打ち上げ脱出システム

打ち上げ脱出システム（Launch Escape System: LES または Launch Abort System: LAS）は、ロケット打ち上げ時の緊急事態、例えばロケットの爆発などの危機に際して、有人宇宙船の乗員モジュールを速やかにロケットから離脱させ、乗員の安全を確保するための機構です。

脱出ロケット

最も一般的な方式は、乗員モジュールの先端に取り付けられた脱出ロケットを使用するものです。この脱出ロケットは、アポロ宇宙船やソユーズ宇宙船など、多くの有人宇宙船で採用されてきました。脱出ロケットは、乗員モジュールの上部に設置され、ロケットエンジンの噴射が乗員モジュールに直接当たらないように、角度が調整された分離ノズルが特徴です。この、乗員モジュールの上にそびえ立つ塔のような形状から、「アボートタワー」とも呼ばれています。

アメリカのマーキュリー計画やアポロ計画、そしてロシアのソユーズ宇宙船で実際に使用されています。過去には、1983年のソユーズT-10-1と2018年のソユーズMS-10の二例で、実際に乗員を救出するために作動しました。

ソユーズT-10-1では、打ち上げ直前にロケットが火災を起こし爆発する寸前、脱出ロケットが作動し、乗員カプセルは安全な場所に到達しました。この時、乗員が受けた加速度は14から17Gにも達し、カプセルは高度2,000mまで上昇し、発射台から4km離れた地点に着地しました。また、ソユーズMS-10では、打ち上げ約90秒後にロケットの第1段と第2段が接触し、ロケットが落下を開始したため、打ち上げが中断されました。この時は、脱出ロケットは既に切り離されていましたが、フェアリングに搭載された脱出用ロケットが作動し、カプセルは最大高度93kmに達し、発射地点から約400km離れた場所に無事着地しました。

現在開発中のオリオン宇宙船でも、脱出ロケットシステムが採用されています。

プッシャーシステム

一方、スペースX社のドラゴン2やボーイング社のCST-100といった商業有人宇宙船では、従来の牽引式ではなく、宇宙船の下部に設置された液体ロケットで押し上げるプッシャーシステムが採用されています。この方式の利点は、未使用の推進剤を軌道上での推進に利用できるため、効率が良いという点です。しかし、点火直後の姿勢制御が難しいという課題があり、高度なコンピュータ技術が必要となります。

プッシャーシステムが過去に採用されなかった主な理由は、液体ロケットが急激な推力立ち上げが困難だったことですが、近年のロケット技術の進歩によりこの問題は克服されました。このシステムの飛行検証は、2009年7月にMLAS（Max Launch Abort System）飛行試験にて実施されています。

射出座席

ロシアのボストーク宇宙船やアメリカのジェミニ計画の宇宙船では、射出座席が採用されていました。欧州宇宙機関のエルメスやロシアのブランでも、常に乗員を乗せて打ち上げる場合、射出座席が採用される可能性がありました。

LESは、発射台から乗員区画をパラシュートが開くのに十分な高さまで運ぶ必要があります。そのため、強力な固体ロケットが必要となり、システム全体が大きく重くなる傾向があります。射出座席はより軽量であり、地球への帰還時にも使用できる可能性があるため、宇宙船の設計者は可能な限り射出座席を採用したいと考えます。

しかし、射出座席は独立した座席と脱出ハッチが必要となるため、多くの乗員を収容する宇宙船には適していません。スペースシャトルでは、初期の試験飛行段階では射出座席を搭載していましたが、マッハ3以下の速度でしか使用できないなどの制限があり、実用段階では取り外されました。

チャレンジャー号の事故後、残りのオービタにはサイドハッチを爆破して乗員がパラシュート降下できるように改良されました。しかし、この方法は高度6km以下を滑空している場合にのみ使用可能であり、打ち上げ段階での脱出手段は依然として提供されない状況でした。

打ち上げ脱出システムは、有人宇宙飛行において、乗員の安全を確保するための重要なシステムです。様々な方式が存在しますが、いずれも緊急時に乗員を速やかに、そして安全に脱出させるという重要な役割を担っています。

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