マーキュリー計画
| マーキュリー宇宙船 | ||
|---|---|---|
| ファイル:Mercury Capsule2.png 緊急脱出用ロケットを装着したマーキュリー宇宙船 | ||
| 詳細 | ||
| 使用目的 | 弾道および地球周回宇宙飛行 | |
| 定員 | 1名 | |
| 寸法 | ||
| 全高 | 3.51m | 11.5ft |
| 直径 | 1.89m | 6.2ft |
| 容積 | 1.7m³ | 60ft³ |
| 重量（マーキュリー6号） | ||
| 発射時 | 1,935 kg | 4,265ポンド |
| 軌道上 | 1,354 kg | 2,986ポンド |
| 逆噴射後 | 1,277 kg | 2,815ポンド |
| 大気圏再突入時 | 1,224 kg | 2,698ポンド |
| 帰還時 | 1,098 kg | 2,421ポンド |
| ロケットエンジン | ||
| 再突入用 （固体燃料）x 3: |
推力453kg | 4.5 kN |
| 切り離し用 （固体燃料）x 3: |
推力181kg | 1.8 kN |
| 姿勢制御用 （H2O2）x 6: |
推力11.3kg | 108 N |
| 微調整用 (H2O2) x 6: | 推力5.4kg | 49 N |
| 性能 | ||
| 航続時間 | 34時間 | 地球22周 |
| 遠地点 | 282 km | 175 miles |
| 近地点 | 160 km | 100 miles |
| 逆噴射時減速度 | 483 km/h | 300 mph |
| 解剖図 | ||
| ファイル:Mercury Spacecraft.png Mercury spacecraft Diagram (NASA) | ||
| マクドネル社製マーキュリー宇宙船 | ||
マーキュリー計画（マーキュリーけいかく）は1959年から1963年にかけて実施された、アメリカ合衆国初の有人宇宙飛行計画である。目標は人間を地球周回軌道に到達させることであり、1962年2月20日、アトラス・ロケットで発射されたマーキュリー6号によってそれは達成された。初期段階の調査はアメリカ航空諮問委員会（National Advisory Committee for Aeronautics, NACA）によって行われたが、計画そのものを実施したのは、NACAを発展的に解散して1958年に新規に創設された、アメリカ航空宇宙局（National Aeronautics and Space Administration, NASA）であった。
名称はローマ神話の使いの神、メルクリウスに由来する。また、マーキュリーは太陽系の最も内側の軌道を回る水星の名称でもある。水星は他のどの惑星よりも速く太陽の周囲を周回するため、しばしば速度の象徴とも言われるが、そのこと自体は計画とは何の関係もない。
マーキュリー計画に費やされた予算はおよそ3億8,400万ドルで、2007年の貨幣価値に換算すると、約27億ドルに相当する。
目次
調査と開発
1958年10月7日初代NASA長官キース・グレナン（Keith Glennan）は、かねてから提案されていたマーキュリー計画に承認のサインをし、同年12月17日にマスコミに公表した。12月29日には、ノースアメリカンが宇宙船試験用ロケット「リトル・ジョー」の開発契約を獲得した。また翌1959年1月にはマクドネル・エアクラフトが宇宙船開発の担当企業に選ばれ、2月には宇宙船12機の製造の契約をとりつけた。さらに4月には、「マーキュリー・セブン」の名称で知られる、アメリカ初の7人の宇宙飛行士が選ばれた。
同年5月、北米航空社は宇宙船試験用の小型ロケット「リトル・ジョー（Little Joe）」の初号機と二号機を完成させ、6月にはさらに大型の「ビッグ・ジョー（Big Joe）」も製造した。7月、発射に使用されるロケットがジュピターからアトラスに変更された。10月にはゼネラル・エレクトリック社が最初の宇宙船に使用される耐熱シールドをマクドネル社に届け、12月、レッドストーン・ロケットに搭載された試験用の1号機が実験台に設置された。
