スカイラブの保存

May 26, 2023

サターン V は、飛行中には優雅に見えましたが、強力で暴力的なロケットでした。 宇宙飛行士の中には、この打ち上げロケットに乗った経験を「小さな犬がもっと大きな犬に揺さぶられているような気分だ！」と表現した人もいます。 しかし、サターン V の 13 回目および最後の飛行では、宇宙飛行士を運ぶ代わりに、スカイラブ宇宙ステーションを地球周回軌道に投入する予定でした。 スカイラブは主に軌道作業場として機能する改良型サターン S-IVB (または第 3 段) で構成されており、これまでにサターン V で飛行したペイロードよりもはるかに軽量でした。 ドッキングアダプター、アポロ望遠鏡マウント、エアロックモジュールを保護するために改造された S-IVB の上部に大きなフェアリングが取り付けられたスカイラブは、これまでのサターン V 打ち上げとは大きく異なる外観のペイロードでもありました。

1973 年 5 月 14 日に、サターン V SA-513 ロケットがスカイラブ宇宙ステーションを軌道に打ち上げました。

スカイラブ軌道作業所の周囲には、宇宙ステーションと宇宙飛行士の両方を太陽の熱から守るという二重の目的を持った微小隕石の盾があった。 ワークショップの両側には、宇宙ステーションが軌道に到達した後に展開される2枚の太陽電池パネルも折り畳まれていました。 しかし、1973 年 5 月 14 日の打ち上げ中に、設計上の欠陥により空気が微小隕石シールドの下に流れ込み、それがワークショップから剥がれてしまったのです。 その過程で、シールドは太陽電池パネルの一方に部分的に絡みつき、もう一方は完全に引きはがされてしまいました。 シールドの残骸はサターン V の側面を転がり落ち、段間リングを第 2 段から分離するのに役立つ爆発物の一片を切断した。 これにより、インターステージリングが第 2 ステージに取り付けられたままとなり、5 基の J-2 エンジン周囲の温度が上昇し始めました。 有人アポロ計画であればおそらく打ち上げは中止されただろうが、飛行管制官はサターンVの飛行継続を許可し、打ち上げから10分後にはひどく損傷したスカイラブを軌道に乗せた。

打ち上げ中に微小隕石のシールドがスカイラブ軌道ワークショップから数秒以内に引き裂かれた様子を示す図。 「SITUATION AT」に続く数字は、離陸後の秒数です。 最初のスカイラブミッションのバックアップ指揮官であるラッセル・シュワイカート宇宙飛行士は、シールドの喪失を「古いスープ缶の外側のラベルに爪を立てた」ようなものだと例えています。

内部を太陽から守るための微小隕石のシールドがなかったため、スカイラブ内の温度は 130°F 以上に上昇しました。 場所によっては気温が約150°Fに達したこともありました。 アポロ望遠鏡マウントにある 4 枚の風車のような太陽電池パネルは宇宙空間に展開することに成功しましたが、作業場側に残った大きな翼のような太陽電池パネルは状態が悪く、必要な電力を供給できませんでした。宇宙ステーション。 宇宙飛行士が宇宙船内で生活し、仕事をする場合、NASAはスカイラブを修理する方法を見つける必要がある。 そして時間は極めて重要でした。 宇宙ステーション内の高温は、宇宙飛行士にとって危険となる有毒ガスを放出するとともに、機器、設備、食品、写真フィルムに損傷を与える可能性がありました。 スカイラブを救うには、最初の乗組員が到着して修理任務を試みる必要があります。 そして、高温によってすべてが破壊されないようにするために、彼らに与えられた時間はわずか 10 日間でした。

なくなったシールドを交換するために、NASAは3つの異なるアイデアを検討した。その中には、宇宙飛行士がアポロ号司令船のハッチに立った状態でスカイラブに日よけを取り付けることも含まれていたが、すぐに放棄された。 2番目のアイデアは、アポロ望遠鏡マウントに取り付けられるツインブームの「ソーラーセイル」サンシェードでした。 最終的に最初のミッションに採用されたアイデアは、NASA ジョンソン宇宙センターのエンジニアであり技術サービス センターの責任者であるジャック キンズラーから来ました。 彼は、アルミニウムのポールとナイロン、マイラー、アルミニウムで作られた布地で構成されるパラソル装置を提案しました。 このパラソルは傘のように折りたたまれており、作業場にある 8 インチの計器ポートを通して展開することができ、太陽に面する損傷エリアの大部分をカバーすることができました。 彼のアイデアには、宇宙飛行士に船外活動（EVA）を行わせることなく実現できるというさらなる利点もありました。 その一方で、宇宙飛行士が微小隕石の盾から残りの破片を安全に切り取り、残った太陽電池パネルを解放できるようにするための特別なツールも見つけてテストする必要がある。

