シグナス NG-15

NG-15ミッション

NG-15ミッションは、ノースロップ・グラマン社が国際宇宙ステーション（ISS）へ物資を輸送するために実施した、無人宇宙補給機シグナスの通算15回目の飛行です。かつてはOA-15とも称されたこのミッションは、アメリカ航空宇宙局（NASA）との商業補給サービス（CRS）契約における14回目のISS向けフライトにあたります。特に、商業補給サービスフェーズ2（CRS-2）契約のもとでは4回目となるシグナスの打ち上げとなりました。打ち上げは、2021年2月20日、協定世界時（UTC）17時36分50秒に行われました。

開発背景

シグナス宇宙船は、ISSへの商業的な貨物輸送サービスを実現するために、ノースロップ・グラマン（旧オービタルATK）とNASAが協力して開発した新しい宇宙輸送システムの一部です。商業軌道輸送サービス（COTS）プログラムに基づき、オービタルATKが中型ロケットであるアンタレスの開発と、シグナス宇宙船本体の製造・組み立てを担当しました。シグナスは、タレス・アレーニア・スペース社が製造する与圧貨物モジュールと、オービタルGEOStar衛星バスを基にしたサービスモジュールで構成されています。

ミッション遂行

NG-15ミッションの打ち上げに向けた準備として、2021年2月19日にはISSへの貨物搭載作業が完了し、NASAによる事前説明会が実施されました。シグナスNG-15宇宙船は、バージニア州ワロップス島にある中部大西洋地域宇宙基地から、アンタレスロケットに搭載されて打ち上げられました。宇宙船の製造とシステム統合はバージニア州ダレスで行われ、打ち上げ現場で与圧貨物モジュールとサービスモジュールが結合されました。ミッションの管制は、バージニア州ダレスとテキサス州ヒューストンの管制センターから共同で行われました。

宇宙船の仕様と命名

このミッションで使用されたシグナス宇宙船は、拡張型の与圧貨物モジュールを備えた10回目の飛行となりました。特筆すべきは、黒人歴史月間の開始日である2021年2月1日に、ノースロップ・グラマンがこのシグナス宇宙船をNASAの先駆的な数学者であるキャサリン・ジョンソン氏にちなんで命名したと発表したことです。

搭載された貨物

NG-15ミッションでは、合計3,810 kg（約8,400ポンド）の研究機器、ハードウェア、および乗員向け補給品がISSへ届けられました。これは、NASAがこれまでにISSへ輸送した商業補給サービスミッションの中で最も重い貨物でした。主な内訳は以下の通りです。

乗組員の補給物資：932 kg
科学調査関連：1,127 kg
船外活動用装備：24 kg
宇宙船関連ハードウェア：1,413 kg
非与圧貨物：76 kg
コンピューター関連資材：1 kg
ロシア製ハードウェア：24 kg

主要なハードウェア輸送

ISSの運用を支える重要なハードウェアが多数搭載されました。例えば、環境制御および生命維持システム（ECLSS）のアップグレードとして、長期滞在ミッションで必須となる高い水分回収率（目標98%）を目指す新しい塩水処理システムが運ばれました。これは、既存技術では達成困難な水分回収率向上を目指すものです。また、将来の民間宇宙飛行士増加に対応するため、ISS内の居住空間を増設する乗員代替睡眠施設（CASA）の一部や、高圧窒素ガスを供給するシステムの予備タンク（NORS再充填タンク）、初めての軌道上での船室再与圧に使用される使い捨て商用空気タンクなどが含まれていました。さらに、次世代トイレシステム（UWMS）の運用に必要な消耗品や、既存のトイレ機能を維持するための重要な交換部品も輸送されました。

科学研究と技術実証

微小重力環境を利用した多岐にわたる科学実験や技術実証が行われるための機器が搭載されました。これらは、人間の健康に関する研究から高性能コンピューティングまでを支援し、将来の月や火星への有人ミッションに向けた技術開発にも貢献します。

微小重力下での筋肉研究: 小さな線虫（C.エレガンス）を用いて、宇宙飛行士が経験する筋力低下の原因を探る研究が行われました。新しい測定装置を用いることで、筋タンパク質の減少が筋力低下と関連しているかを詳細に調べます。
宇宙飛行士の睡眠調査: 宇宙飛行士の睡眠パターンを詳細に分析する実験です。ドライ電極式の脳波測定ヘッドバンド技術の実証と共に、長期宇宙飛行が睡眠の質に与える影響を継続的にモニターします。
タンパク質ベースの人工網膜製造: 網膜変性疾患に苦しむ人々の視力回復を目指す人工網膜インプラントの製造プロセスが、微小重力環境でより効率的に行えるかを検証する実験です。層を重ねて薄膜を形成する技術の宇宙での可能性を探ります。
宇宙搭載コンピューティング: 市販のコンピューターシステムを宇宙で使用し、データの処理速度が大幅に向上することで、科学的洞察の取得が月単位から分単位に短縮される可能性を探る技術実証（Spaceborne Computer-2）が行われました。
ハイブリッド電子放射線評価装置（HERA）: 2023年のアルテミス2号有人ミッションで使用される予定の放射線検出システムをISSでテストしました。軌道上で30日間エラーなく動作することを確認し、将来の有人深宇宙ミッションにおけるシステムの信頼性を検証します。
* リアルタイムタンパク質結晶成長: 地上では重力の影響で高品質な結晶が得られにくいタンパク質の結晶成長を、微小重力環境でより良好に行い、リアルタイムで観察する研究です。これにより得られた高品質結晶の構造解析は、病気の治療薬開発に繋がる標的特定に役立ちます。

キューブサットの放出

NG-15ミッションでは、教育・研究を目的とした小型衛星（キューブサット）をISSから放出するELaNa 31プログラムが実施されました。ノースロップ・グラマンによって外部に展開されたIT-SPINS（SpaceBuoy）を含む複数のキューブサットが、ナノラックス展開器から放出されました。具体的には、モンタナ州立大学のIT-SPINS、アラブ首長国連邦（UAE）のハリーファ大学によるMySat-2（Dhabisat-2）、パラグアイ初の衛星であるGuaraniSat 1（日本の技術協力により開発）、そしてバージニア商業宇宙飛行局のSTEM教育プログラムの一環としてアンタレスロケットの第2段から放出されたThinSat-2（42機）などがあります。

ミッションの終焉

ISSでの任務を終えたシグナス宇宙船は、安全な方法で地球の大気圏へ再突入し、太平洋上で燃え尽きる形でミッションを完了しました。

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