スカイラブ 計画 (Skylab)　「空の実験室」アメリカ初の宇宙ステーション

アメリカが単独で運営していた唯一の宇宙ステーション　スカイラブ  (Skylab)

役目を終えて1979年7月11日に大気圏再突入した

Skylab

1973年5月14日～1979年7月11日
国際標識番号 1973-027A
カタログ番号 06633

スカイラブ  (Skylab)の諸元

質量 76,540 kg (アポロCSMなし)
長さ 25.1 m  (アポロ CSM なし)
幅 17.0 m (ソーラーパネル 1 枚付き)
高さ 11.1 m (望遠鏡マウント付き)
直径 6.61 m
加圧ボリューム 351.6 m3
気圧 34 kPa  酸素 74%, 窒素 26%
近地点高度 434.0 km
遠地点高度 441.9 km
軌道傾斜角 50.0°
軌道周期 93.4分
1日あたりの軌道数 15.4
軌道上の日数 2249日
有人滞在日数 171日間

有人宇宙実験室計画

サターンのランチャーの上段を宇宙ステーションに変換し、それまで使われていなかったアポロ宇宙船とサターンIBを乗組員の輸送に使用するという提案がかなり早い段階で取り上げられていた。NASAは、宇宙計画の初期から、さまざまな宇宙ステーションのコンセプトを研究してきました。1965年8月にサターン/アポロアプリケーションオフィスが設立された。これには、アポロの開発とインフラの可能な用途を探すという課題があった。その目的は、これまで、アポロ計画で得られた知識や経験をもつエンジニアたちを雇用し続けることによって保存する為であった。サターンロケットが開発され、宇宙への重量物の運搬が可能になると、スカイラブ計画は具体化し始めた。サターンロケットとアポロ宇宙船を基礎とした多くの提案が開発され、アポロ18号、19号、20号が中止となり、サターンのランチャーの上段を宇宙ステーションに変換し、それまで使われていなかったアポロ宇宙船とサターンIBを乗組員の輸送に使用するという提案がかなり早い段階で取り上げられた。当初、宇宙ステーションのコンセプトは2つあった。当初はサターンIBで打ち上げ、軌道上でSIV-B上段を排気して改修し、宇宙ステーションに改造するというものだった。(コンセプト「ウェットワークショップ」)しかし、この概念は複雑すぎることが判明し、1969年の夏、計画は地上で宇宙ステーションを組み立て、2つの下部ステージのみが推進に貢献したサターンV(「ドライワークショップ」)から始めるように変更されました。この目的のために、当初、アポロ18号のために用意されていたSA-513ロケットが使用された。アポロ20号のミッションは、サターンVが利用できなくなったため、1970年1月に月面計画を中止し、1970年2月から、スカイラブという名前で3人の乗組員を持つ地球周回宇宙ステーションになった。アポロ計画の中止で無駄になりかけていたハードウェアを、有効活用することができた。

スカイラブ1　軌道ワークショップ(OWS)のカットアウェイビューを示すアーティストのコンセプト。OWSは、1973年5月14日にサターンVによって地球軌道に打ち上げられたスカイラブ1宇宙ステーションクラスターの5つの主要な構成要素の1つである。
Artist Concept - Illustration Cutaway View -
 Skylab (SL)-1 Orbital Workshop (OWS)  NASA Image and Video Library

アメリカ初の宇宙ステーション「空の実験室」　スカイラブ

1973年5月14日、無人のスカイラブ1号機（有人ミッションの正式名称はスカイラブ2、3、4だが、一般にはスカイラブI、II、IIIと呼ばれ、無人のスカイラブ1号機はミッションにカウントされていない場合がある。）の打ち上げが行われたが、早くも問題が発生した。打ち上げ1分3秒後に隕石シールド／サンシェードが空気力学的な力によって引き裂かれ、太陽電池アレイの1つが破壊され、もう1つが破損した。これにより、スカイラブの電力の大部分が奪われ、強烈な太陽熱からの保護もできなくなり、使用できなくなる恐れがあった。翌日打ち上げられるはずだった最初のクルー、スカイラブIは、ミッション担当者が故障したステーションの修理方法を考案するため、10日間延期された。その後、最初のクルーは交換用のヒートシェードを展開し、Skylabを救うために展開できなかったソーラーパネルを船外活動で展開させた。この規模の修復が宇宙で行われたのはこれが初めてだった。