さまざまなソリューションをテストし、宇宙にデバイスを展開するための手順を開発する仕事は、ラッセル L. (ラスティ) シュヴァイカートの責任となりました。 アポロ9号の退役軍人であり、この最初のスカイラブミッションのバックアップ指揮官でもあるシュヴァイカート氏は次のように説明した。

「MSFC の私たち（私が率いています！）は、EVA を介して外部でこの仕事を行うことにすぐに着手しました。私は「ミスター・ミスター」だったときからこの取り組みを率いていました。 EVA」はスカイラブ (名目) 運用に使用され、開発作業はすべて MSFC WIF で行われていました。一方、NASA のジョンソン宇宙飛行センター (JSC) は、サニーサイド エアロックから突き出た「パラソル」を思いつき、開発しました。最初の打ち上げの機会（5 日 - 4 日ごとの打ち上げ枠…つまり 5 日、9 日、13 日…）までに（ある意味）準備ができていましたが、JSC はパラソルの準備ができていませんでした。管制官は、あと 4 回の打ち上げまでに温度を制限できると考えました。ツインポールソーラーセイルはパラソルを越えることができましたが、パラソルはソーラーセイルを越えることができなかったため、JSCパラソルが最初に進み、最初のミッションの間（のみ）持続しました。 」

スカイラブ ワークショップを覆う保護パラソルを設計した後、乗組員は修理手順を容易にするために特別に設計されたツールと材料を使用する練習をする必要がありました。 マーシャル宇宙飛行センターの中性浮力シミュレーター (NBS) は、これらの操縦を練習するために使用されました。 ここに写真に描かれているのは、アポロ望遠鏡マウントに「ツインポール」ソーラーセイル保護カバーを展開しているNBSの宇宙飛行士であり、スカイラブ2号ミッションの成功後に最終的にソーラーパラソルに取って代わられたソリューションです。

NASA のマーシャル宇宙飛行センター (MSFC) の技術者は、スカイラブの太陽電池翼を解放する際に使用が検討されているツールを検討しています。 強化されたテレビ写真では、翼が微小隕石の盾からの金属片によってスカイラブの側面に保持されていることが示されました。 中央の装置はケーブル カッターで、MSFC でのテストでは 90 ポンドの力を必要とし、同じ金属片を切り取りました。 カッターは、延長ロッドに取り付けられるいくつかのヘッドのうちの 1 つです。 右はロッドのハンドルエンドです。 左側の小さな物体は、1 つ、2 つ、またはそれ以上の 5 フィートの延長ロッドのセクションで構成されるポールの端に使用する、2 本の「レーキ」装置の取り付けヘッドです。 このツールは、MSFC 中性浮力シミュレーターの水中 EVA タスクでテストされました。

1973 年 5 月 25 日、司令官チャールズ C. (ピート) コンラッド ジュニア、パイロット ポール J. ワイツ、科学者ジョセフ カーウィンを含む最初のスカイラブ乗組員が出発しました。 安全のため、乗組員は微小隕石シールドの代わりに考案された 3 つの装置をすべて携行していました。 彼らはまた、損傷した太陽電池パネルを修復するために使用できると期待された特別なツールも携行していました。 彼らにとっては長い一日でした。 スカイラブとの合流とドッキングに6時間かかった後、乗組員は最初の食事を食べた。 その後、彼らはドッキングを解除し、打ち上げ時に宇宙ステーションが受けた損傷の調査を開始した。 コンラッドはアポロ指令モジュールを破損した太陽電池パネルの近くに持ち込み、カーウィンはそれをこじ開けようとして船外活動を行ったが、できなかった。 乗組員は休息と睡眠を取るために再びスカイラブとドッキングしようとしたが、ドッキング機構は作動しなかった。 さまざまな試みを行った後、コマンド モジュールのドッキング ポートを手動で変更する必要があり、最終的には機能しました。 スカイラブ内はまだ乗船するには暑すぎるため、乗組員は司令船の中で眠った。 22時間という長い一日でした。

