NOVA (ロケット)
NOVAロケットは、アメリカの宇宙開発初期において、サターンVを超える重量物を地球低軌道や月遷移軌道へ投入することを目的として構想された、一連の大型ロケット計画や設計案に付けられた名称です。
この名称は、単一の具体的なロケット設計を指すのではなく、むしろ目標能力や規模を表す概念として用いられることが多く、非常に多様な設計案が存在しました。大きく分けて二つの異なる主要な系列が検討されました。一つは、当初NASAが月の有人探査を目的として設計を進めていた重量物打ち上げロケットの系列、もう一つは、後に火星への有人探査を見据えてサターンVよりもさらに巨大化された超大型ロケットの系列です。
これらの系列に属する設計は、それぞれ根幹において別物ですが、NOVAという名称は多くの場合、ロケットの具体的な仕様を示すのではなく、サターンV以上の大型ロケットという広範な概念を意味します。紛らわしい点として、最終的に開発されたサターンVの設計は、初期に提案された一部のNOVA設計案よりも大型でした。
しばしばイラストに描かれる「Nova C8」という名称も存在します。歴史的な記録が曖昧であるため、このNova C8の概念は、同時期に検討された「サターン C-8」と概念的に類似していると見なされていますが、エンジン配置や1段目の安定翼の構成に違いがあります。
最初のNOVA系列は、主に月の有人探査計画を念頭に、1959年にNASA内で設計検討が開始されました。この計画からは、多様な設計案が生み出されました。例えば、最も小さな案では、1段目に4基のF-1エンジン、上段にはJ-2エンジンを搭載し、月軌道へ24トンのペイロードを投入できる能力を持つと想定されました。これらの初期案は、1959年1月に当時のアイゼンハワー大統領に提出されています。
このNOVA設計案の検討は、NASAの月探査計画のみを目的としていたわけではありませんでした。アメリカ空軍が計画していた有人月面基地計画「ルネックス」においても、下段に固体燃料ロケット、上段に液体水素燃料のJ-2またはM-1エンジンを使用する派生案が検討されました。一方、陸軍のレッドストーン工廠にいたヴェルナー・フォン・ブラウン博士のチームも、当時開発中だった「ジュノーV」という大型ロケットの設計を進めていました。これは既存のジュピターミサイルやレッドストーンミサイルのエンジンとタンクを組み合わせて1段目とし、上段にはタイタンミサイルを使用するというものでした。
1959年、アメリカ陸軍は大型ロケット開発からの撤退を決定し、フォン・ブラウン博士のチームはNASAに移管されました。この時点で、NASA内部には既に独自に進めていたNOVAの設計と、フォン・ブラウン博士たちが持ち込んだジュノー（後にサターンと改称）という二種類の大型ロケット設計案が存在することになります。NASAと空軍はその後2年以上にわたり、様々な可能性を調査しましたが、1961年にケネディー大統領が「10年以内に月に人間を着陸させる」という目標を掲げたことで、NASAのアポロ計画が採択され、空軍のルネックス計画は幕を閉じました。
アポロ計画の初期段階では、月へ宇宙船全体を着陸させる「直接上昇」ミッション方式が想定されており、これを実現するには単一の打ち上げで非常に大きな宇宙船を軌道に乗せる必要がありました。一方、フォン・ブラウン博士は、地球軌道に打ち上げる重量を減らすことで、ミッション開始に必要な宇宙船の開発をより現実的に進めることを重視していました。アポロ計画で使用する宇宙船が当初の想定よりも大幅に重くなることが判明したため、初期のNOVA案は小さすぎ、サターンの原型設計では最大15回の打ち上げで軌道上で部品を組み立て、燃料を補給するという複雑な案が提示されていました。
直接上昇方式を目指し続けたNOVA計画では、大規模な打ち上げ能力の確保が求められました。最も強力で、結果的に「標準型」と見なされる設計案の一つである8L型は、1段目に8基のF-1エンジンを備え、月遷移軌道へ68トンのペイロードを投入する能力を持つことが計画されました。この系統の他の設計案では、F-1エンジンを大型の固体燃料ロケットに置き換えたり、上段に原子力ロケットを用いることで、48トンから75トンのペイロードを月軌道へ投入することを可能とするとされていました。
