マーキュリー・レッドストーン・ロケット
マーキュリー・レッドストーン・ロケットは、アメリカ合衆国が初めて人類を宇宙へ送り出すという歴史的使命を負ったNASAのマーキュリー計画において、有人宇宙飛行を担うために特別に開発されたロケットです。
その原型は、アメリカ陸軍が運用していたPGM-11弾道ミサイルを基に改良されたジュピターCロケットの第一段に求められます。当時アメリカが保有するミサイルの中で最も古い部類に属しながらも、多くの試験飛行で成功を収めてきた実績豊富なレッドストーンミサイルファミリーから選ばれ、有人宇宙飛行に不可欠な高い安全性と信頼性を追求するために、徹底的な改良が加えられました。
マーキュリー・レッドストーンは、1960年から61年にかけて計6回の弾道飛行ミッションに使用されました。特に、1961年5月5日にはアメリカ人初の宇宙飛行士アラン・シェパードを、そしてその約11週間後には二人目の飛行士ガス・グリソムを成功裏に宇宙空間へ送り届け、アメリカの宇宙開発における画期的な成果を達成しました。ただし、世界初の宇宙飛行はソビエト連邦のユーリイ・ガガーリンがすでに成し遂げていたため、彼らは世界で二番目、三番目の宇宙飛行士として歴史に名を刻むことになります。より長時間の地球周回軌道飛行には、より強力なアトラスロケットが使用されました。
有人飛行のためにレッドストーンが受けた改良は多岐に渡ります。標準的な軍事用レッドストーンは、マーキュリー宇宙船を計画で要求される弾道軌道に乗せるには推力が不足していました。この課題を克服するため、ジュピターCの第一段を基にした燃料タンクの長い設計が採用され、より多くの燃料を搭載可能としました。エンジンには、当時最新の軍事用レッドストーンで使用されていたロケットダイン社製A-7エンジンが選ばれ、陸軍弾道ミサイル局（ABMA）の技術者らによって安全性と信頼性の向上が図られました。
燃料には、ジュピターC第一段で使用されていた毒性の強いハイダインではなく、標準的なエチルアルコールと水の混合液が採用されました。これはV2ロケットと同系統の燃料ですが、安全性を優先した選択でした。燃料の推力不足は、前述の長いタンクによる搭載量増加で補われています。また、燃焼時間の延長に対応するため、ノズル直下の黒鉛製推力偏向板の品質向上も要求されました。機体内には、圧力維持のための窒素タンクや、エンジン潤滑用の過酸化水素タンクなども追加されています。
構造面では、マーキュリー・レッドストーンは上段を持たない単段式とされたため、切り離し機能が除去されました。また、ジュピターCの持つ複雑な機構も、信頼性の観点やマーキュリー計画に不要であることから取り除かれました。宇宙船のすぐ下に位置する「機尾区画」には、誘導システムや電子機器などが集約されました。原型となったミサイルでは燃焼終了後にこの区画から下部が分離されましたが、マーキュリー・レッドストーンでは機尾区画は最後まで下部と結合し、宇宙船がここから分離する形に変更されました。
最も重要な改良点の一つが、自動飛行中止検知システム（ASIS）の導入です。これは、飛行中にロケットの異常（飛行制御の喪失、エンジン推力の低下、電力供給の停止など）を自動的に検知し、緊急脱出用ロケットを作動させて宇宙船を安全にロケット本体から引き離すための画期的なシステムです。このシステムは、飛行士または地上の管制官による手動での作動も可能でしたが、特に飛行開始直後の破局的な状況においては、迅速な自動対応が必須とされました。過去の試験飛行データに基づき、起こりうる最も可能性の高い事故パターンが分析され、システムは必要最低限の主要なパラメータ（機体角度の異常な逸脱や急激な変化、燃焼室圧力の低下、電力系統の喪失など）のみを監視するよう設計されました。これにより、システムの信頼性を高めつつ、不必要な中止を防ぐことが目指されました。ただし、発射後30秒間は、ロケットが発射台上やその付近に落下する危険を避けるため、中止権限は射場安全管理官のみに限定されていました。また、緊急脱出用ロケットが作動してからロケット本体が自爆するまでには、宇宙船が十分に距離を置けるよう3秒間のインターバルが設けられました。
その他にも、より簡素で信頼性の高いLEV-3自動操縦装置への変更、重要な機器を収容し与圧・冷却される機器区画の設置、信頼性向上のための燃料バルブの除去など、細かな点を含めると約800箇所にも及ぶ修正が行われました。これらの広範な変更は、マーキュリー・レッドストーンが単なる既存ミサイルの流用ではなく、事実上全く新しいロケットとして開発されたことを意味します。
開発初期段階では、使用後の機体をパラシュートで回収するシステムの構想も存在し、試験まで行われましたが、予算不足により実現には至りませんでした。
マーキュリー・レッドストーンによる有人弾道飛行は成功を収めましたが、ソビエト連邦が先に軌道飛行を達成したことで、レッドストーンによる弾道飛行を継続する必要性は低下しました。これにより、マーキュリー計画の次の段階は、より高高度を飛行し地球周回軌道に到達可能なアトラスロケットへと引き継がれていきました。
マーキュリー・レッドストーンは、アメリカにとって最初の有人宇宙飛行を成功させ、その後の有人宇宙開発への礎を築いた歴史的に重要なロケットです。
