シャトル派生型ロケット

シャトル派生型ロケット（SDLV）

シャトル派生型ロケット（Shuttle-Derived Launch Vehicle: SDLV）は、スペースシャトル計画の技術や施設を一部または複数利用した打上げ機を開発する概念です。これは長年にわたり様々な設計案が検討されてきた宇宙開発の分野です。

SDLV開発の経緯

NASAは過去にSDLVの開発を計画の一部として進めていました。1980年代後半から1990年代初頭にかけて、貨物専用のスペースシャトルである「シャトルC」の開発可能性を調査しました。シャトルCは、通常のスペースシャトルでは運べない大型ペイロードを輸送し、スペースシャトル計画を補完する役割を期待されていました。しかし、シャトルCは実現せず、国際宇宙ステーション（ISS）の実験棟「きぼう」などの大型構造物は、スペースシャトルで分割輸送せざるを得ませんでした。

2005年には、NASAはスペースシャトルの構成要素を利用したアレスI、アレスVロケットの開発を決定しました。これらのロケットは、スペースシャトルを置き換える計画であり、月や火星への有人宇宙飛行も視野に入れて設計されました。しかし、コンステレーション計画の中止により開発は中断され、その後、新たなSDLVであるスペース・ローンチ・システム（SLS）の開発が開始されました。SLSは2022年に初飛行を達成しています。

SDLVの設計概念

SDLVのコンセプト案は、スペースシャトルの初飛行以前から存在していました。主な設計案としては、以下のようなものがあります。

背負い式SDLV：有翼型オービタを無人型の使い捨て貨物ポッドに置き換える。
直列式SDLV：オービタを廃止し、上段ロケットとペイロードを外部燃料タンク（ET）の直上に搭載する。
後部貨物搭載型SDLV：ETの後部に大型貨物コンテナを搭載し、バルク材料の取り扱い・打ち上げを可能にする。
液体ロケットブースタへの置き換え：スペースシャトル固体燃料補助ロケット（SRB）を液体ロケットブースタに置き換える。
SRBを利用した打ち上げ機：一本または複数のSRBから打ち上げ機を製作し、上段ロケットを組み合わせる。
オービタの再利用：耐用年数が終わりに近づいたオービタの翼を切り取り、ETと結合して宇宙ステーションとして打ち上げる。

シャトルC

1987年頃、NASAは無人の貨物専用ロケットであるシャトルCの開発を検討していました。シャトルCは、スペースシャトル・オービタを使い捨て型の貨物モジュールに置き換える設計でした。これにより、シャトルのペイロードである29,000 kgと比較して、最大68,000 kgまでのペイロードを地球低軌道に運ぶことが期待されました。しかし、フリーダム宇宙ステーション計画の予算超過により、シャトルCの開発予算が圧迫され、1990年に計画は中止されました。

ナショナル・ローンチ・システム (NLS)

1991年、ジョージ・H・W・ブッシュ大統領は、スペースシャトルに代わる輸送手段としてナショナル・ローンチ・システム（NLS）の開発を承認しました。NLSは、地球低軌道への輸送手段を確立するために研究されました。最大の機体であるNLS-1は、改変されたETに4基のSSMEを取り付け、コア機体の横に2基のSRBを取り付ける設計でした。

DIRECT / ジュピター

NASAのアレスロケットに代わる案として、DIRECT（Direct Shuttle Derivative）またはダイレクト・アーキテクチャが提案されました。このSDLVは、民間の技術者や宇宙ファンで構成されたグループによって考案されました。2009年5月末の時点では、「ジュピター」という渾名が付けられたロケットシリーズが計画されていました。このロケットは、ET由来のコアステージに3基から4基のSSMEを搭載し、1対のSRBを追加する設計でした。

NASAの横付け式ロケット

2009年6月、スペースシャトル計画のプログラム・マネージャであるジョン・シャノンは、新しい「サイドマウント・タイプ」SDLV（NASA Side-Mount Vehicle, SD-HLLV）の予備的なコンセプト案を発表しました。この設計は、シャトルCと似ていますが、シャトルのオービタをETに固定したまま取り外せない構造に置き換える点が異なります。

マーズ・ダイレクト

火星探査の提唱者であるロバート・ズブリンは、マーズ・ダイレクト計画の一環として、NASAとマーティン・マリエッタの技術者が考案した「直列型」SDLVのコンセプト案を提唱しました。このロケットは、ETの上部に上段ロケットとペイロードフェアリングを搭載し、スペースシャトル・オービタの代わりにエンジンポッドを取り付ける設計でした。このロケットは、乗員と宇宙船を直接火星に送り込むことを目的としていました。

ビジョン・フォー・スペース・エクスプロレーション

2005年、NASAはスペースシャトル計画のインフラと技術を基に、新たな打ち上げロケットの開発を決定しました。これらのロケットはスペースシャトルを置き換え、ビジョン・フォー・スペース・エクスプロレーションを遂行するために必要な打ち上げサービスを提供することを目指していました。この計画は「コンステレーション計画」と名付けられました。

アレスI

宇宙飛行士を打ち上げるために使用されるアレスIロケットは、第1段にSRBから派生した固体ロケットステージを使用する予定でした。シャトルのSRBは4セグメントでしたが、アレスIの第1段は5セグメントを使用する予定でした。

アレスV

無人のアレスVロケットは、月面での短期滞在や月面基地建設のための機器を宇宙空間に打ち上げるために使用される予定でした。アレスVは、以前に提案された直列型SDLVコンセプトと似ていました。NASAは、オリオン宇宙船を打ち上げるメインブースターとしてアレスVを使用する案も持っていました。

アレスIV

NASAは、3機目の有人打ち上げ機のコンセプト案であるアレスIVを検討しました。このロケットは、アレスVの第1段コア機体とSRBを使用し、アレスIで使用する予定だった第2段をオリオン宇宙船を運ぶために搭載する予定でした。

アレスVライト

アレスIVは、オーガスティン委員会の提案により、コンステレーション計画の代替案となりました。アレスVライト・ロケットは、アレスVのスケールダウン版であり、5基のRS-68エンジンと2本の5セグメント式シャトルSRBを使用し、約140トンのペイロードを低軌道に打ち上げることができました。

スペース・ローンチ・システム (SLS)

2010年のNASAオーソライゼーションアクトは、アレスIとアレスVの両ロケットデザインを重量級打ち上げ機であるスペース・ローンチ・システム（SLS）に変更することを決定しました。SLSは、乗員と貨物を両方打ち上げることができ、時間の経過とともに、より重量のある貨物を打ち上げられるように改良される予定でした。SLSは2022年に初飛行を達成しました。

リバティ・ロケット

ATK社とアストリウム社は、「リバティ（Liberty）」と名付けられたロケットを提案しました。リバティ・ロケットは、SRBから派生した5セグメント型ロケットを第1段に、アリアン5の第1段液体ロケットステージを第2段に使用する予定でした。

まとめ

シャトル派生型ロケット（SDLV）は、スペースシャトルの技術や施設を再利用することで、より効率的でコスト効果の高い宇宙輸送システムを構築しようとする試みです。様々な設計概念や計画が存在しましたが、最終的にはスペース・ローンチ・システム（SLS）が実現し、今後の宇宙開発を担うことが期待されています。

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