サターン計画においても、同様に能力を増強した設計案が検討されました。フォン・ブラウン博士による最初のサターン設計はA-1型として具体化され、A-2型では上段のタイタンミサイルをジュピターと置き換えられました。最も強力なB-1型は、複数のタイタンを束ねて2段目に使用しましたが、全体構成はA-1型と類似していました。これらに対し、より革新的な提案は「Cシリーズ」というシリーズに集約されました。C-1型はA-1型に類似していましたが、タイタンのエンジンの派生型を搭載した新しい上段を採用しました。C-2型にはJ-2エンジンが搭載されました。C-3型からC-5型は同じJ-2エンジンを使用しましたが、新しい1段目が追加され、それぞれ3基、4基、5基のF-1エンジンが使用されました。当時、フォン・ブラウン博士はC-3型を2基使用する地球軌道ランデブー方式を支持していました。1961年までに多くの案が議論されましたが、最終的な決定は、両チームの予想とは異なる結果となりました。
直接上昇や地球軌道ランデブーといった方式と比較して、作業部会は最終的に「月軌道ランデブー（LOR）」方式をアポロ計画のミッション形態として採用しました。LOR方式では、サターンC-3型とNOVA 8L型の中間程度の打ち上げ能力、具体的には低軌道へ約90トンのペイロードを投入できる能力が求められました。この要件を満たすものとして、サターンC-5型が適任と判断されました。また、試験システムとしてサターンC-2型が製造され、C-5型の準備が整うまでの打ち上げ試験用として計画されました。サターンC-5型がNOVAよりも選ばれた主な要因の一つは、サターンC-5型が、後にMichoud組み立て施設として知られるニューオーリンズ郊外の既存の施設で建造が可能であったことです。一方、NOVAロケットはその巨大な直径ゆえに、新しい製造施設の新規建設が必要でした。
アポロ計画が進むにつれて、NASAの設計者たちはアポロ計画後の宇宙探査の需要を模索し始め、次に火星への有人飛行を次の目標としました。この壮大な目標を達成するためには、サターンVにとっても小さすぎると見なされたため、低軌道へ最大で約450トンものペイロードを投入できる能力を持つ、第2系統のNOVA設計検討が開始されました。NASAが当初自ら設計を進めていた第1系統のNOVAとは異なり、新しい設計は、アポロ計画の主要契約を受注できなかったジェネラル・ダイナミクスやマーティン・マリエッタといった主要な航空機製造会社が設計の一部を担当しました。ダグラス・エアクラフトのフィリップ・ボーノ氏もまた、自身の革新的な提案を提出することにしました。
これらの企業は、様々な仕様書をNASAに提出しました。その大半は既存の技術に基づいており、適切に拡張されたものでした。例えば、マーティン社の最小設計案である1B型は、1段目に14基のF-1エンジンを使用し、低軌道へ約300トンを投入するという案が示され、その規模はサターンVの3倍を超えるものでした。しかし、同時に提案された、より先進的な設計案のいくつかでは、当時最新鋭でありながらまだ開発段階にあったエアロスパイクエンジンなどを採用していました。残念ながら、これらの提案が提出されてからまもなく、アポロ計画後の宇宙開発予算がかなり厳しくなることが明らかになってきたため、NASAは1964年にこの第2系統のNOVA計画を中止しました。
名称としての"NOVA"は、1950年代から60年代にかけて、30件以上の提案や調査が行われた大型ロケット計画に使用されました。その名称が冠された提案の一部を以下に示します。
ダグラス
Nova DAC ISI
Nova-1 DAC
Nova-2 DAC
ゼネラル・ダイナミクス
Nova C, D, GD-B, GD-E, GD-F, GD-H, GD-J
マーティン・マリエッタ
Nova MM 14A, 14B, 1B, 1C, 24G, 33, 34, R10E-2, R10R-2, S10E-1, S10E-2, S10R-1, S10R-2, T10EE-1, T10RE-1, T10RR-2, T10RR-3
NASA
Nova 4L, NASA, 4S, 5S, 7S, 8L, 8L Mod, 9L
コンベア
Nova A, B
総じて、NOVAは単一のロケット設計ではなく、アメリカの宇宙開発初期において、月探査やその後の火星探査といった壮大な目標を達成するために構想された、サターンVを超える規模の様々な大型ロケット計画や設計案の総称として用いられる概念と言えるでしょう。これは、当時の技術的可能性と、ミッション要求の変化に応じて、様々なアプローチが真剣に検討された歴史を示しています。
