欧州補給機

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欧州補給機 Automated Tranfer Vehicle
初号機「ジュール・ヴェルヌ」
詳細
目的:	国際宇宙ステーションへの推進剤、水、空気、ペイロード、実験装置などの供給
乗員:	無人
諸元
高さ:	10.3 m
直径:	4.5 m
ペイロード:	7,667 kg
能力
持続性:	ISSと6ヶ月間ドッキング可能
遠地点:	400 km
近地点:	300 km
軌道傾斜角:	51.6 度

欧州補給機（おうしゅうほきゅうき、Automated Transfer Vehicle: ATV）は欧州宇宙機関 (ESA) が開発した無人の補給宇宙船である^[1]。 ATVは国際宇宙ステーション (ISS) に燃料や水、空気、ペイロード、実験装置を供給するために設計された。さらにATVは大気の抵抗によって降下する ISS を、リブーストによってより高い軌道へと押し上げ軌道高度を調整する役割も担う。

ATVは、フランス領ギアナのクールーからアリアン5で打ち上げられ、約2日間の飛行の後、 ISS へと到着しズヴェズダ後方の移送チャンバへ自動的にドッキングする。

ATVの初飛行は数回に渡って延期されていたが、2008年3月9日（フランス領ギアナ時間）に打ち上げられた。

[編集] 概要

水タンク

燃料タンク

ATVはロシアのプログレス補給船を補完する目的で計画され、プログレスの3倍の輸送能力を持つ。 液体や比較的壊れやすい貨物などは、プログレスと同様に気密の保たれた与圧部に格納されており、 ISS へドッキング中宇宙飛行士は宇宙服の着用なしに格納部へ入ることができる。 与圧カーゴ区画は、スペースシャトルが ISS との間の貨物輸送の際にコンテナとして利用している、イタリア製の多目的補給モジュール (MPLM) を基礎としている。またATVはプログレス同様、 ISS から出るゴミのコンテナとしても利用される。

ATVは打ち上げ時重量 20.7トンで、最大7.667トンまでの輸送能力を持つ^[2]。内訳は以下の通り。

• 1500 から 5500 kg のドライ・カーゴ（補給品、科学実験用ペイロードなど）
• 最大 840 kg の水
• 最大100 kgのガス（窒素、酸素、空気）、各飛行で最大2種類のガスを積載可能
• ISSへの補給のための推進剤を最大860kg(燃料が306kg、酸化剤が554kg)。
• リブースト・マニューバや、 ISS への補給のための推進剤を最大4700kg。 ATVがリブーストで使用する推進剤はモノメチルヒドラジン燃料と酸化剤の四酸化二窒素 (N₂O₄) であるが、これはロシアモジュールの補給燃料（UDMH燃料とN₂O₄酸化剤）とは異なる。

ドッキング解除後、最大6.5トンのゴミを積載したATVは大気圏へと突入し、燃え尽きる。

[編集] 開発

ATVはEADSアストリアム・スペーストランスポーテーション社が中心となってコンソーシアムを結成して開発が行なわれた。主要請負業者のオフィスは現在フランスのレ・ムローに置かれているが、開発が完了し初号機の製造が始まればドイツのブレーメンへと移される。請負業者とESAの連携を容易にするために、開発期間中はESAの統合チームがレ・ムローに設立された。

初号機には「ジュール・ヴェルヌ」という名が与えられている^[3]。近代初のサイエンス・フィクション作家であるジュール・ヴェルヌからその名が付けられた。

EADSアストリアム・スペーストランスポーテーションは、「ジュール・ヴェルヌ」を組み立てたブレーメンの施設で今後もATVを製造する予定である。年に約1機ずつ打ち上げるATVについて、2004年に契約と協定が調印されている^[4]。

