スカイラブ計画
テンプレート:Infobox space station スカイラブ計画（Project Skylab, 計画番号 SA-513, SA-206, SA-207, SA-208）は、アポロ計画に用いられたサターンV型ロケット・サターンIB型ロケットを利用した宇宙ステーション計画である。アメリカ合衆国が初めて建設した宇宙ステーションで、人間が滞在するものとしては世界で2番目になる（世界初は旧ソ連のサリュート1号）。地球軌道上を1973 - 1979年まで周回し、1973 - 1974年にかけて都合3回、9人の宇宙飛行士が滞在した。微少重力の影響を実験するための装置や、太陽観測のための展望台 (Apollo Telescope Mount) を備えていた。Skylab の名称は NASA の公募によってつけられた。lab は laboratory（実験室）の略。
目次
概要
スカイラブ1号はサターンV型ロケットの第3段の内部に居住空間をつくることで、地球軌道上を周回する宇宙ステーションに改造したものである。1973年5月14日に無人で打ち上げられた。
スカイラブ1号の構造は大まかに、
- 軌道作業モジュール - サターンVの第3段を改修
- エアロックモジュール - 中間部
- 多目的ドッキングモジュール - 先端部
の3箇所からなり、多目的ドッキングモジュールには宇宙望遠鏡が取り付けられている。乗員はスカイラブ2号 - 4号で運ばれ、多目的ドッキングモジュールの先端（写真の向こう側）から月着陸船と同じ要領でドッキングし、スカイラブ1号内部へ乗り込む。
本来であれば軌道作業モジュールの左右それぞれに太陽電池パネルを展開する予定であったが、打ち上げ時に予想外の空気抵抗が発生したため、片側の太陽電池パネルと隕石防護パネル・熱遮蔽シールドが脱落するトラブルが発生。そのためにスカイラブ2号到着時点でモジュール内の生存環境は十分整っておらず（到着時点での機内温度は50度以上）、船外活動による機体補修後に運用を始めた。軌道作業モジュールの四角い熱遮蔽シートは、補修の際に取り付けられた。補修はその後のミッションでも行われている。
宇宙ステーションとしてのスカイラブは1台（スカイラブ1号）しかない。スカイラブ2号 - 4号は、アポロ計画の司令船・機械船を転用したスカイラブ1号への乗員往復船につけられた名称である。それぞれ3名が司令船に搭乗し、サターンIB型ロケットで打ち上げられ、無人のスカイラブ1号へドッキングする仕組みであった。滞在後は乗員が再び司令船に乗り移り、帰還した。ミッション内容として
- 地球・太陽の観測
- 無重力空間における生理現象の研究
- 無重力下での半導体・金属結晶の生成
- 生物・微生物の行動観察
といった科学的実験などが行われた。中でも太陽活動の観測と「宇宙グモ」は有名である。
背景
スカイラブ計画の開始時点を特定することは困難である。なぜならこの計画が実際に始まる以前に、NASAには宇宙ステーション計画に関する様々な提案があったからである。
初期段階
嚆矢となったものについては、1959年にウェルナー・フォン・ブラウン博士がアメリカ陸軍に提出した「ホライゾン計画」 (Project Horizon)が挙げられるであろう。ブラウン博士の計画の最終目的は人間を月に送ることであり、それはただちに NASA に採用された。博士は月着陸計画に参加する一方で、ホライゾン計画の細部についても独自に検討を続けた。「既存のロケットを改造し、宇宙ステーションを建設する」という彼のコンセプトはやがて他の研究者にも受け継がれ、様々な案が出された結果、最終的にスカイラブ計画で実現されたのである。
1963年、アメリカ空軍は「有人軌道実験室」(Manned Orbital Laboratory, コードネーム KH-10 - Dorian) 計画を開始した。計画の概念は、ジェミニ宇宙船を改造した小型の宇宙ステーションに2人の宇宙飛行士を搭乗させ、地上を偵察撮影するというものである。実験室の直径はタイタンII型ロケットと同等で、操縦席に乗員を搭乗させたまま発射し、飛行士は軌道上で座席後部の耐熱シールドの中に作られたハッチを開けてステーションに乗り移る予定であった。
