HTV技術実証機

HTV技術実証機
ISSから撮影
種類 HTV
所属 日本の旗JAXA
宇宙ステーション ISS
ステーションメンバー 第20次長期滞在
第21次長期滞在
主契約者 JAXA
三菱重工業 (LSP)
ロケット H-IIB
射場 種子島LP2英語版
打上げ日 2009年9月11日
2時1分46秒 (JST)
軌道減衰 2009年11月2日
午前6:26頃 (JST)
ドッキング
ドッキングポート ハーモニー CBM
ドッキング日時 2009年9月18日
07時26分 (JST)
アンドッキング日時 2009年10月31日
午前0時02分 (JST)
軌道
種類 LEO
軌道傾斜角 51.6°
重量
カーゴ 4,500 kg (9,900 lb)

HTV技術実証機(HTV Technical Demonstration Vehicle、またはHTV-12009年9月11日に打ち上げられた宇宙ステーション補給機(HTV)の初号機。同月17日国際宇宙ステーション(ISS)にドッキングし、物資をISSに輸送した。10月30日にドッキングを解除し、11月2日に大気圏再突入を果たした。

ミッション内容

目的

HTV-1ミッションではH-IIBロケットの初打上げ、およびHTV-1によるISSへの補給物資の輸送を実施する。またこれと共に、以下の技術検証を行う[1]

  • ISSへのランデブー飛行技術の検証[1]
  • 安全化技術、管制技術の検証[1]
  • 軌道上における大型機体構造の検証[1]
  • 多重化したアビオニクス、推進系の構成(部品点数約80万点)の検証[1]
  • 宇宙飛行士の乗り込みが可能な有人対応設計(ISS係留中)の検証[1]

搭載品

補給キャリア与圧部の内部

HTVの最大補給量は約6トンだが、HTV初号機ではISSドッキングの前に運用検証を行なうため、通常より多くの推進剤とバッテリをHTV-1に搭載した。そのため、HTV-1の補給量は与圧部3.6トン、非与圧部0.9トンの計4.5トンであった[2][3]

補給キャリア非与圧部にはきぼう船外実験プラットフォームに取り付けられる日本の超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(SMILES, 475kg)とNASAの「沿岸海域用ハイパースペクトル画像装置および大気圏/電離圏リモート探知システム実験装置」(HREP, 381kg)が搭載された[2]

補給キャリア与圧部にはHTV補給ラック(HRR)が7個、きぼう保管ラック(PSRR)が1個搭載された。これらの内容物は食料(重量33%)、科学実験用物資(20%)、きぼうロボットアームの子アーム(18%)、衣服・洗面用化粧品・手紙・写真・蛍光灯・屑入れバケツといったクルーへの補給品(10%)、その他(19%)である[2][4]

運用

打上げ前

4月22日HTV-1の本体(電気モジュール+推進モジュール)、非与圧キャリア、与圧キャリア、曝露パレットを種子島島間港にて陸揚げし、種子島射場に搬入された[5]。それぞれ以下のようなスケジュールを経てで6月23日から26日に全機結合された[5]

  • 本体 : 外観点検(4/25)、適合性試験(5/23~26)、重量重心測定(5/29~6/2)[5]
  • 与圧キャリア : 前方推進系点検(5/4~7)、ラックの搭載(5/11~20)、ハッチ閉鎖(5/27)、重量・重心測定(6/2~6/4)[5]
  • 非与圧キャリア : 外観点検(4/28~29)、コントローラ点検(5/21~25)、曝露パレットを搭載(5/25~28)、重量・重心測定(5/27~6/1)[5]
  • 曝露パレット : 曝露カーゴ搭載(5/9~14)、カーゴ搭載後点検(5/18~23)、非与圧キャリアに搭載(5/25~28)[5]

