スペースシャトルの仕組み

地球への帰還と着陸を成功させるには、何十ものことがうまくいかなければなりません。

まず、オービタを適切な位置に操縦する必要があります。 これは安全な着陸に非常に重要です。

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ミッションが終了し、シャトルが着陸地点(ケネディ宇宙センター、エドワーズ空軍基地)から世界中の途中にあるとき、ミッションコントロールは乗組員に:

  1. カーゴベイのドアを閉じます。 ほとんどの場合、彼らは鼻先と逆さまに飛んでいるので、彼らは最初にオービタの尾を回すためにRCSスラスターを発射します。
  2. オービターが最初に尾を引くと、乗組員はOMSエンジンを始動させてオービターを減速させ、地球に後退させます。
  3. その間、乗組員はRCSスラスターを発射してオービタの底部が大気圏(約40度)に面し、再び機首を動かしているようにオービタを上に向けます。
  4. 最後に、このエリアは再突入の最高熱に遭遇するため、安全予防措置として前方RCSからの残りの燃料を燃焼させる。

それは約17,000mph(28,000km/h)で動いているので、オービタは空気分子に衝突し、摩擦(約3000度F、または1650度C)から熱を蓄積する。 オービターは、この熱から保護するために設計されたセラミック絶縁材料で覆われています。 材料は下記のものを含んでいる:

  • 翼面および下面の強化炭素-炭素(RCC)
  • 上部前方胴体および窓の周りの高温黒色表面絶縁タイル
  • 上部ペイロードベイドアの白いNomexブランケット、上部翼および中/後部胴体の部分
  • 残りの領域の低温白色表面タイル

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再突入のためのオービタの操縦

これらの材料は、温度をあまり上昇させることなく大量の熱を吸収するように設計されています。 言い換えれば、彼らは高い熱容量を持っています。 再突入時には、後方のステアリングジェットは、その40度の姿勢でオービタを維持するのに役立ちます。 オービタを取り囲む大気中の高温のイオン化ガスは、地上との無線通信を約12分間妨げる(すなわち、イオン化ブラックアウト)。

再突入に成功すると、オービターは大気圏の主な空気に遭遇し、飛行機のように飛行することができます。 オービターは、後退した”デルタ”翼を持つリフティングボディデザインから設計されています。 この設計では、オービタは小さな翼面積で揚力を発生させることができます。 この時点で、飛行コンピュータはオービタを飛行させる。 オービターは滑走路への最終的なアプローチを開始すると、降下速度を遅くするために一連のS字型のバンキングターンを作ります。 オービターが着陸地点から約140マイル(225km)、高さ150,000フィート(45,700m)離れているとき、指揮官は滑走路(戦術航空ナビゲーションシステム)から無線ビーコンを拾う。 25マイル(40km)離れたところで、シャトルの着陸用コンピュータは指揮官に制御を放棄した。 司令官は、架空の円筒(18,000フィートまたは直径5,500m)の周りにシャトルを飛ばして、オービターを滑走路に整列させ、高度を落とす。 最終的なアプローチの間、指揮官は降下角度をマイナス20度に急勾配にする(商業旅客機の降下よりもほぼ7倍急勾配)。

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着陸のためのシャトル飛行経路

オービターが地上2,000フィート(610m)の高さにあるとき、指揮官は降下速度を遅くするために鼻を引き上げます。 パイロットは着陸装置を展開し、オービタはダウンタッチします。 指揮官はオービターにブレーキをかけ、垂直尾翼のスピードブレーキが開きます。 パラシュートは、オービターを停止するのを助けるために後ろから展開されています。 パラシュートと尾部のスピードブレーキは、オービタの抗力を増加させます。 オービターは滑走路の途中から四分の三まで停止します。

スペースシャトル-オービター

スペースシャトル-オービター

スペースシャトル-オービター
写真提供:NASA

着陸後、乗組員は宇宙船の電源を切るためにシャットダウン手順を経ます。 このプロセスには約20分かかります。 この間、オービタは冷却しており、再突入の熱の間に作られた有害ガスは吹き飛ばされます。 オービターの電源が切れると、乗組員は車両を終了します。 地上の乗組員は、オービタのサービスを開始するために手にしています。

着陸時にオービターを停止するために配備されたパラシュート

着陸時にオービターを停止するために配備されたパラシュート

着陸時にオービターを停止するために配備されたパラシュート
写真提供NASA

着陸直後に整備されているオービタ

着陸直後に整備されているオービタ

着陸直後に整備されているオービター
写真提供NASA

シャトルの技術は常に 更新しました。 次に、シャトルの今後の改善点を見ていきます。

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