NASA 関係者の一部は空軍の計画を脅威と捉え、独自にいくつかの案を検討した。ほとんどは何の裏づけもない机上の空論であったが、最終的に「サターンV型ロケットで軌道上にステーションを打ち上げ、飛行士はサターンIB型ロケットに搭載されたアポロ司令・機械船もしくはタイタンII-Cロケットに搭載されたジェミニ宇宙船で、地上とステーションの間を往復する」という案が採択された。
アポロ応用計画
1964年7月、NASA 上層部はワシントンD.C.において、アポロ宇宙船のハードウェアの様々な科学的研究への応用を検討するための研究室を立ち上げた。たとえば、
- 2基のサターンVを使用して、月着陸船をベースにした月面基地を建設する
- 月着陸船の居住区を改造し、有人の天体望遠鏡を軌道上に打ち上げる
- 月着陸船や指令・機械船を連結した小規模の宇宙ステーションを建設する
などいくつかの提案をしたが、大規模な宇宙ステーション建設計画には特に注目していなかった。だがこの研究室は2年後に「アポロ応用計画 (Apollo Applications Program, 略: AAP)」と名称を改め、重要な役割を果たすこととなった。
1964年8月、ジョンソン宇宙センター (Lyndon B. Johnson Space Center, 略: JSC) は使い捨て型の宇宙ステーション「アポロX」計画を提案した。これは S-IVB 上部（本来は月着陸船が収納される）に小型の宇宙ステーションを搭載し、15日間 - 45日間にわたって宇宙に滞在する計画である。この案を基礎にしていくつかの提案が出されたが、これに対してブラウン博士が提案したのは、もっと大胆なものであった。S-IVB および本来は宇宙船が搭載されるペイロード部分を丸ごと宇宙ステーションに改造し、S-IIの燃料タンクを飛行士たちの居住区にしてしまおう、というのである。
軌道上に到達すると、S-II はタンク内に残った余分な燃料をすべて放出し、飛行士はこの燃料タンクを居住区として活用する。ステーションを機動するために必要な電力は、船体外部に取り付けた太陽電池で賄う。こうすれば、33×45フィート以上もの広大な居住空間を確保できるはずであった。
しかしながらこの方式には、その時点で発注されていたすべてのサターンV型ロケットは月飛行への使用が確定しており、予備のロケットは一機も存在しないという問題点があった。ただし、いくつかの司令・機械船および月着陸船の試験飛行計画がキャンセルされていたため、サターンIB型ロケットには若干の予備があった。そのため、サターンIB型ロケットにもっと小型のステーションを搭載して発射してはどうかという提案も出された。
ところがサターンIB型ロケットは、S-IVB を空の状態で軌道に乗せるには推力が不足していた。そのためサターンIB型ロケットで S-IVB を打ち上げる際には、必然的にタンクの中には燃料が搭載されていなければならなかった。この制限があったため、前記の「使用済ロケットの燃料タンクを居住区として利用する」というブラウン博士の構想が注目された。すなわち、サターンIB型ロケットで S-IVB を打ち上げ、宇宙ステーションとして活用する、という計画である。燃料タンク内にあらかじめ必要最小限の機器を設置しておき（このため発射される際には燃料は満タンにされることはない）、実験棟などの付属機器は別のサターンIB型ロケットで打ち上げ、軌道上でドッキングさせる。JSCはこのコンセプトに基づき検討を進め、S-IVB の製造元であるダグラス社に計画の準備を依頼した。
1966年4月1日、JSC は S-IVB 改造に関する契約書を、ダグラス社・グラマン社・マクドネル社に送付した。宇宙空間で燃料を投棄することの危険性についての懸念が飛行士の間から出されたが、この年の7月には AAP（アポロ応用計画）1号・2号の実行が表明された。なおこの計画は、元々は地球周回軌道上にアポロ司令・機械船を打ち上げるために予定されていたのを流用したものであった。