その後推進系・電気系の点検(6/25~7/22)、推進薬の充填(7/28~8/10)を経て、8月18日の納入前審査で組立及び射場搬入後試験結果が審査され、21日にHTV-1が製造企業より受領された[6]。そしてHTV・ペイロード分離部の結合(8/21~22)、フェアリング装着(8/23~24)、大型ロケット組立棟への移動(8/30)、ロケットへの結合(8/31)が行われた[6]

そして9月3日から4日にかけて、打上げ直前に積み込む必要のある実験試料など、最後のペイロードを補給キャリア与圧部へ搭載する作業が行われ、打上げに向けた準備が整った[7]

H-IIBロケットの試験

HTV-1の打上げにはH-IIBの初号機が使用された。

打上げの前に、2度の実機型タンクステージ燃焼試験(CFT)が行われた。初回の試験では2009年3月27日に10秒の燃焼を行う予定だったが、事前に行われた極低温点検で冷却水供給異常事象が確認され、試験は延期された[8] 。後に移動発射台に冷却水を供給する供給元弁(手動弁)が閉じていたことが原因と判明し[9]、試験日は4月1日に再設定された。しかし、4月1日に防消火系設備配管の継手部から漏水が発見され、試験はまたしても延期となった[10]。翌日の4月2日の14時00分に第1回CFTが実施され、良好に終了した[11]

続いて2回目の試験では4月20日に150秒間の燃焼を行うことが予定された[12]。天候の悪化が予想されたため22日に延期され、22日13時00分に第2回CFTが実施された[13]

7月11日にはH-IIBロケット地上総合試験が行われた[14]

打上げからISSとのランデブー

HTV-1の打上げ

2009年7月8日にHTV-1の打上げを9月11日に実施し、打上げ予備期間を9月12日から9月30日にすることが発表された[15]

当初から計画していた2009年9月11日2時1分46秒(JST、以下全てJST)にHTV-1を搭載したH-IIBロケットが打ち上げられた[16]。打上げから15分10秒にHTV-1が分離された[16]。遠地点高度299.9 km(300.0 km±2km)、近地点高度199.8 km(200.0 km±10 km)、軌道傾斜角51.69度(51.67度±0.15度)でHTV-1の軌道投入に成功した(括弧内の数値は計画値)[16]。打上げは種子島宇宙センター吉信第2射点英語版から行われ、この打上げがが第2射点の初使用となった[17]

運用スケジュールは飛行日(Flight Day: FD、ISSクルーの起床から始まる1日のスケジュール)に基づいて行われた[2][3]。打上げのあった日が飛行1日目である[3]

飛行1日目での軌道投入後はHTVのサブシステムが自動起動し、姿勢制御、機体の異常点検、HTV運用管制室との通信接続が行われ、ランデブ用軌道制御が始まった[2]

ISSに接近するHTV-1

飛行3日目に衝突回避運用(Collision Avoidance Maneuver: CAM)といったのHTVの運用検証が行われた。これらは成功し、飛行6日目にはISSミッション管理会議(Mission Management Team: MMT)においてHTV-1のISSへの最終接近運用が承認された[18]

飛行7日目の9月16日午前9時04分[19]、飛行8日目の9月17日午後6時26分および同日午後9時28分[20]に高度調整マヌーバを実施し、ISS後方5kmの接近開始点(Approach Initiation: AI)に到着しISSに対して相対停止した。

アームの作業を行うISSクルー

飛行8日目の9月18日午前0時31分に接近開始点を出発してISSへの接近を再開。GPS相対航法でISSの下方約500mのRバー開始点(R-bar Initiation: RI)に移動し、同日午前1時38分に到着した[21]。到着後はランデブセンサ(Rendezvous Sensor: RVS)から照射したレーザ光を、「きぼう」船内実験室の下側に設置された反射器に反射させて位置を確認しながら1~10m/s程度の速度で下方からISSに接近し[2]、同日午前1時48分、ISS下方300mのホールドポイントで自動停止し、緊急時の衝突回避運用のため、HTV-1のヨー方向(横方向)の姿勢を180度変更した[2][22]。同日午前2時55分ホールドポイントを出発し、午前3時44分ISS下方30mのパーキングポイントで自動停止した[23]。午前4時05分パーキングポイントを出発し、午前4時27分、ISS下方10mのバーシングポイントに到着し、ISSに対して相対停止が確認され、スラスタのエンジンが停止された[24][25]。この最終アプローチ中、緊急時にはISSクルーが搭乗員用コマンドパネル(HCP)で、接近の一時停止や後退、接近中止といったコマンドによるHTVの制御が可能だったが[2]、これらコマンドは使用されなかった。