その原型は、アメリカ陸軍が運用していたPGM-11弾道ミサイルを基に改良されたジュピターCロケットの第一段に求められます。当時アメリカが保有するミサイルの中で最も古い部類に属しながらも、多くの試験飛行で成功を収めてきた実績豊富なレッドストーンミサイルファミリーから選ばれ、有人宇宙飛行に不可欠な高い安全性と信頼性を追求するために、徹底的な改良が加えられました。
マーキュリー・レッドストーンは、1960年から61年にかけて計6回の弾道飛行ミッションに使用されました。特に、1961年5月5日にはアメリカ人初の宇宙飛行士アラン・シェパードを、そしてその約11週間後には二人目の飛行士ガス・グリソムを成功裏に宇宙空間へ送り届け、アメリカの宇宙開発における画期的な成果を達成しました。ただし、世界初の宇宙飛行はソビエト連邦のユーリイ・ガガーリンがすでに成し遂げていたため、彼らは世界で二番目、三番目の宇宙飛行士として歴史に名を刻むことになります。より長時間の地球周回軌道飛行には、より強力なアトラスロケットが使用されました。
有人飛行のためにレッドストーンが受けた改良は多岐に渡ります。標準的な軍事用レッドストーンは、マーキュリー宇宙船を計画で要求される弾道軌道に乗せるには推力が不足していました。この課題を克服するため、ジュピターCの第一段を基にした燃料タンクの長い設計が採用され、より多くの燃料を搭載可能としました。エンジンには、当時最新の軍事用レッドストーンで使用されていたロケットダイン社製A-7エンジンが選ばれ、陸軍弾道ミサイル局（ABMA）の技術者らによって安全性と信頼性の向上が図られました。
燃料には、ジュピターC第一段で使用されていた毒性の強いハイダインではなく、標準的なエチルアルコールと水の混合液が採用されました。これはV2ロケットと同系統の燃料ですが、安全性を優先した選択でした。燃料の推力不足は、前述の長いタンクによる搭載量増加で補われています。また、燃焼時間の延長に対応するため、ノズル直下の黒鉛製推力偏向板の品質向上も要求されました。機体内には、圧力維持のための窒素タンクや、エンジン潤滑用の過酸化水素タンクなども追加されています。
構造面では、マーキュリー・レッドストーンは上段を持たない単段式とされたため、切り離し機能が除去されました。また、ジュピターCの持つ複雑な機構も、信頼性の観点やマーキュリー計画に不要であることから取り除かれました。宇宙船のすぐ下に位置する「機尾区画」には、誘導システムや電子機器などが集約されました。原型となったミサイルでは燃焼終了後にこの区画から下部が分離されましたが、マーキュリー・レッドストーンでは機尾区画は最後まで下部と結合し、宇宙船がここから分離する形に変更されました。
最も重要な改良点の一つが、自動飛行中止検知システム（ASIS）の導入です。これは、飛行中にロケットの異常（飛行制御の喪失、エンジン推力の低下、電力供給の停止など）を自動的に検知し、緊急脱出用ロケットを作動させて宇宙船を安全にロケット本体から引き離すための画期的なシステムです。このシステムは、飛行士または地上の管制官による手動での作動も可能でしたが、特に飛行開始直後の破局的な状況においては、迅速な自動対応が必須とされました。過去の試験飛行データに基づき、起こりうる最も可能性の高い事故パターンが分析され、システムは必要最低限の主要なパラメータ（機体角度の異常な逸脱や急激な変化、燃焼室圧力の低下、電力系統の喪失など）のみを監視するよう設計されました。これにより、システムの信頼性を高めつつ、不必要な中止を防ぐことが目指されました。ただし、発射後30秒間は、ロケットが発射台上やその付近に落下する危険を避けるため、中止権限は射場安全管理官のみに限定されていました。また、緊急脱出用ロケットが作動してからロケット本体が自爆するまでには、宇宙船が十分に距離を置けるよう3秒間のインターバルが設けられました。
その他にも、より簡素で信頼性の高いLEV-3自動操縦装置への変更、重要な機器を収容し与圧・冷却される機器区画の設置、信頼性向上のための燃料バルブの除去など、細かな点を含めると約800箇所にも及ぶ修正が行われました。これらの広範な変更は、マーキュリー・レッドストーンが単なる既存ミサイルの流用ではなく、事実上全く新しいロケットとして開発されたことを意味します。
開発初期段階では、使用後の機体をパラシュートで回収するシステムの構想も存在し、試験まで行われましたが、予算不足により実現には至りませんでした。
マーキュリー・レッドストーンによる有人弾道飛行は成功を収めましたが、ソビエト連邦が先に軌道飛行を達成したことで、レッドストーンによる弾道飛行を継続する必要性は低下しました。これにより、マーキュリー計画の次の段階は、より高高度を飛行し地球周回軌道に到達可能なアトラスロケットへと引き継がれていきました。
マーキュリー・レッドストーンは、アメリカにとって最初の有人宇宙飛行を成功させ、その後の有人宇宙開発への礎を築いた歴史的に重要なロケットです。
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