そのために、EADSアストリアム・スペーストランスポーテーションの主な下請けのうちの1社であるイタリアのアレーニア・スパーツィオへ、ロシアのドッキングシステム、燃料補給システム、ロシアの装置制御システムを提供する契約をRSCエネルギアが4,000万ユーロで結んだ。EADSアストリアム・スペーストランスポーテーションが主導するプロジェクトの範囲内で、アレーニア・スパーツィオはATVの与圧貨物室を担当し、この与圧貨物室はイタリアのトリノで生産される。

2009年2月19日、ESAは2010年に打ち上げ予定の2号機を、ドイツの天文学者にちなみ「ヨハネス・ケプラー」と命名した。^[5]

[編集] ミッション

ATV初号機「ジュール・ヴェルヌ」のドッキング機構

補給機は、赤道付近にあるギアナ宇宙センターのELA-3発射施設から、アリアン5で300km上空の軌道へと打ち上げられる。 ATVがアリアンロケットから分離されると誘導装置が起動し、スラスターを点火して加速して、 ISS へ向かう遷移軌道に入る。

三日間の軌道調整の後、ATVは ISS の30km後方かつ、5km下方の位置へ到達する。そして軌道を二周する間に最終アプローチを行なう。

ISS とのドッキングは日本の宇宙ステーション補給機（HTV）と違い、完全に自動で行なわれる事になっている。もしも最終段階で何らかの問題が発生した場合には、メインの誘導システムから完全に独立したものとして設定されている、一連の衝突回避マニューバが起動するようになっている。

ATVがドッキングすると、 ISS の乗員は貨物区画へと入りペイロードを運び出す。ATVの液体タンクは ISS の配管へと接続され、内容物が取り出される。また、乗組員は手動で空気を直接 ISS の船内環境へ放出する事もできる。ATVは休止状態で最大で6ヶ月間、ハッチを開放したままで ISS に留まる事ができる。空いた貨物区画にはステーションで出たゴミが詰め込まれる。10日から45日の間、ATVのスラスターは ISS の高度を押し上げるために使用される。

ミッションが完了すると、ごみを満載したATVは ISS から分離されて、スラスターで加速して軌道を離脱し、安全な廃棄処分のために急角度をとって太平洋上空へ再突入する。

[編集] ジュール・ヴェルヌ

ATV初号機ジュール・ヴェルヌはロッテルダム港から2週間近くかけてフランス領ギアナへと輸送され、クールーのESAスペースポートに2007年7月31日に到着した。^[6]。

ジュール・ヴェルヌは延期を何度も繰り返して、2008年3月9日に打ち上げられた。初号機のため約1ヶ月弱の試験運用後、2008年4月3日、ISS へドッキングした。

ジュール・ヴェルヌからは270kgの水と21kgの酸素、856kgの推進剤がズヴェズダ・モジュールに搬入され、そのほか約1150kgの貨物がISSに持ち込まれた。 さらに、ジュール・ヴェルヌはスペースデブリを避けるためISSの軌道を押し上げる役割も果たした。

2008年9月5日、ジュール・ヴェルヌはISSを離れ、9月29日13:31 GMTに大気圏に突入し12分後に燃え尽きた。

[編集] ATV発展型の計画

NASAが2010年までにスペースシャトルを退役させると決定したことから、欧州宇宙機関はATVの発展型や改良型の可能性を研究した。研究の多くは、ATVに物資回収能力を持たせるものだったが、大半は検討段階までで終わった。

小型宇宙ステーションMSS (Mini space station) コンセプトは、将来へ向けて検討中のATV発展型案である。この提案は、2つのドッキング装置を持つATVを複数、前後に連結していくものである。現在使われているATVでも主推進システムは筒型のトンネル状になっており、後方にドッキング装置を追加することを考慮した設計になっている。これにより、ATVがISSにドッキングしている間でも、ソユーズやプログレス補給船などのロシアの宇宙船は、ATVを間に挟むようにして後部へドッキングできるようになる。また生命維持システムを搭載すれば、MSSだけで小型宇宙ステーションとして利用することも考えられる。