1960年1月には、NASAは宇宙船追跡網の開発に関する契約を、3,300万ドルでウェスタン・エレクトリックと締結した。また同月には、マクドネル社が正式な契約からわずか1年で最初の実用型の宇宙船を完成させた。2月12日、クリストファー・C・クラフト（Christopher C. Kraft）が計画実行作業部会の主任に任命された。クラフトは後に「計画が提案された時、我々の最低限の目標は発射台から宇宙に打ち上げた人間を、どうやったら地球に生還させることができるかということだった。生きてさえいれば十分だったのだ」と語っている。4月には宇宙船の初号機が緊急脱出用ロケットの試験のためにワロップス島（Wallops Island）に届けられ、5月9日に試験は成功した。
宇宙船
マーキュリーはあまりにも小さいために、しばしば宇宙船に「搭乗する」のではなく、宇宙船を「着る」と言われる。船内の居住空間はわずか1.7立方メートルで、飛行士一人が乗ればいっぱいいっぱいになってしまう。内部には55個の電気的なスイッチ、30個のヒューズ、35個のレバーなど、合計120個の制御装置がある。機体の設計は、マックス・ファゲット（Max Faget）およびNASAの研究チームによって行われた。
発射台から宇宙空間まで上昇する間、万が一不測の事態が発生した場合は、宇宙船は緊急脱出用ロケット（Launch Escape System, LES）によってロケットから切り離される。LESは宇宙船の前部（発射台上では上部になる）に設置された固体燃料ロケットで、23.6トン（231kN）の推力を1秒間だけ発生させ、宇宙船を故障したロケットから十分に安全な距離まで引き離す。その後宇宙船はパラシュートで降下し、海上に着水する。軌道に乗った後はLESはもはや必要がなくなるので、推力360kg（3.6kN）の切離し用ロケットを1.5秒間噴射して投棄される。
テンプレート:誰範囲しかしながらその後のアメリカの宇宙計画では、LESを作動させるような事故はついに起こることはなかったため、この点について検証される機会はなかった（ジェミニ6号ではロケットの点火に失敗するトラブルが発生したが、事故にまで発展することはなかった。また1986年にはスペース・シャトルのチャレンジャー号が離陸中に爆発する事故が発生したが、シャトルにはLESは装備されていなかった）。
ロケットが燃焼を終了したら、宇宙船は「ポジグレイド（posigrade）」と呼ばれる推力11.3kg（1.8kN）の3機の小型の固体燃料ロケットを1秒間だけ噴射して、機体をロケットから切り離す。
宇宙船には姿勢制御用の小型のガス噴射装置が装備されているだけで、後のジェミニ宇宙船やアポロ宇宙船、あるいはスペース・シャトルなどのように、自ら軌道を変更できるような能力は持っていない。ガス噴射装置はヨー軸用、ピッチ軸用、ロール軸用の三系統があり、それぞれ高出力のものと、微調整用の小出力のものがある。また燃料供給システムも二系統あり、飛行士はそのどちらを使用しても宇宙船の姿勢を制御することができる。
マーキュリーは、飛行中に飛行士の能力がはなはだしく損なわれるような何らかの事態が発生した場合に備えて、地上から完全に制御できるように設計されている。
帰還する際には、推力453kg（4.5kN）の逆噴射用の固体燃料ロケット3機を、それぞれ10秒間ずつ噴射して速度を落とす。逆噴射ロケットは仮に他の2機が故障しても、1機だけで十分に帰還できるだけの推力を持っている。噴射の手順は、まず一番目のロケットに点火し、その5秒後に二番目のロケットに点火する（この時点で、一番目のロケットはまだ燃焼を続けている）。さらにその5秒後、一番目が燃焼を終了すると同時に三番目のロケットに点火する（この間、二番目のロケットはまだ燃焼している）。
機体前方部には「スポイラー」と呼ばれる小さな金属製の翼がついていて、もし宇宙船が機首を前方に向けて大気圏に再突入するようなことがあった場合は（実はそれも機体にとっては安定した姿勢の一つなのだが）、スポイラーが作動して底部の熱遮蔽板を前方に向けた姿勢にされる。再突入の間、飛行士の体にはおよそ4Gの加速度がかかる。
初期の段階では、熱遮蔽板にはベリリウムを使用すべきか、あるいは溶融性の素材を使用し、それを蒸発させることによって熱を放散させる方式（アブレーション）を採用すべきなのかが議論された。広範囲にわたる試験がくり返された結果、溶融性の遮蔽板のほうが信頼性が高く（薄くし、重量を減らすことができる）、生産が容易で（テンプレート:要出典範囲）、それによって費用を削減できることが明らかになったのである。