スカイラブの質量は90,610 kgで、14,000 kgのアポロ指揮・サービスモジュール(CSM)が取り付けられており、容積は283.17立方メートルで、2つのフロアに分かれおり、「上」のフロアには収納ロッカーと実験用の大きな空きスペース、そして地球に向かって「下」、太陽に向かって「上」の2つのエアロック、「下」のフロアにはテーブル付きのダイニングルーム、3つの寝室、ワークエリア、バスルーム、シャワーなどの部屋に分かれていた。床は、宇宙飛行士の靴底で自分自身を引っ掛けることができる格子状の床で構成されていた。また、外部カメラのフィルム交換やステーションの修理のために何度も宇宙遊泳を行うため、エアロック・モジュールも装備されていた。アポロ司令船とサービスモジュールは、宇宙飛行士がスカイラブに滞在している間、スカイラブのドッキング機構に取り付けられたままであった。最大の科学機器は「アポロ・テレスコープマウント」（ATM）で、発電用のソーラーパネルを持ち、地球大気の干渉を受けずに太陽の分光分析を行うために使用された。

このアーティストのコンセプトは、コマンド/サービスモジュールが複数のドッキングアダプタにドッキングされているスカイラブのカットアウェイイラストで、アポロをさらなる用途に拡大するための初期の努力として、NASAは1965年8月にアポロ応用計画(AAP)を設立した。AAPは、宇宙飛行士が改造された土星の打ち上げ機とアポロ宇宙船を利用して宇宙で科学的、技術的、工学的実験を行う長期の地球軌道ミッションを含むことになっていた。1970年に設立されたスカイラブ・プログラムの目標は、地球、太陽、星、宇宙空間に関する科学的知識を豊かにすることだった。人間を含む生物に対する無重力の影響を研究すること。無重力を利用した材料の加工および製造の影響を研究すること。地球資源観測を行う。また、高校生から提出された19の実験を実施した。スカイラブの3チームの異なる3人の乗組員は、地球軌道上で最大84日間を過ごしました。マーシャル宇宙飛行センター(MSFC)は、軌道ワークショップ(OWS)、エアロックモジュール(AM)、マルチプルドッキングアダプタ(MDA)、アポロ望遠鏡マウント(ATM)、ペイロードシュラウド(PS)、およびほとんどの実験など、スカイラブの主要コンポーネントを開発し、統合する責任を負っていた。MSFCはまた、3機のアポロ宇宙船と乗組員にサターンIBロケットを提供し、スカイラブにサターンVロケットを提供する責任も負った。

アポロ望遠鏡マウント(ATM：Apollo Telescope Mount)

アポロ望遠鏡マウント(ATM)は、1973年から74年にかけてスカイラブに搭乗した宇宙飛行士によって手動で操作され、主に露出した写真フィルムとしてデータが生成され、乗組員と一緒に地球に持ち帰られました。映画雑誌は船外活動中に乗組員によって交換されなければならなかったが、いくつかの機器は宇宙ステーションの中から観察することができるライブビデオフィードを持っていた。宇宙での最初のポラロイド写真(インスタントフィルムからハードコピーカメラ)のいくつかは、ATM機器によって記録された太陽を表示するスカイラブCRTビデオスクリーンから撮影された。ATMはスカイラブステーションと統合されたが、アポロ宇宙船の使用に関連する別のプロジェクトとして開始されたため、スカイラブではなくアポロという名前が含まれている。スカイラブステーションへ、宇宙飛行士はサターンIBによって打ち上げられたアポロ宇宙船を使用され、太陽観測所を備えたステーションはサターンVによって打ち上げられた。

アポロ望遠鏡マウント(ATM：Apollo Telescope Mount)は1960年代後半のアポロ計画から生まれたプロジェクトの1つであり、1970年代にアポロ計画のために開発されたインフラストラクチャを使用するさまざまな方法を研究した。これらの概念の中には、さまざまな長期滞在月面ミッション、恒久的な月面基地、長期宇宙ミッション、多数の大型天文台、そして最終的には「ウェットワークショップ」宇宙ステーションがあった。

