で何らかの問題が発生した場合でもロケットから離脱できることを証明しました。ロケットが最大Q速度域に入ると、スペースXのミッションコントロールセンターはエンジンを停止させました。カプセルは自動的に異常を検知し、スーパードラコエンジンを点火し、ファルコン9ロケットが空中で爆発すると同時に離脱しました。カプセルは成層圏まで惰性飛行を続け、その後地球への降下を開始し、パラシュートを装着して大西洋に着水しました。

飛行中の宇宙船離脱は、すべての宇宙飛行士にとって最悪の悪夢です。宇宙飛行の歴史の中で、このような事態はほんの数回しか発生していませんが、NASAは万が一に備えて乗組員の訓練に多くの時間を費やしています。「私たちが行う訓練の95%は、予測はできるものの決して起こらないことを願うような事態に焦点を当てています」と、2018年に宇宙ステーションへのミッション中に飛行中の離脱を生き延びたNASAの宇宙飛行士ニック・ヘイグは言います。これは35年ぶりの有人宇宙船離脱でした。

ヘイグ氏によると、飛行開始から約2分後、ロシアのソユーズ宇宙船が激しく左右に揺れ始め、警報が鳴り、大きな赤い警告灯が点滅し始めたという。彼が状況を把握した時には、ロケットは既に分解し、ソユーズ宇宙船の自動緊急脱出システムが彼らを安全な場所へと押し上げていた。これ以上にストレスフルな状況を想像するのは難しいが、ヘイグ氏によると、緊急事態には恐怖に怯える暇はなかったという。「レーザーのように集中して作業に取り組み、状況を把握し、対応すべきことがないかを確認しようとしていました」とヘイグ氏は語る。「この手順を完璧に実行することが、生存の最大のチャンスだと分かっていたのです。」

ほとんどの場合、飛行中の打ち上げ中止はミッション終了を意味する。デモ2中に打ち上げ中止が発生した場合、カプセルは大西洋に着水し、宇宙飛行士救助の専門訓練を受けた宇宙軍部隊の分遣隊であるタスクフォース45によって回収される。150名の部隊は、カプセルが軌道上に投入された後に何か問題が発生した場合に備えて、ロケットの飛行経路沿い、米国東海岸とハワイに戦略的に配置される。しかし、ロケットの上段エンジン燃焼の最後の数秒で打ち上げ中止が発動された場合、ベンケン氏とハーレー氏は軌道上への打ち上げ中止も可能となる。スコヴィル氏によると、カプセルがまだ良好な状態にあり、軌道上への打ち上げ中止後も十分な推進剤が残っている場合、宇宙ステーションへの打ち上げを継続できる可能性があるという。

宇宙での中止

打ち上げが順調に進めば、ベンケン氏とハーレー氏は国際宇宙ステーションの軌道上でほぼ丸一日を過ごし、カプセルが想定通りの性能を発揮できるかどうかを検証するテストに集中する。しかし、万が一何か問題が発生した場合、早期に地球に帰還する選択肢もある。

軌道投入後にベンケン氏とハーレー氏がミッションを中止する原因となる事象はいくつかあります。減圧から客室火災まで多岐にわたり、どちらも過去の有人ミッションで発生しています。実際、宇宙で発生した唯一の死亡事故は減圧が原因でした。1971年、サリュート1号宇宙ステーションへのミッションから帰還中の3人の宇宙飛行士が、カプセル内の圧力バルブが故障し、客室が数秒のうちに真空状態になったことで死亡しました。

クルードラゴンは、このような災害に対して複数の防御線を備えています。部品の故障や宇宙ゴミの衝突によって小さな漏れが発生した場合、カプセルは客室内に酸素と窒素を追加注入し、乗組員が地球に帰還するか宇宙ステーションに到着するまで圧力を維持します。しかし、ガスを追加注入できないほど大きな漏れが発生した場合は、ベンケン氏とハーレー氏の飛行服に加圧し、酸素を供給することで、事実上、乗組員1人だけの宇宙船として機能します。ミッションの進行状況によっては、客室が完全に真空状態になっても宇宙ステーションへの飛行を継続できる可能性があります。

「このスーツは一種の脱出システムのようなもので、本当にひどい状況の時だけ使うように設計されています」と、NASAの元宇宙飛行士で、SpaceXのクルー運用責任者を数年間務めたギャレット・ライスマン氏は語る。「それがそこにあると分かっているのは良いのですが、本来の目的のために使う必要がないことを願います。」

NASAがベンケン氏とハーレー氏が宇宙に到達した後にミッション中止を決定した場合、カプセルは軌道離脱噴射を開始し、大気圏に再突入します。この時点で抗力が発生し始め、宇宙船は再び地面へと引き戻されます。深刻な状況であれば、NASAはたとえ太平洋の真ん中に着陸することになったとしても、カプセルを直ちに軌道離脱させる選択をするかもしれません。

そうでなければ、ミッションコントロールは天候と救助隊の位置に基づいて、最適な緊急着陸場所を評価するために時間をかけます。ベンケンとハーレーは軌道上で4日間過ごすのに十分な食料、水、酸素を備えているため、状況が許さない限り急ぐ必要はありません。「急いでいると感じた時は、ミスを犯して困難な状況に陥らないように、多くの場合、ペースを落とす必要があります」とスコヴィル氏は言います。

飛行が順調に進めば、ベンケン氏とハーリー氏は最大3ヶ月半、宇宙ステーションで生活と作業を行うことになります。帰還準備が整うと、クルー・ドラゴンに搭乗し、地球への帰還に向けて再び1日がかりの旅に出ます。カプセルはフロリダ沖に着水し、SpaceX社のGOナビゲーター宇宙船によって回収される予定です。有人宇宙飛行において、最良の中止シナリオとは、決して起こらないことです。

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