その後、アポロ18号 - 20号までの計画がキャンセルされたため、サターンV型ロケットを AAP に使用できるようになった。より強力なロケットを利用できるようになったため、当初の計画であった「軌道上で燃料を投棄し、燃料タンクを居住区に改造する」という行程は不要になり、最初から完成されたステーションを打ち上げることになった。
船体
S-IVB 改造に関する契約は、1969年8月8日にダグラス社が獲得した。1970年1月には、実物大の模型を製作するための実験用の S-IVB がダグラス社に送られた。実際に宇宙に行ったのは、本来はアポロ20号で使用される予定だった機体である。
飛行
スカイラブは1973年5月14日、サターンVを改造したサターンINT-21により、高度435kmの地球周回軌道上に打ち上げられた。この発射が、本来の「スカイラブ1号 (SL-1)」である。このとき予想外の空気抵抗が機体にかかったため、微少隕石防御壁・太陽光遮蔽板および左側の太陽電池が引き剥がされてしまった。残った片側の太陽電池には、破片が挟まり展開できなくなってしまったため、船体は電力不足に陥った。また太陽光遮蔽板が脱落したことにより、船内温度は徐々に上昇しはじめた。1973年5月25日、サターンIBにより打ち上げられたスカイラブ2号の3名の乗組員は、船外活動によって故障した箇所を修理した。もしこの修理に失敗したら、熱によりプラスチック類が溶けて船内に有毒ガスが充満し、機体は使い物にならなくなるところであった。2号の乗組員は28日間宇宙に滞在した。続く3号は同じ年の7月28日、4号は11月16日に打ち上げられ、それぞれ3名の飛行士が59日間と84日間にわたって滞在した。最後の乗組員が地球に帰還したのは1974年2月8日であった。
軌道上での活動および成果
スカイラブは3回の有人飛行で総計171日間と13時間にわたって人間を宇宙に滞在させ、またこの間、地球を2476周した。飛行士が船外活動を行なった時間は、都合42時間と16分間に及ぶ。また8種類の太陽観測を含む科学実験に要した時間は、およそ2000時間になる。太陽のコロナ・ホール (Coronal hole) は、スカイラブによって発見された。人間が長期間微少重力下で生活することについての調査も数多く行なわれた。
その後のスカイラブ
スカイラブ5号およびスカイラブB
4号の終了後、3名の飛行士を20日間滞在させ、アポロ司令・機械船のロケットを噴射してスカイラブをより高い軌道上に乗せるスカイラブ5号計画が予定されていたが、実現しなかった。また NASA は残ったアポロ宇宙船やサターンロケットを使用して、もう一つのステーション「スカイラブB」の打ち上げを検討していたが、最終的にそれらはすべて博物館に寄贈された。
スペース・シャトルとの連携
計画終了後、スカイラブは8年間は軌道上に滞在すると予想された。そのため、1979年までにスペース・シャトルをドッキングさせ、そのエンジンを使用してスカイラブをより高い安全な軌道上まで移動させようという計画が持ち上がったが、シャトルの初飛行が1981年までずれ込んでしまったため、実現しなかった。また遠隔操作により無人の衛星をドッキングさせる案も出されたが、予算不足のためこれも実現されなかった。
スカイラブはジャイロスコープの交換や燃料の補充など大幅な修繕が必要とされていたが、多くの部分は本来は宇宙で交換できるようには設計されていなかった。しかしながら飛行士たちは熱交換器を取り替えてみせるなどして、宇宙空間でも修理は可能であることを証明してみせた。 スペース・シャトルを使用してのスカイラブ修繕計画は、以下の4段階に分かれていた。
- スペース・シャトルの2度目の飛行で小型のロケットエンジンを装着し、より高い軌道まで移動させる
- 1982年1月にドッキング用のアダプターを取り付け、1983年8月に飛行士がいくつかのシステムを交換する
- 1984年3月には動力拡張区画を取り付け、30 - 90日にわたって地球資源探査をする
- 1985 - 1989年にかけ、追加の補給区画や実験室スペース・ラブなどをドッキングさせ、8人の飛行士が滞在できるように拡張する
大気圏再突入