この名称は、単一の具体的なロケット設計を指すのではなく、むしろ目標能力や規模を表す概念として用いられることが多く、非常に多様な設計案が存在しました。大きく分けて二つの異なる主要な系列が検討されました。一つは、当初NASAが月の有人探査を目的として設計を進めていた重量物打ち上げロケットの系列、もう一つは、後に火星への有人探査を見据えてサターンVよりもさらに巨大化された超大型ロケットの系列です。
これらの系列に属する設計は、それぞれ根幹において別物ですが、NOVAという名称は多くの場合、ロケットの具体的な仕様を示すのではなく、サターンV以上の大型ロケットという広範な概念を意味します。紛らわしい点として、最終的に開発されたサターンVの設計は、初期に提案された一部のNOVA設計案よりも大型でした。
しばしばイラストに描かれる「Nova C8」という名称も存在します。歴史的な記録が曖昧であるため、このNova C8の概念は、同時期に検討された「サターン C-8」と概念的に類似していると見なされていますが、エンジン配置や1段目の安定翼の構成に違いがあります。
最初のNOVA系列は、主に月の有人探査計画を念頭に、1959年にNASA内で設計検討が開始されました。この計画からは、多様な設計案が生み出されました。例えば、最も小さな案では、1段目に4基のF-1エンジン、上段にはJ-2エンジンを搭載し、月軌道へ24トンのペイロードを投入できる能力を持つと想定されました。これらの初期案は、1959年1月に当時のアイゼンハワー大統領に提出されています。
このNOVA設計案の検討は、NASAの月探査計画のみを目的としていたわけではありませんでした。アメリカ空軍が計画していた有人月面基地計画「ルネックス」においても、下段に固体燃料ロケット、上段に液体水素燃料のJ-2またはM-1エンジンを使用する派生案が検討されました。一方、陸軍のレッドストーン工廠にいたヴェルナー・フォン・ブラウン博士のチームも、当時開発中だった「ジュノーV」という大型ロケットの設計を進めていました。これは既存のジュピターミサイルやレッドストーンミサイルのエンジンとタンクを組み合わせて1段目とし、上段にはタイタンミサイルを使用するというものでした。
1959年、アメリカ陸軍は大型ロケット開発からの撤退を決定し、フォン・ブラウン博士のチームはNASAに移管されました。この時点で、NASA内部には既に独自に進めていたNOVAの設計と、フォン・ブラウン博士たちが持ち込んだジュノー（後にサターンと改称）という二種類の大型ロケット設計案が存在することになります。NASAと空軍はその後2年以上にわたり、様々な可能性を調査しましたが、1961年にケネディー大統領が「10年以内に月に人間を着陸させる」という目標を掲げたことで、NASAのアポロ計画が採択され、空軍のルネックス計画は幕を閉じました。
アポロ計画の初期段階では、月へ宇宙船全体を着陸させる「直接上昇」ミッション方式が想定されており、これを実現するには単一の打ち上げで非常に大きな宇宙船を軌道に乗せる必要がありました。一方、フォン・ブラウン博士は、地球軌道に打ち上げる重量を減らすことで、ミッション開始に必要な宇宙船の開発をより現実的に進めることを重視していました。アポロ計画で使用する宇宙船が当初の想定よりも大幅に重くなることが判明したため、初期のNOVA案は小さすぎ、サターンの原型設計では最大15回の打ち上げで軌道上で部品を組み立て、燃料を補給するという複雑な案が提示されていました。
直接上昇方式を目指し続けたNOVA計画では、大規模な打ち上げ能力の確保が求められました。最も強力で、結果的に「標準型」と見なされる設計案の一つである8L型は、1段目に8基のF-1エンジンを備え、月遷移軌道へ68トンのペイロードを投入する能力を持つことが計画されました。この系統の他の設計案では、F-1エンジンを大型の固体燃料ロケットに置き換えたり、上段に原子力ロケットを用いることで、48トンから75トンのペイロードを月軌道へ投入することを可能とするとされていました。