午前4時51分、ニコール・ストットが操作するカナダアーム2によるHTV-1の把持が完了し、午前4時51分に完全に固定された[26]。午前6時41分、HTV技術実証機のISSへの結合作業が開始され、午前7時26分にハーモニーモジュールの共通結合機構(CBM)に取り付けられた[27][28]

HTV-1のドッキング作業 (NASA TV)
マヌーバ中のHTV-1
カナダアーム2に把持される前のHTV-1
カナダアーム2に把持されたHTV-1
ハーモニー(第2結合部)へのドッキング前

ドッキング中の作業

ISSにドッキングしたHTV-1
HTV-1に入る第20次長期滞在のクルーたち

飛行9日目となった9月18日午前9時36分、ハーモニー側のハッチが開けられ、第20次長期滞在のISSクルーはハーモニー側から結合部の艤装(配線・ケーブル設置、CBMの制御装置取外し)を実施し[2]、午前10時49分に作業を終えISSへの結合が完了した[29]。9月19日午前3時23分に補給キャリア与圧部のハッチが開けられ[30]、モジュール間通風換気により、循環ファンユニットでハーモニーとの空気循環が行なわれた[2]。そして午前3時25分、ISSクルーがHTV-1の与圧部内に入室した[30]。ISSクルーは入室と同時に与圧部内の空気の検査を行い、緊急手順書の配備、消火器、可搬式酸素マスクの取付けが行われた[30]

搭載品を運ぶニコール・ストット。10月4日撮影

飛行13日目から、補給キャリア与圧部内の搭載品の移送作業が本格的に開始された[31]

補給キャリア非与圧部

飛行14日目の9月23日午後6時06分、曝露パレットがカナダアーム2によって補給キャリア非与圧部から取り出され、午後8時13分、曝露パレットがカナダアーム2からきぼうロボットアーム(JEM-RMS)に受け渡され、午後10時33分きぼうロボットアームによって船外実験プラットフォームへの曝露パレット仮置き作業が完了した[31]

飛行15日目の9月24日午後6時21分にHREPが曝露パレットからロボットアームで取り出され、午後8時15分に船外実験プラットフォーム装置交換機構(EFU)6番に取り付けられた[32]。続いて9月24日午後11時23分にSMILESがロボットアームで把持され、9月25日午前1時12分にEFU3番に取り付けられた[32]

飛行16日目の9月25日午後6時07分、使用済みとなった曝露パレットを船外実験プラットフォームから取り外し、曝露パレットはきぼうロボットアームからカナダアーム2へと受け渡され、午後10時20分にHTVの補給キャリア非与圧部へ収納された[33]

10月20日に補給キャリア与圧部内に搭載された物資の搬出作業がすべて完了し、以後ISSの使用済み物資などの不要品をHTVに積み込んでいった[34]

HTV-1の分離と大気圏再突入

HTV-1分離のための作業を行うフランク・ディビュナー

第21次長期滞在のISSクルーはHTVの分離に先立ち、補給キャリア与圧部内の蛍光灯およびHTVが運んできた煙探知機を取り外す作業を行った[35]。蛍光灯はISS共通品であるので他のモジュールの予備品として、煙探査機は今後打ち上げられるHTVで再利用するためそれぞれISS内で保存される[35]

HTV-1へのISSの不要品収容作業は完了し、10月29日までに728kgの廃棄物資と896kgの空ラック、計1624kgを与圧部に搬入された[36]