当初のアイデアは、サービスモジュールに取り付けられた展開可能なユニットに計装を取り付けることであったが、これは改造されたアポロ月着陸船を使用して制御、観測機器、記録システムを収容するように変更され、月面降下ステージは大型の太陽望遠鏡とソーラーパネルに置き換えられた。計画はATMを打ち上げ、軌道上のスカイラブに接続するように変更された。その後、両方の宇宙船はスカイラブの乗組員によって操作された。
サターンVを提供する後のアポロ着陸ミッションのキャンセルにより、ウェットワークショップのコンセプトは、ステーションの拡張されたドライバージョンを周回するように変更された。サターンVは両方を同時に打ち上げるのに十分な電力を持っていたため、ATMはステーションに接続されて起動された。この変更により、打ち上げ中の問題によりワークショップのソーラーパネルの1つが破壊され、もう1つが自動的に展開できなくなったときに、ATMとステーションの両方に電力を供給していたATMの風車のようなアレイは、打ち上げシュラウド内の保護のために損傷を受けず、最初の有人ミッション中に残りの1つのワークショップアレイが展開されるまで、有人操作に十分な電力を供給した。

アポロ望遠鏡で得られた観測データは太陽科学を著しく進歩させ、太陽の観測は前例のないものだった。宇宙飛行士は何千枚もの地球の写真を撮り、地球資源実験パッケージ(EREP)は、可視、赤外線、マイクロ波のスペクトル領域のデータを記録するセンサーで地球を観測した。

軌道上で過ごした人間の時間の記録は、サリュート1号に搭乗したソユーズ11号の乗組員が記録したした23日間を超えて、スカイラブ4号の乗組員によって84日間に延長された。

スカイラブへの最後の2回の有人ミッションのために、NASAは軌道上の救助ミッションが必要になった場合に備えてバックアップのアポロCSM/サターンIBを組み立て、スカイラブBとしての訓練モデルを宇宙に持ち込むことも検討されたが、これは財政上の理由から中止され、この機体はは打ち上げられなかった。

スカイラブ計画が終わりに近づくと、NASAの焦点はスペースシャトルの開発に移った。
スカイラブは、アメリカが単独で運営していた唯一の宇宙ステーションだった。恒久的なステーションは1988年から計画されていたが、資金難のため、1993年に国際宇宙ステーションへの米国の参加に置き換えられた。

その後のスカイラブの再利用計画はスペースシャトルの開発の遅れによって不可能となり、スカイラブの崩壊軌道を止めることはできなかった。スカイラブの大気圏再突入は1979年7月11日に始まり、世界中のメディアの注目を浴びた。再突入に先立ち、NASAの地上管制官は、人口密集地域にデブリが落下するリスクを最小限に抑えるためにスカイラブの軌道を調整しようとし、落下地点の目標を南インド洋にした。部分的には成功し大部分は大気圏で燃え尽きた、瓦礫は西オーストラリア州に降り注ぎ、回収された破片は、ステーションが予想よりも低く崩壊したことを示していた。

出典：
Skylab - America's First Space Station | NASA
Skylab (nasa.gov)
Skylab - Wikipedia

アメリカ航空宇宙局(NASA)のスカイラブ計画の公式エンブレムである。エンブレムは、太陽を背景にした地球軌道上の米国のスカイラブ宇宙ステーションクラスターを描いている。スカイラブは、地球資源や環境問題に関する情報収集を目的としたシステムや技術を評価し、太陽望遠鏡は、太陽と地球環境への多数の太陽の影響についての人間の知識を増やし、医学実験は、人間自身と地球環境との関係、宇宙飛行への適応性についての知識を高めるでしょう。さらに、スカイラブは、軌道宇宙飛行のユニークな無重力真空環境によって強化される可能性のある産業プロセスを実験します。100トンの実験施設スカイラブ宇宙ステーションは、コマンド/サービスモジュール(CSM)、軌道ワークショップ(OW)、アポロ望遠鏡マウント(ATM)、マルチドッキングアダプタ(MDA)、エアロックモジュール(AM)で構成されてた。
Emblem - NASA Skylab (SL) Program NASA Image and Video Library

これは最初の有人スカイラブミッションのエンブレムです。最大28日間のミッションとなった。スカイラブは、地球軌道上で医療、科学、技術実験が行われる100トンの実験施設からなる実験宇宙ステーションで、このミッションの主要な乗組員は、宇宙飛行士チャールズ・コンラッド・ジュニア、司令官になります。科学者兼宇宙飛行士ジョセフ・P・カーウィン、科学パイロット。宇宙飛行士ポール・J・ワイツ、パイロット。３名のクルーで挑まれた。
Emblem - First (1st) Manned Skylab (SL) Mission NASA Image and Video Library