計画の終了後、太陽の活動が活発になり、その結果地球の大気が暖められて大気圏が膨張したため、機体にかかる空気抵抗が増加した。そのため当初予想されていたよりも早く、1979年7月11日16:37 (UTC) にスカイラブは大気圏に再突入した。この週に、地上の管制官はおよそ5年ぶりにスカイラブとコンタクトし、機体の姿勢制御に成功した。墜落地点は南半球のインド洋からオーストラリア西部、東経87度南緯48度から東経144度南緯12度の辺りになると予想されたが、実際には破片はオーストラリアのエスペランス (Esperance) からローリンナ (Rawlinna) にかけて散らばった。エスペランス郡 (Shire of Esperance) はアメリカ政府にゴミを散らかしたなどで400ドルの罰金を請求したが、これはいまだに支払われていない。
スカイラブの再突入は世界的な話題となり、多くの広告や賭博の対象となった。アメリカの新聞サンフランシスコ・イグザミナー (San Francisco Examiner) 紙は「最初にスカイラブの破片を本社に持ってきた方に10000ドルの賞金を出します」と広告したところ、エスペランスに住む17歳の少年が自宅の屋根に破片が落ちているのを発見したので、ただちに旅客機に乗ってサンフランシスコまで持って行き、賞金を獲得した。また偶然ではあるが、この数日後の7月20日に落下地点にほど近いオーストラリア西部の町パース (Perth) でこの年のミス・ユニバースが開催されることになっていたので、当日の会場では燃え残って地上に落下した多数の残骸が展示された。
地上試験用のスカイラブの実物大模型も作られており、現在はワシントンDCのスミソニアン航空宇宙博物館に展示されている。飛行士の訓練用に使われた模型は、テキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センターに展示されている。予備の部品で作られた訓練用の模型はアラバマ州ハンツビルにもあるが、現在は修復中である。
ミッション番号
スカイラブ計画のミッション番号は混乱している。最初は、無人による本体の発射からその後に続く3回の有人飛行までを通して、SL-1 から SL-4 までの番号が振られていた。その準備期間中に、この3回の有人飛行計画を SLM-1 から SLM-3 と名づけた、全く別の文書が作られていた。SL-2 の船長ピート・コンラッドは、SL-4 で操縦士を務めたウィリアム・ポーグに「スカイラブ計画それぞれのエンブレムを作るべきだ」と提案した。ポーグがそれに従い、外部の業者に制作を発注した際、この文書のことが頭にあったために、間違えて番号を2 - 4ではなく1 - 3にしてしまった。NASA の上層部が気づいた時にはすでに遅く、誤った番号が貼られた飛行服が発送されてしまった後だった。
| 計画名 | 表象 | 船長 | 操縦士 | 科学操縦士 | 発射日 | 着陸日 | 滞在期間（日） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| スカイラブ1 SL-1 | 50px | （無人） | （無人） | （無人） | 1973年5月14日 17:30:00 UTC |
1979年7月11日 16:37:00 UTC |
2248.96 |
| スカイラブ2号 SL-2 (SLM-1) | 50px | ピート・コンラッド | ポール・ウェイツ | ジョセフ・カーウィン | 1973年5月25日 13:00:00 UTC |
1973年6月22日 13:49:48 UTC |
28.03 |
| スカイラブ3号 SL-3 (SLM-2) | 50px | アラン・ビーン | ジャック・ルーズマ | オーウェン・ギャリオット | 1973年7月28日 11:10:50 UTC |
1973年9月25日 22:19:51 UTC |
59.46 |
| スカイラブ4号 SL-4 (SLM-3) | 50px | ジェラルド・カー | ウィリアム・ポーグ | エドワード・ギブソン | 1973年11月16日 14:01:23 UTC |
1974年2月8日 15:16:53 UTC |
84.04 |