10月30日午前2時32分に補給キャリア与圧部のハッチが閉じられた[35]。その後結合部の配線・ケーブルが取外され、モジュール間通風換気(IMV)を停止した[2]

ISSからのHTV-1取外し時刻は10月30日午後10時30分頃、カナダアーム2からの放出は10月31日午前1時05分頃を当初予定していたが、HTV-1がISSから離れた直後にアボートが発生した場合スペースデブリ(コスモス2421号)がHTV-1に接近・衝突する可能性があることが判明したため、作業をISSの1周回分(90分)遅らせることになった[36][37]。ISSへの衝突の可能性はなかったので、ISS自体の軌道変更はなかった。

10月31日午前0時02分、HTV-1はカナダアーム2によってISSから取り外され[38]、アームによって放出ポイント(ISS下方12m)まで運ばれ、太平洋上空を通過中の10月31日午前2時32分、HTV-1が放出された[39]

同日午前2時38分、ISS近傍から離脱するため噴射を開始した[39]

11月1日午前9時00分に3つのCPUのすべてがエラーとなる不具合が発生した。このままでは軌道離脱マヌーバに支障が出る事態となったが、復旧作業として全てのCPUをリセットし、更に変数領域のデータ(航法誘導制御系)を再度設定し直して、同日20時45分に復旧した[36]

その後軌道離脱マヌーバを11月1日23時55分(8分間)、11月2日午前1時25分(9分間)、11月2日午前5時53分(8分間)の計3回行った[36]。3回目のマヌーバ後の軌道は約335x56kmで[36]、11月2日午前6時26分頃、ニュージーランド上空において高度120kmに達し、大気圏に再突入を果たしてミッション終了となった[40]

機体のほとんどは大気との空力加熱で燃焼したが、燃え残った一部が6時38分から6時58分にニュージーランド東方の南太平洋上(スペースクラフト・セメタリー)に落下したと推定された[36]