NASAは1号機から20号機まで総計20機の宇宙船を、ミズーリ州セントルイスのマクドネル航空機（McDonnell Aircraft Corporation）に発注した。このうち10、12、15、17、19号の5機は実際に飛行することはなかった。3号機と4号機は無人試験飛行の際に機体が破壊された。11号機は大西洋に着水した後、許可が出る前にハッチが開かれたことにより船内に海水が侵入し海底に沈没したが、38年後に引き上げられた。また一部のものは初期の状態から改造を施され（発射が中止になった後に回収され、より長い飛行のために改造されるなど）、新たに2B、15Bなどの番号をふり直された。また中には、15Aから15Bになった15号機などのように、二度改造されたものもあった。
試験用の実物大の模型もまた、NASAおよびマクドネル航空機によって製作された。これらのものはリトル・ジョーあるいはビッグ・ジョーによって、緊急脱出用ロケットの試験などのために使用された。
使用ロケット
マーキュリー計画では、以下の3種類のロケットが使用された。
- リトル・ジョー：8回の弾道飛行を実施。うち2回は猿が搭乗。緊急脱出用ロケットの試験などを行う。
- レッド・ストーン：4回の弾道飛行を実施。うち1回はチンパンジーが搭乗、2回はアメリカ初および二回目となる有人宇宙飛行。
- アトラス LV-3B：4回の弾道飛行（うち1回はチンパンジーが搭乗）および4回の有人地球周回軌道飛行を実施。
リトル・ジョーおよび宇宙船の実物大模型は、緊急脱出用ロケットの試験および手順確認のために使用された。またレッド・ストーンは弾道飛行、アトラスは地球周回飛行に用いられた。1958年10月に計画が開始した段階では、弾道飛行に使用するロケットにはジュピターが候補に挙がっていたのだが、1959年7月に予算不足のため対象から外された。アトラス LV-3Bは開発されたばかりのアメリカ合衆国初の大陸間弾道ミサイル(ICBM)・アトラスが原型であり、元々は核弾頭を搭載するように設計されていた。しかし、それを上回る重量のマーキュリー宇宙船を乗せるためにさらなる強化が行われている。リトル・ジョーは、マーキュリー計画のために特別に設計された固体燃料ロケットであった。後期にはやはりICBMを基にしたタイタン・ロケットを使用することも検討されたが、実現する前に計画自体が打ち切られた。タイタンは、タイタンII GLVとして後続のジェミニ計画で使用されることとなった。
また宇宙船を全世界的に追跡する通信網の性能を確認するために、一度だけスカウト・ロケットが使用されたことがあったが、発射から44秒後に自爆装置が作動して爆破された。
無人飛行
マーキュリー計画では20回の無人飛行が行われたが、それらのすべてが宇宙に行くことを目的にしていた訳ではなく、またすべての飛行が当初の目標を達成できた訳でもなかった。そのうち4回は猿を乗せて飛行し、1959年に行われた5度目の飛行では、サムと名づけられたアカゲザルが搭乗していた（サムの名は、空軍航空宇宙医学校- the Air Force's School of Aerospace Medicine -からつけられた）。マーキュリー計画での人間以外の宇宙旅行者は、以下のとおりである。
- サム：アカゲザル。1959年12月4日にリトル・ジョー2ロケットで高度85kmに到達。
- ミス・サム：アカゲザル。1960年1月21日にリトル・ジョー2ロケットで高度15kmに到達。
- ハム (チンパンジー)：1961年1月31日にレッドストーン・ロケットで弾道飛行。
- エノス：チンパンジー。1961年11月29日にアトラス・ロケットで打ち上げられ、地球を2周。
| 計画名 | 使用ロケット | 暗号名 | 発射日 | 発射時間 | 飛行時間 | 特記事項 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| マーキュリー・ジュピター | ジュピター | なし | なし | なし | なし | 弾道飛行を予定していたが、1959年7月にキャンセル |
| リトル・ジョー1 | リトル・ジョー | LJ-1 | 1959年 8月21日 |
記録なし | 20秒 | 緊急脱出用ロケット試験 |
| ビッグ・ジョー1 | アトラス10-D | ビッグ・ジョー1 | 1959年 9月9日 |
記録なし | 13分 | 耐熱板および宇宙船とロケットの接続装置試験 |
| リトル・ジョー6 | リトル・ジョー | LJ-6 | 1959年 10月4日 |
記録なし | 5分10秒 | 宇宙船の空力および総合試験 |
| リトル・ジョー1A | リトル・ジョー | LJ-1A | 1959年 11月4日 |
記録なし | 8分11秒 | 飛行中における緊急脱出用ロケット試験 |