サターン計画においても、同様に能力を増強した設計案が検討されました。フォン・ブラウン博士による最初のサターン設計はA-1型として具体化され、A-2型では上段のタイタンミサイルをジュピターと置き換えられました。最も強力なB-1型は、複数のタイタンを束ねて2段目に使用しましたが、全体構成はA-1型と類似していました。これらに対し、より革新的な提案は「Cシリーズ」というシリーズに集約されました。C-1型はA-1型に類似していましたが、タイタンのエンジンの派生型を搭載した新しい上段を採用しました。C-2型にはJ-2エンジンが搭載されました。C-3型からC-5型は同じJ-2エンジンを使用しましたが、新しい1段目が追加され、それぞれ3基、4基、5基のF-1エンジンが使用されました。当時、フォン・ブラウン博士はC-3型を2基使用する地球軌道ランデブー方式を支持していました。1961年までに多くの案が議論されましたが、最終的な決定は、両チームの予想とは異なる結果となりました。
直接上昇や地球軌道ランデブーといった方式と比較して、作業部会は最終的に「月軌道ランデブー（LOR）」方式をアポロ計画のミッション形態として採用しました。LOR方式では、サターンC-3型とNOVA 8L型の中間程度の打ち上げ能力、具体的には低軌道へ約90トンのペイロードを投入できる能力が求められました。この要件を満たすものとして、サターンC-5型が適任と判断されました。また、試験システムとしてサターンC-2型が製造され、C-5型の準備が整うまでの打ち上げ試験用として計画されました。サターンC-5型がNOVAよりも選ばれた主な要因の一つは、サターンC-5型が、後にMichoud組み立て施設として知られるニューオーリンズ郊外の既存の施設で建造が可能であったことです。一方、NOVAロケットはその巨大な直径ゆえに、新しい製造施設の新規建設が必要でした。
アポロ計画が進むにつれて、NASAの設計者たちはアポロ計画後の宇宙探査の需要を模索し始め、次に火星への有人飛行を次の目標としました。この壮大な目標を達成するためには、サターンVにとっても小さすぎると見なされたため、低軌道へ最大で約450トンものペイロードを投入できる能力を持つ、第2系統のNOVA設計検討が開始されました。NASAが当初自ら設計を進めていた第1系統のNOVAとは異なり、新しい設計は、アポロ計画の主要契約を受注できなかったジェネラル・ダイナミクスやマーティン・マリエッタといった主要な航空機製造会社が設計の一部を担当しました。ダグラス・エアクラフトのフィリップ・ボーノ氏もまた、自身の革新的な提案を提出することにしました。
これらの企業は、様々な仕様書をNASAに提出しました。その大半は既存の技術に基づいており、適切に拡張されたものでした。例えば、マーティン社の最小設計案である1B型は、1段目に14基のF-1エンジンを使用し、低軌道へ約300トンを投入するという案が示され、その規模はサターンVの3倍を超えるものでした。しかし、同時に提案された、より先進的な設計案のいくつかでは、当時最新鋭でありながらまだ開発段階にあったエアロスパイクエンジンなどを採用していました。残念ながら、これらの提案が提出されてからまもなく、アポロ計画後の宇宙開発予算がかなり厳しくなることが明らかになってきたため、NASAは1964年にこの第2系統のNOVA計画を中止しました。
名称としての"NOVA"は、1950年代から60年代にかけて、30件以上の提案や調査が行われた大型ロケット計画に使用されました。その名称が冠された提案の一部を以下に示します。
ダグラス
Nova DAC ISI
Nova-1 DAC
Nova-2 DAC
ゼネラル・ダイナミクス
Nova C, D, GD-B, GD-E, GD-F, GD-H, GD-J
マーティン・マリエッタ
Nova MM 14A, 14B, 1B, 1C, 24G, 33, 34, R10E-2, R10R-2, S10E-1, S10E-2, S10R-1, S10R-2, T10EE-1, T10RE-1, T10RR-2, T10RR-3
NASA
Nova 4L, NASA, 4S, 5S, 7S, 8L, 8L Mod, 9L
コンベア
Nova A, B
総じて、NOVAは単一のロケット設計ではなく、アメリカの宇宙開発初期において、月探査やその後の火星探査といった壮大な目標を達成するために構想された、サターンVを超える規模の様々な大型ロケット計画や設計案の総称として用いられる概念と言えるでしょう。これは、当時の技術的可能性と、ミッション要求の変化に応じて、様々なアプローチが真剣に検討された歴史を示しています。
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