スカイラブ2の乗組員による飛行検査中に撮影されたこの画像には、損傷した流星シールドが、失われた熱シールドの緑色の残骸と絡まった薄いアルミニウムのストラップによって保持されていることが示されている。

翌日、ワイツ氏は高温により危険なガスが発生したかどうかを確認するためにスカイラブに入りました。 幸いなことに安全で、乗組員は作業場に入ってパラソルを展開することができた。 彼らが地上で行った準備は役に立ち、パラソルを設置するとすぐに実験室の冷却が始まりました。 スカイラブ内の温度は、暖かくても住みやすい 90°F まで下がり、乗組員は予定されていた実験に取り組み始めることができました。 しかし、電力レベルは依然として低すぎて、実施する必要のあるすべての実験をサポートできませんでした。 宇宙飛行士は損傷した太陽電池パネルを修復するために再度試みなければならないだろう。 NASA は新しい計画を必要としていました。

シュヴァイカート氏は、スタックした太陽電池パネルを展開する別の方法を考案するよう割り当てられたチームの責任者でもあった。 シュワイカート氏と彼のチームは、長さ 7 メートルのケーブル カッターを使用してパネルを解放し、解放された後にパネルを完全に展開した位置に操作するためのテザーを使用するというアイデアを思いつきました。 地上管制は手順に関する指示を乗組員に伝え、1973 年 6 月 7 日、宇宙飛行士のコンラッドとカーウィンは別の試みを行うために船外活動を開始しました。

宇宙飛行士のラスティ・シュヴァイカート氏（右）とエドワード・ギブソン氏（左）は、スカイラブ作業場で詰まった太陽電池パネルを解放するための緊急手順をテストしている。 スカイラブが打ち上げ中に微小隕石シールドを紛失した際、金属製のストラップが折りたたまれた太陽電池パネルの1つに絡まりました。 宇宙飛行士たちは、マーシャル宇宙飛行センター (MSFC) の中性浮力シミュレーター (NBS) にいて、MSFC が開発したさまざまな切削工具や方法を使用して、詰まった太陽翼を解放します。 この巨大な水槽は、宇宙飛行士が宇宙で遭遇する無重力環境をシミュレートしました。

すべてが計画通りに進んだわけではありません。 コンラッドさんは、テザーを太陽電池パネルの 1 か所にしか取り付けられないことに気づき、パネルを開けるのに十分なてこの力が得られないのではないかと心配していました。 カーウィンは、ケーブルのせいで適切な足場が確保できず、ケーブル カッターの使用が困難だったため、シュヴァイカートが提案した宇宙ステーションに位置するのが難しいと感じました。 代わりに、カーウィンは別の位置に移動し、そこで最終的にケーブルを切断し、太陽電池パネルを解放することができました。 しかし、完全に開いた位置にするにはまだてこを使う必要があり、両方の宇宙飛行士がテザーを引っ張ったにもかかわらず、パネルはびくともしませんでした。 追加のてこを提供するために、コンラッドはテザーを肩にかけ、両方の宇宙飛行士は再び引っ張りました。 太陽電池パネルが突然所定の位置に飛び出し、二人の宇宙飛行士は側転して宇宙空間に放り出されました。 コンラッドは笑いながら宇宙へ飛び立った。 幸いなことに、へその緒ケーブルのおかげで彼らは宇宙ステーションに繋がれ、安全に帰還することができた。 数日以内に、スカイラブの出力は 2 倍になり、アメリカ初の宇宙ステーションは救われました。

「悲劇的な研究所の立ち上げの夜から始まった私が率いたチームの多くの人々は、48時間から約72時間も一睡もしていませんでした」とシュヴァイカート氏は回想する。 「いわゆる「スピンネーカー」または「ツインポールセイル」を考案、設計、製造、テストし、乗組員の訓練を経て…4 日以内に進水の準備が整いました! これほど全員が参加して行われたことがこれまでにあったかどうかはわかりません。 」

3番目で最後の宇宙飛行士が撮影したスカイラブの画像。 2番目のクルーが取り付けたツインポールサンシェードの下には、1番目のクルーが取り付けた少し濃い色のオリジナルのパラソルサンシェードが見えます。

このブログへのコメントと意見を提供してくれた Rusty Schweickart に感謝します。