| リトル・ジョー2 | リトル・ジョー | LJ-2 | 1959年 12月4日 |
記録なし | 11分6秒 | アカゲザルのサムを搭乗させ、高度85kmに到達 |
| リトル・ジョー1B | リトル・ジョー | LJ-1B | 1960年 1月21日 |
記録なし | 8分35秒 | ミス・サムを搭乗させ、高度15kmに到達 |
| 緊急脱出用ロケット試験 | 緊急脱出用ロケット | 脱出試験 | 1960年 5月9日 |
記録なし | 1分31秒 | 地上からの緊急脱出用ロケット発射試験 |
| マーキュリー・アトラス1号 | アトラス | MA-1 | 1960年 7月29日 |
13:13 UTC | 3分18秒 | アトラス・ロケットを使用しての初の発射実験 |
| リトル・ジョー5 | リトル・ジョー | LJ-5 | 1960年 11月8日 |
記録なし | 2分22秒 | 初の実機発射試験 |
| マーキュリー・レッドストーン1号 | レッドストーン | MR-1 | 1960年 11月21日 |
記録なし | 2秒 | 発射台から10cm浮いたところで電気系統の故障により エンジンが停止 |
| マーキュリー・レッドストーン1A | レッドストーン | MR-1A | 1960年 12月19日 |
記録なし | 15分45秒 | レッドストーンロケットを使用しての初の発射実験 |
| マーキュリー・レッドストーン2号 | レッドストーン | MR-2 | 1961年 1月31日 |
16:55 UTC | 16分39秒 | チンパンジーを搭乗させての弾道飛行 |
| マーキュリー・アトラス2号 | アトラス | MA-2 | 1961年 2月21日 |
14:10 UTC | 17分56秒 | 宇宙船およびアトラス・ロケットの試験 |
| リトル・ジョー5A | リトル・ジョー | LJ-5A | 1961年 3月18日 |
N/A | 23分48秒 | 発射時の最も過酷な状況における緊急脱出用ロケット試験 |
| マーキュリー・レッドストーンBD | レッドストーン | MR-BD | 1961年 3月24日 |
17:30 UTC | 8分23秒 | レッドストーン・ロケット開発試験 |
| マーキュリー・アトラス3号 | アトラス | MA-3 | 1961年 4月25日 |
16:15 UTC | 7分19秒 | 宇宙船およびアトラス・ロケットの試験 |
| リトル・ジョー5B | リトル・ジョー | AB-1 | 1961年 4月28日 |
N/A | 5分25秒 | 発射時の最も過酷な状況における緊急脱出用ロケット試験 |
| マーキュリー・アトラス4号 | アトラス | MA-4 | 1961年 9月13日 |
14:09 UTC | 49分20秒 | 宇宙船およびアトラス・ロケットの試験。地球を1周 |
| マーキュリー・スカウト1号 | スカウト | MS-1 | 1961年 11月1日 |
15:32 UTC | 44秒 | 宇宙船追跡網の試験 |
| マーキュリー・アトラス5号 | アトラス | MA-5 | 1961年 11月29日 |
15:08 UTC | 3時間20分59秒 | チンパンジーを搭乗させて地球を2周 |
有人飛行
言うまでもなく、この計画の最大の目的はアメリカがソ連に先駆けて史上初の有人宇宙飛行を実現させる事にあった。しかし有人飛行達成のわずか3週間前の1961年4月12日、ソ連のボストーク1号によるユーリイ・ガガーリン少佐の有人飛行が行われ、スプートニクに続いてアメリカは宇宙開発競争においてソ連に敗れる事になった。
宇宙飛行士
アメリカ人として最初に宇宙に乗り出す宇宙飛行士は、110もの軍関係の飛行士の集団の中から、飛行経験や体力試験などにもとづいて選抜された。1959年4月9日、NASAはそれらの中から、「マーキュリー・セブン」の名で知られる7名の飛行士を選び出したことを発表した。彼らのうち実際に飛行したのは6名だけで、スレイトン飛行士だけは心臓に持病を抱えているとの理由で地上待機を命ぜられた（彼が宇宙に行ったのは、発表から16年後の1975年に行われた『アポロ・ソユーズテスト計画』であった）。
マーキュリー・セブンの飛行士は、以下のとおりである。
- マルコム・スコット・カーペンター（Malcolm Scott Carpenter 1925年 - 2013年）、海軍出身