PARES (PAyload REtrieval System) と名付けられた最初の研究は、ラデューガ（Raduga）に似た弾道カプセルをATVのドッキング部に組み込み、数十キログラムの貨物を帰還できるものである。PARESは展開型の耐熱システムを特徴としている。ESAはこのシステムを、プログレス補給船と宇宙ステーション補給機 (HTV) にも提案していた。

貨物往復機(CARV:Cargo Ascent and Return Vehicle) 計画では、数トンの貨物を帰還できる、より大きなリフティング・カプセルを研究した。これは、ATV の与圧貨物区画の代わりに取り付けられることになっていた。さらに、最終的にはISSのアメリカ側にドッキングすることを目標としており、そうなれば現状では不可能な、国際標準実験ラック(ISPR)を丸ごと通すことができる。^[7]この構想は2010年までに実現できる可能性があったが、ESAの財政状況を理由として、CARVよりもPARESが優先された。しかし結局は、PARESの承認を得るための提案がESAの閣僚会議に提出されることもなかった。

ATVの打ち上げをアリアン5以外で行なう可能性も研究された。特にCOTSでは、アトラスやデルタによって打ち上げる案が提案されたが、NASAはアメリカだけで行なうことを選択し、ATVは不採用となった。

人員輸送機(CTV:Crew Transport Vehicle)は、検討されたもう一つの案である。CARV案と同じく、現在の貨物キャリアを、与圧再突入カプセルと置き換える。貨物型との大きな違いは、非常事態が起きると有人カプセルをロケットやサービスモジュールから引きはがすため、いくつかのブースターロケットを装備した乗員脱出システムを備えている点である。ATVのCTV派生型は、4～5人の乗員を乗せることができる。^[8]

[編集] 提案された有人型

2008年5月14日、EADSアストリアムとドイツ航空宇宙センター(DLR)は、ATVを基にした人員輸送システムの計画を発表した^[9]。この宇宙船は3人乗りで、改良型のアリアン5ロケットで地球低軌道に投入でき、ロシアのソユーズ宇宙船より広々としている。提案中の宇宙船の模型は、2008年にベルリンで行われた国際航空宇宙展示会で発表された^[10]。計画がESAの承認を得られれば、2段階の開発が行われる。

第１段階の無人型は、前述のCARVと同様に貨物を宇宙から地上へ安全に輸送できるもので、2013年までに開発される。もしここまでで開発が打ち切られても、ESAは貨物機として利用できる。ISS計画のほか、NASAが提案中の火星サンプルリターンにも役立てることができる。この段階の開発に要する費用は、EADSアストリウムによれば、およそ10億ユーロ(約2000億円)以下だという。^[11][12]

第2段階では、第1段階のカプセルを安全な人員輸送に使えるよう改良する。EADSアストリウムの上級代表者によれば、開発期間は4～5年で、20億ユーロを要するという。^[13][14]

なお、ESAとEADSアストリウムは、ロシア宇宙庁とCSTS計画も検討している。CSTSはATVの貨物キャリアをロシア製の有人カプセルと置き換えたようなコンセプトであり、ATV有人型との違いはカプセルもEADSが開発するかという点に過ぎない。従って、ATV有人型とCSTSのいずれかは採用されないと考えられる。

[編集] 脚注

[編集] 関連項目

• コロンバス - 欧州宇宙機関の ISS 実験棟
• プログレス補給船 - ロシア連邦宇宙局の使い捨て貨物輸送宇宙船
• ソユーズ - ロシア連邦宇宙局が開発した宇宙船
• 宇宙ステーション補給機（HTV） - 宇宙航空研究開発機構 (JAXA) が開発中の軌道間輸送機
• 商業軌道輸送サービス (COTS) - NASA主導で進められている商業ベースで貨物や乗員をISSと往還させる輸送計画

[編集] 外部リンク

ウィキメディア・コモンズには、欧州補給機に関連するマルチメディアがあります。

• Human Spacefligt Projects ATV -- ESA （英語）
• Jules Verne ATV -- ESA （英語）
• 欧州補給機（ATV）による国際宇宙ステーションへの補給フライト -- JAXA （日本語）