ISSの搭乗員

HTV-1の到着時には第20次長期滞在のメンバーが滞在していた。

HTV-1の離脱時には第21次長期滞在のメンバーが滞在していた。

またHTV-1がドッキングしている間に、ISSには宇宙飛行関係者であるギー・ラリベルテが訪れた。

HTV-1が取り付けられている間に日本人がISSに滞在することはなかった。

参考文献

  1. ^ a b c d e f HTV-1ミッション>HTV-1ミッションの目的”. JAXA. 2010年10月31日閲覧。
  2. ^ a b c d e f g h i j k HTV-1 ミッションプレスキット”. JAXA. 2010年10月31日閲覧。
  3. ^ a b c HTV-1 Mission Press Kit”. JAXA (2009年9月9日). 2009年9月11日閲覧。
  4. ^ HTV技術実証機 与圧搭載品 (from the press briefing material)” (Japanese). JAXA. 2009年9月11日閲覧。
  5. ^ a b c d e f 虎野吉彦 (2009年6月10日). “宇宙ステーション補給機(HTV)技術実証機開発状況について (PDF)”. JAXA. 2010年10月31日閲覧。
  6. ^ a b 宇宙ステーション補給機(HTV)技術実証機の打上げ準備状況について (PDF)”. JAXA (2009年9月2日). 2010年10月31日閲覧。
  7. ^ HTV初号機、打上げに向けた準備を完了、打上げは9月11日午前2時01分に設定”. 2010年11月1日閲覧。
  8. ^ H-IIBロケット第1段実機型タンクステージ燃焼試験(CFT)第1回目燃焼試験の延期について”. JAXA (2009年3月27日). 2009年8月12日閲覧。
  9. ^ H-IIBロケット第1段実機型タンクステージ燃焼試験(CFT)第1回目燃焼試験日について”. JAXA (2009年3月30日). 2009年8月12日閲覧。
  10. ^ H-IIBロケット第1段実機型タンクステージ燃焼試験(CFT)第1回目燃焼試験の中止について”. JAXA (2009年4月1日). 2009年8月12日閲覧。
  11. ^ 第1回 H-IIBロケット第1段実機型タンクステージ燃焼試験(CFT)の結果について”. JAXA (2009年4月2日). 2009年8月12日閲覧。
  12. ^ 第2回 H-IIBロケット第1段実機型タンクステージ燃焼試験(CFT)の実施について”. JAXA (2009年4月17日). 2009年8月12日閲覧。
  13. ^ 第2回 H-IIBロケット第1段実機型タンクステージ燃焼試験(CFT)の結果について”. JAXA (2009年4月19日). 2009年8月12日閲覧。
  14. ^ H-IIBロケット地上総合試験(GTV)の結果について”. JAXA (2009年7月11日). 2009年8月12日閲覧。
  15. ^ H-IIBロケット試験機の打上げについて”. JAXA. 2010年10月31日閲覧。
  16. ^ a b c H-IIBロケット試験機による宇宙ステーション補給機(HTV)技術実証機の打上げ結果について(速報)” (2009年9月16日). 2009年9月16日閲覧。
  17. ^ Krebs, Gunter. “H2 Family”. 2009年8月11日閲覧。
  18. ^ HTV技術実証機の最終接近運用にGo” (2009年9月15日). 2009年9月15日閲覧。
  19. ^ 第1回高度調整マヌーバを実施しました”. 2010年11月1日閲覧。
  20. ^ HTV技術実証機、ISSの後方5kmに到着”. 2010年11月1日閲覧。
  21. ^ 宇宙ステーション補給機(HTV) > 最新情報「ISSへの接近を再開 (2009年09月18日)」「ISS下方500mに到着 (2009年09月18日)」
  22. ^ 宇宙ステーション補給機(HTV) > 最新情報 「ISS下方300mに到着 (2009年09月18日)」
  23. ^ 宇宙ステーション補給機(HTV) > 最新情報 「ISS下方30mに到着 (2009年09月18日)」「ISS下方300mから出発 (2009年09月18日)」
  24. ^ ISS下方30mから出発”. 2010年11月1日閲覧。
  25. ^ ISS下方10mに到着”. 2010年11月1日閲覧。
  26. ^ HTV技術実証機、ISSのロボットアームによる把持成功”. 2010年11月1日閲覧。
  27. ^ HTV技術実証機、ISSへの結合開始”. 2010年11月1日閲覧。
  28. ^ HTV技術実証機、ISSに結合”. 2010年11月1日閲覧。
  29. ^ 宇宙ステーション補給機(HTV) > 最新情報 「ハーモニー側のハッチ、オープン (2009年09月18日)」「HTV技術実証機、ISS結合完了 (2009年09月18日)」
  30. ^ a b c HTV技術実証機の補給キャリア与圧部ハッチオープン”. 2010年11月1日閲覧。
  31. ^ a b HTV技術実証機の曝露パレット、移設作業完了”. 2010年11月1日閲覧。
  32. ^ a b 船外実験装置2台を「きぼう」船外実験プラットフォームに移設しました”. 2010年11月1日閲覧。
  33. ^ 曝露パレット、HTV補給キャリア非与圧部に収納完了”. 2010年11月1日閲覧。
  34. ^ HTV技術実証機、搭載物の搬出作業完了”. 2010年11月1日閲覧。
  35. ^ a b c HTV技術実証機のハッチ閉鎖、ISSからの分離は今夜”. 2010年11月1日閲覧。
  36. ^ a b c d e f 宇宙ステーション補給機(HTV)技術実証機の国際宇宙ステーション(ISS)離脱及び再突入結果について (PDF)” (2009年11月4日). 2010年11月1日閲覧。
  37. ^ HTV技術実証機の離脱時刻変更について”. 2010年11月1日閲覧。
  38. ^ HTV技術実証機はISSから取り外されました”. 2010年11月1日閲覧。
  39. ^ a b HTV技術実証機、ISSから離脱”. 2010年11月1日閲覧。
  40. ^ HTV技術実証機は大気圏に再突入、ミッション終了”. 2010年11月1日閲覧。

関連項目

外部リンク