- レロイ・ゴードン・クーパーJr.（Leroy Gordon "Gordo" Cooper Jr. 1927年 - 2004年）、空軍出身
- ジョン・ハーシェル・グレンJr.（John Herschel Glenn Jr. 1921年 - ）、アメリカ初の軌道周回飛行に成功。1998年に向井千秋の同乗していたSTS-95で世界最年長宇宙飛行士の新記録を更新。海兵隊出身
- ヴァージル・イワン・ガス・グリソム（Virgil Ivan "Gus" Grissom 1926年 - 1967年）着水時に宇宙船が水没して死にかける。アポロ1号の火災事故で死亡。空軍出身
- ウォルター・マーティー・ウォーリー・シラーJr.（Walter Marty "Wally" Schirra Jr. 1923年 - 2007年）、海軍出身
- アラン・バートレット・シェパードJr.（Alan Bartlett Shepard Jr. 1923年 - 1998年）、アメリカ初の宇宙飛行士。海軍出身
- ドナルド・ケント・ディーク・スレイトン（Donald Kent "Deke" Slayton 1924年 - 1993年）、1962年に心臓に持病があることが理由で地上待機を命ぜられるが、1972年に復帰。1975年のアポロ・ソユーズテスト計画で初飛行。空軍出身
アラン・シェパードが搭乗した第1号機が「フリーダム（自由）7」と命名されたのをきっかけに、飛行士たちは自らの宇宙船に、彼らのチームワークと結束を確認するための独自の称号を、7の数字とともに与えた。
12号まで計画されていたが、月への到達を目指すアポロ計画、その準備段階であるジェミニ計画への移行により途中で打ち切られた。
| 計画名 | 通称名 | 使用ロケット | 番号 | 飛行士 | 発射日 | 発射時間 | 飛行時間 | 特記事項 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| マーキュリー・レッドストーン3号 | フリーダム（自由）7 （Freedom 7） |
レッドストーン | MR-3 | シェパード | 1961年 5月5日 |
14:34 UTC | 15分28秒 | アメリカ初の有人宇宙飛行(弾道飛行) |
| マーキュリー・レッドストーン4号 | リバティ・ベル（自由の鐘）7 （Liberty Bell 7） |
レッドストーン | MR-4 | グリソム | 1961年 7月21日 |
12:20 UTC | 15分37秒 | 二度目の弾道飛行。 着水後、ハッチが開いて海水が進入 したため宇宙船は水没 |
| マーキュリー・アトラス6号 | フレンドシップ（友情）7 （Friendship 7） |
アトラス | MA-6 | グレン | 1962年 2月20日 |
14:47 UTC | 4時間55分23秒 | アメリカ初の地球周回飛行。 （地球を3周）。 計器の表示に異常があったため、 逆噴射ロケットを装着したまま 大気圏に再突入 |
| マーキュリー・アトラス7号 | オーロラ7 （Aurora 7） |
アトラス | MA-7 | カーペンター | 1962年 5月24日 |
12:45 UTC | 4時間56分15秒 | スレイトンが搭乗する予定だったが、 カーペンターに変更。地球を3周。 着水点が予定より402kmずれる |
| マーキュリー・アトラス8号 | シグマ7 （Sigma 7） |
アトラス | MA-8 | シラー | 1962年 10月3日 |
12:15 UTC | 9時間13分11秒 | 各種技術的実験を実施。地球を6周 |
| マーキュリー・アトラス9号 | フェイス（信仰）7 （Faith 7） |
アトラス | MA-9 | クーパー | 1963年 5月15日 |
13:04 UTC | 1日10時間19分49秒 | アメリカ初の1日以上の宇宙滞在で あるとともに、最後の単独宇宙飛行 地球を22周 |
| マーキュリー・アトラス10号 | フリーダム7-II | アトラス | MA-10 | シェパード | 1963年10月に発射し3日間宇宙に 滞在する予定だったが、 同年6月13日に計画が中止 | |||
| マーキュリー・アトラス11号 | アトラス | MA-11 | グリソム | 1963年に1日間の宇宙滞在をする 予定だったが、1962年10月に中止 | ||||
| マーキュリー・アトラス12号 | アトラス | MA-12 | シラー | 1963年に1日間の宇宙滞在をする 予定だったが、1962年10月に中止 |
