宇宙飛行士を乗せたファルコン9に燃料を補給するというSpaceXの計画について、私たちは心配すべきでしょうか？

9月1日、スペースX社のファルコン9ロケットは試験発射のための燃料補給中に爆発し、発射台、ロケット、搭載物が炎に包まれた。この事故により、国際宇宙ステーションへの将来の旅行者を燃料補給前のロケットに乗り込ませ、タンクの充填中待機させるという同社の計画に深刻な懸念が生じている。

元宇宙飛行士で現在はNASAの国際宇宙ステーション諮問委員会の委員長を務めるトーマス・スタッフォード氏は、昨年12月に搭乗手続きについて当初懸念を表明していた。

「委員会は全員一致で、酸化剤をロケットに積み込む前にドラゴン宇宙船に乗組員を搭乗させる予定は、国内外で50年以上にわたって施行されてきたブースターの安全基準に反するという強い意見を持っている」と彼は書いた。

では、なぜ SpaceX はこのような方法で宇宙飛行士を搭乗させたいのでしょうか。リスクは何でしょうか。また、そのリスクを軽減する方法はあるのでしょうか。

冷静すぎる？

スペースXは、9月1日の爆発の原因は過冷却酸素であると特定した。

ファルコン 9 は、ケロシン燃料を燃焼させるために極低温の液体酸素を使用しています。酸素の冷たさによりガスが液体に凝縮し、より多くの酸素を燃料タンクに収容できるようになります。さらに冷却すると密度がさらに高まり、SpaceX の超冷却は、現在のファルコン 9 バージョンが前モデルより 30 パーセント高い推力を実現している要因の 1 つです。この追加の推力により、ロケットはより大きなペイロードを宇宙に運ぶことも、安全に着陸するために燃料の一部を節約することもできます。

しかし、極低温の酸素も問題を引き起こしている。9月1日の爆発は、酸素の塊が極低温で固体に凍りつき、ロケット内部のカーボンファイバータンクとともに燃焼したことが原因と思われる。

超低温酸素は、スペースXがロケットに燃料を補給する前にドラゴンカプセルに宇宙飛行士を乗せたい理由でもある。酸素をできるだけ冷たく保つために、同社はロケットのタンク内に酸素が滞留する時間を最短にしたいと考えている。つまり、最初にペイロード（または2017年後半または2018年には宇宙飛行士）を乗せ、できるだけ打ち上げ時間に近いタイミングでタンクを満タンにするのだ。

SpaceX の手順は本当に珍しいのでしょうか?

スタッフォード氏の書簡には、宇宙飛行士を最初に搭乗させる搭乗手順は過去 50 年間で実施されていないと記されている。しかし、これはまったく前例のないことだ。1962 年に地球を周回した最初の宇宙飛行士であるジョン・グレン氏は、ロケットに燃料が充填される前にマーキュリー宇宙船に搭乗した。

スペースシャトルを軌道に乗せたロケットは、宇宙飛行士が1～2時間の搭乗手順を始める前に燃料を補給されていたが、酸素タンクは酸素が温まって蒸発するため、継続的に補充する必要があった。スペースXは、これも技術的には燃料補給手順であり、宇宙飛行士を乗せたタンク全体を満タンにする計画とそれほど変わらないと主張している。

そして、スペースXの論理によれば、地上の乗組員を危険にさらす可能性のある燃料を充填したロケットを発射前に4〜8時間放置するよりも、打ち上げ直前にロケットに燃料を充填する方が安全である可能性がある。

変化の余地

スペースXの最初の有人ミッションは2017年後半か2018年まで離陸が予定されておらず、同社はNASAと協力して搭乗手順の計画を改良中だと述べている。そのため、スペースXが計画を変更し、燃料補給が完了した後に宇宙飛行士を搭乗させる可能性もある。

結果は、少なくとも部分的には、9月の爆発の原因となった酸素の凝固を防ぐために同社がどのような対策を講じるかに左右されるかもしれないが、その計画はまだ公表されていない。

理想的には、同社は有人カプセルと無人ペイロードの両方の搭載に同じ手順を使用するでしょう。ロケット科学では一貫性が重要です。したがって、有人ミッションの搭乗手順を変更する場合は、すべてのミッションで変更したいと考えるでしょう。

爆発したロケットに乗員が乗っていた場合、搭乗カプセルの発射台脱出システムが作動し、搭乗していた宇宙飛行士を救出していたかもしれない。このシステムは、打ち上げ中または打ち上げ直後に爆発したロケットから乗員カプセルを投棄する設計になっている。搭乗手順を変更する代わりに、同社は発射台での悲劇を回避するために特別に設計されたこのバックアップ システムに頼る可能性が高いと思われる。