地球離脱ステージ

地球離脱ステージの概要

地球離脱ステージ（ちきゅうりだつステージ）は、NASAが推進するアレスVロケットの重要な設計段階であり、有人宇宙探査に向けた新たなアーキテクチャの一部として位置づけられています。このステージは、マーシャル宇宙飛行センターにおいて開発され、月面探査の実現に向けて特別に設計されています。地球離脱ステージは、液体酸素と液体水素を燃料とするJ-2Xエンジンによって推進され、その基本的な飛行方法は1968年から1972年にかけてアポロプログラムで使用されたサターンVロケットのS-IVB段に類似しています。

設計の背景

このステージの設計は、元々はスペースシャトルの外部燃料タンクに基づいており、具体的には2基のJ-2Xエンジンを搭載する計画でした。当初、アレスVのコア部には、飛行の最初の数分間において5台の固体ロケット補助エンジン（SSME）と2台の固体ロケットブースター（SSSRB）が使用される予定でした。しかし、その後の設計変更により、アレスVはデルタIVロケットのEELVで用いられる5基のRS-68エンジンを搭載する新たな形に再設計されたため、地球離脱ステージも1基のJ-2Xエンジンを搭載する形式に変更されました。その結果、デザインは新たに確立され、推進能力が向上しました。

この地球離脱ステージは、S-IVBの単なる大型版と見なされる一方で、より先進的な推進剤貯蔵技術や電力供給のためのソーラーパネル、ロイタースカート技術を取り入れています。そのため、最大で4日間のオンサイトストレージが可能であり、S-IVBが対応できなかった機能も果たせるようになっています。

ミッション計画

地球離脱ステージは、アレスVによって打ち上げられる計画で、最初に下段ロケットが大気中で燃え尽き、その後にRS-68エンジンを使ってコア部と切り離されるまでの間は、地球離脱ステージは活動しません。この段階で、ステージと船内のステージングが完了すると、J-2Xエンジンに点火し、アルタイル（着陸船）と共に低軌道へと進みます。低軌道に入った後、このステージは、別途打ち上げられる4名の宇宙飛行士とオリオン宇宙船が到着するのを待つことになります。

オリオンがアルタイルとドッキングし、システムチェックを行った後、ほかのターレット技術を放棄し、再度J-2Xエンジンに点火します。この際、80%の推力で月遷移軌道へと向かうのです。興味深い点は、地球離脱ステージに搭乗する宇宙飛行士は進行方向とは逆のロケットの方向を見上げる形になるため、視覚的には非常に異なる体験をすることになります。これは、提案されたことはあるものの実行されることのなかった有人金星フライバイ計画に似た新しいアプローチです。

月遷移軌道への投入が成功すると、地球離脱ステージは閉鎖され切り離され、太陽周回軌道へと投棄されるか、あるいは意図的に月面に衝突させる計画も提案されています。これは、月面に配置された高感度な地震計を用いて、月の地質を測定するためのものです。

将来的な利用

地球離脱ステージは、オリオンやアルタイルを利用した月の極域への進出や殖民を主な目的としていますが、地球近傍の小惑星への有人探査ミッション「オリオン小惑星ミッション」や、太陽系のL2ポイントへの高性能望遠鏡の打ち上げが見込まれるなど、多様な応用が期待されています。さらに、地球離脱ステージそのものやその改良型は、2030年に予定される火星探査計画でも重要な役割を果たすと考えられています。これにより、人類の宇宙探査能力は格段に向上し、未知のフロンティアへの冒険が期待されることでしょう。

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